Дата-центр Microsoft в Сан-Хосе (Калифорния) намерен использовать резервный ИБП с довольно необычным пока топливом. Как сообщает Datacenter Dynamics, поставщик топливных ячеек Enchanted Rock намерен приобретать возобновляемый природный газ (RNG) для выработки электричества.

Ожидается, что представленная в июле прошлого года микросеть будет использовать энергию, получаемую за счёт использования биогаза, приобретать который Enchanted Rock намерена у поставщика US Energy, работающего с альтернативными видами топлива и «кредитами» на возобновляемую энергию. Микросеть призвана не только питать дата-центр в случаях неожиданного отключения энергии, но и в случаях, когда отключить централизованное питание предписывается магистральным поставщиком в соответствии с протоколом Base Interruptible Power (BIP). Поставщик может запрашивать у потребителей отключение в часы пиковых нагрузок, если это оговорено специальным соглашением и соответствует возможностям потребителя.

Топливные ячейки ИБП на природном газе не могут обеспечить полное отсутствие выбросов, но использование биогаза позволяет уменьшить объём вредных веществ, поступающих в атмосферу. Сообщается, что на площадке в Сан-Хосе будет применяться смесь, состоящая из биогаза и природного газа в равных долях. По условиям соглашения Enchanted Rock с Microsoft микросеть обеспечит нулевой углеродный выброс. Компании-партнёры подчёркивают, что топливные ячейки на природном газе имеют на 80 % меньший выброс, чем дизельные генераторы, работающие в соответствии с американскими стандартами, а в некоторых случаях они ещё эффективнее.

Источник изображения: Enchanted Rock

Enchanted Rock заявила, что несколько лет назад дата-центрам в регионе требовалась общая мощность 50-60 МВт, но теперь она выросла на порядок. В компании считают, что во многом рост потребностей в альтернативной энергетике связан со сложностями получения электричества из магистральных сетей и сложностями с получением разрешений на применение дизель-генераторов. В компании подчёркивают, что в Калифорнии очень строгие экологические нормы, но Enchanted Rock удаётся соответствовать всем необходимым стандартам.

После анонса нового решения в 2021 году и конкретного проекта для ЦОД Microsoft в 2022, сделан ещё один важнейший шаг по её внедрению. В Enchanted Rock планируют начать закупки RNG-топлива у US Energy уже с начала 2026 года. Сама Microsoft активно участвует в проектах по развитию «зелёной» энергетики. Ранее Microsoft успешно протестировала водородные топливные элементы для резервного питания ЦОД.

Дата-центры традиционно являются стабильным источником тепла, поэтому многие компании пытаются найти ему применение. Тем не менее, как свидетельствует доклад Uptime Institute, этому есть немало ограничений, связанных как с географическим положением дата-центров, так и с различными техническими и иными ограничениями.

В докладе сообщается о текущем состоянии проектов использования постоянно выделяемого оборудованием ЦОД тепла и упоминаются вызовы, с которыми приходится столкнуться операторам ЦОД и властям всех уровней для того, чтобы подобные схемы заработали. Это тем более важно, что современные дата-центры тратят порядка 20–30 % электроэнергии на охлаждение. При этом проблему можно было бы как минимум частично решить, применив эффективные механизмы отвода тепла.

Индустрия учитывает тренд на создание экоустойчивых систем и принятие законов, нацеленных на защиту окружающей среды, и уделяет всё больше внимания созданию оборудования и технологий, позволяющих, например, использовать избыточное тепло для обогрева жилья и других объектов. К тому же бум в сфере ИИ-систем ведёт к созданию инфраструктуры повышенной энергоёмкости. Рост плотности мощности на стойку постепенно увеличивается, при этом ожидаемо выделяется всё больше тепла.

Источник изображений: Uptime Institute

Лидером по применению «мусорного» тепла ЦОД по версии Uptime Institute является север Европы, отчасти из-за весьма умеренного климата. При этом приходится учитывать, что использование такого тепла возможно, только если рядом есть его потребители, что усложняет задачу и увеличивает издержки при передаче тепла на расстояние. При этом уровень выделения тепла и стоимость энергии в каждом случае разные и многое зависит от сезона. Поэтому строить бизнес на таких технологиях часто нецелесообразно и многие операторы предлагают подобное тепло даром, хотя его удаётся и продавать.

Правда, исследование показало, что в плане энергетики подобные системы обычно либо приносят нулевую пользу, либо и вовсе убыточны, поскольку часто приходится применять тепловые насосы и иные системы донагрева до отдачи тепла в системы отопления, что часто только увеличивает общее потребление энергии. Тем не менее, утверждается, что включение подобных решений в районные системы отопления способно снизить общее потребление энергии и выбросы парниковых газов. Лидерами по внедрению таких проектов являются Швеция, Дания, Финляндия.

Изменение мощности стойки за последние три года

По итогам опроса 2022 года перспективные системы жидкостного охлаждения применяет меньшинство компаний, но подавляющее большинство относится к ним с благосклонным вниманием и рассматривает их применение в будущем.

В ноябре сообщалось, что британское правительство заявляло об инвестициях в объёме $41,4 млн на поддержку схемы передачи избыточного тепла на западе Лондона, способной обеспечить отоплению и горячую воду для 10 тыс. домов. Компания atNorth также раскрыла планы строительства нового ЦОД близ Хельсинки, который тоже будет отдавать тепло в местную систему отопления. По оценкам Uptime Institute, всего сегодня в Европе действуют порядка 60 проектов по использованию тепла ЦОД в отоплении, ещё 6 — в Северной Америке. 11 аналогичных проектов разрабатываются или возводятся.

Новые законы, направленные на борьбу с климатическими изменениями, также способствуют распространению таких систем. Обновлённая европейская Директива по энергоэффективности (EED) регламентирует, что ЦОД от 1 МВт должны либо применять наилучшие практики повышения энергоэффективности, в том числе подключаться к системам отопления, либо доказать, что это нецелесообразно. Более того, германский закон об энергоэффективности Energieeffizienzgesetz (EnEfG) ещё жёстче, поскольку фактически обязывает ЦОД отдавать тепло. В 2026 году вновь построенные ЦОД должны будут утилизировать 10 % избыточного тепла, а в 2028 — уже 20 %. Различные законодательные нормы применяются и в других странах.

Использование систем прямого жидкостного охлаждения

В целом применяются различные схемы, от уже упомянутых до не совсем стандартных. Например, Bytesnet использует погружные СЖО, от которых забирается избыточное тепло, а финский оператор систем отопления Fortum сам определил местоположение ЦОД Microsoft, от которых он получает тепло. Одна из самых необычных схем применяется в Японии, где для охлаждения применяется снег, а талая вода потом применяется для выращивания угрей на продажу. Экономика подобных систем довольно сложна. Приходится учитывать многочисленные факторы, от потребностей местных отопительных сетей до себестоимости энергии и тепла. Впрочем, строить ЦОД с интегрированными механизмами отвода избыточного тепла часто дешевле, чем переделывать старые.

В ходе 28-й Конференции ООН по изменению климата (COP28), которая проходит в Дубае (ОАЭ) с 30 ноября по 12 декабря 2023 года, 63 государства, включая США и Канаду, подписали обязательство сократить выбросы парниковых газов в сфере охлаждения примерно на две трети до 2033 года.

Отмечается, что охладительные установки, такие как системы кондиционирования воздуха, не только приносят людям облегчение во время жары, но также критически важны для целого ряда областей. Холодильное оборудование применяется для обеспечения сохранности продуктов питания, при доставке лекарственных препаратов и пр. Одним из крупнейших секторов использования охладительных установок является сегмент дата-центров.

Источник изображения: Google

Традиционные методы охлаждения провоцируют изменение климата. По данным ООН, на такие системы приходится более 7 % от общего объёма глобальных выбросов парниковых газов. Эксперты говорят, что при сохранении нынешних тенденций к 2050 году потребность в энергии для охлаждения помещений возрастёт в три раза. А это спровоцирует рост вредных выбросов в атмосферу. Ситуация ухудшается из-за быстрорастущей плотности и мощности ЦОД на фоне стремительного развития сервисов ИИ и НРС. Если не предпринять необходимые меры, затраты на охлаждающее оборудование к 2050 году, как ожидается, увеличатся более чем в два раза.

В соответствии с подписанным обязательством страны должны сократить выбросы парниковых газов в сфере охлаждения на 68 % к 2033-му, а также повысить энергоэффективность такого оборудования.

Сообщается также, что высокому риску воздействия экстремальной жары из-за отсутствия доступа к охлаждению подвергаются более 1 млрд жителей планеты, подавляющее большинство из которых проживают в Африке и Азии. Более того, почти треть населения Земли сталкивается со смертельно опасными тепловыми волнами более 20 дней в году. Поэтому охлаждение имеет важное значение для защиты здоровья. Между тем принятие мер по снижению энергопотребления холодильного оборудования не только поможет уменьшить вредные выбросы, но и позволит снять нагрузку с энергосетей и сэкономить триллионы долларов.

Правительство Кении объявило в ходе саммита CPO28 о выделении $4,48 млрд на «зелёные» гопроекты, в число которых входят строительство крупного кампуса ЦОД и освоение новых источников энергии. Как сообщает кенийское издание The Star, соответствующие сделки анонсировали на прошлой неделе на фоне запуска инициативы Africa Green Industrialisation Initiative (AGII).

Так, власти намерены сотрудничать с городом Конза и компанией KenGen над разработкой цифровых технологий с использованием «зелёной» энергии из геотермальных источников. В частности, будет направлено порядка $1,5 млрд на строительство кампуса ЦОД EcoCloud ёмкостью 200 МВт. Конза отвечает за создание необходимой инфраструктуры, а совместно с KenGen город намерен привлечь новых инвесторов. На это властями выделено $600 млн.

Заодно Кения будет сотрудничать с Индонезией и городом Масдар над строительством геотермальной станции мощностью 300 МВт. Будут использоваться опыт и преимущества обеих стран с последующей передачей технологий, строительством новых мощностей, оптимизацией законодательства и др. Объём изначальных инвестиций составит $1 млрд. Дополнительно Кения зарезервировала $200 млн на займы для проектов в области «чистой» энергетики в других странах.

Источник изображения: Thomas Bennie/unsplash.com

Кроме того, совместно с Globeleq будет разрабатываться геотермальный проект мощностью 35 МВт близ вулканического кратера Мененгаи. Этот проект обойдётся в $110 млн, а на его реализацию выделено два года. Ещё одна сделка на $800 млн предполагает строительство в районе геотермального поля Пака в Кении электростанции мощностью 200 МВт компаниями GDC и AMEA Power. Компании за свой счёт оценят возможности площадки и целесообразность реализации данного проекта.

Дополнительно страна будет сотрудничать с компанией Fortescue над проектом производства «зелёного» аммиака, что повысит уровень её энергетической безопасности и снизит зависимость от импорта, а заодно позволит выпускать удобрения. Fortescue возьмёт на себя обучение и повышение квалификации рабочих. Общая стоимость сделки — $1,5 млрд. Наконец, United Green и Kenya Development Corporation разработают агропроект в районе озера Виктория, который предусматривает обработку 15 тыс. га земли с помощью «умных» технологий и с высоким уровнем поглощения углерода. Он обойдётся в $270 млн.

Хотя многие знают, что на операции с биткоинами тратится очень много электроэнергии, не всем известно, что соответствующая экосистема требует для работы и существенных объёмов воды. Как сообщает The Register, основатель Digiconomist и эксперт Амстердамского свободного университета Алекс де Врис (Alex de Vries) предполагает, что экосистема биткоина только в 2023 году потратит 2237 гигалитров пресной воды (1 гигалитр = 1 млн м³).

В США на добычу этой криптовалюты за год ушло 39–120 гигалитров воды, примерно столько же потребляют 300 тыс. домохозяйств или город размером с Вашингтон. В прошлом году биткоин подешевел, что привело к некоторому спаду использования энергии и воды, но в текущем году его цена снова выросла, а в марте 2023 года потребление энергии взлетело до рекордных значений. По итогам года на биткоин уйдёт 141,9 ТВт·ч, т.е. на треть выше в сравнении с 2021 годом. В 2021 году на биткоины во всём мире было потрачено почти 1600 гигалитров — примерно 16 тыс. литров на каждую транзакцию, т.е. в 6,2 млн раз больше, чем обходится обработки транзакции банковской карты.

Источник: Alex de Vries / Cell.com

По мнению эксперта, способы снизить расход воды и энергии имеются, но, похоже, никто не намерен ими воспользоваться, поскольку биткоин-сообщество весьма консервативно. Переход на более эффективные механизмы, как это произошло с Ethereum, не предвидится. Более того, держатели и майнеры во многом видят залог относительной надёжности и стабильности биткоина в том, что никаких изменений и не будет. Эксперт отмечает, что огромный урон окружающей среде может привести к серьёзным проблемам, особенно на фоне острой нехватки воды в мире.

Например, в Казахстане, ставшем крупной площадкой для майнинга биткоинов после запрета аналогичной деятельности в Китае, нехватка воды приведёт к настоящему кризису. Ожидается, что с учётом климатических изменений дефицит воды в стране к 2030 году составит 75 гигалитров. В 2021 году на майнинг биткоинов в Казахстане ушло около 1 тыс. гигалитров воды. При этом, как утверждает учёный, нет никаких свидетельств того, что тревожные новости вызывают какую-либо озабоченность в биткоин-сообществе. На этом фоне затраты воды на обучение и запуск нейросетей уже не кажутся такими уж большими.

Google пожинает первые плоды уникального геотермального проекта, реализуемого совместно с компанией Fervo Energy в Неваде. Как сообщается в блоге Google, техногигант стал на шаг ближе к декарбонизации своего бизнеса.

К 2030 году Google планирует добиться нулевого углеродного выброса при энергоснабжении ЦОД и офисных кампусов компании. Два года назад Google заключила со стартапом Fervo соглашение о совместной разработке проекта геотермальной электростанции, предусматривавшего поставку 5 МВт. ИИ-решения Google должна были оптимизировать работу станции.

Заработавшая электростанция поставляет около 3,5 МВт в местные энергосети, в том числе обслуживающие и ЦОД компании. Google и Fervo подписывают соглашения о покупке энергии (PPA) — полученное электричество не обязательно поступает именно в ЦОД Google, но это помогает изменить общий баланс энергии в сетях в пользу безуглеродных источников.

Источник изображения: Google

Как заявляют в Министерстве энергетики США, к 2050 году геотермальные источники смогут выдавать до 120 ГВт или 16 % от общих потребностей страны в электричестве. При этом во многих регионах это оптимальное решение для получения «чистой» энергии, поскольку доступ к другим возобновляемым источникам ограничен — такое, например, характерно для Азиатско-Тихоокеанского региона. При этом геотермальную энергию используют относительно редко, а коммерческое применение соответствующим технологиям можно найти только в местностях где до подземного тепла весьма легко добраться.

В отличие от обычных геотермальных электростанций, Fervo применяет технологии горизонтального бурения скважин, ранее характерные только для нефтегазовой промышленности. Это позволяет добраться до источников тепла, прежде недоступных. Fervo пробурила две скважины и разместила оптоволоконные кабели, позволяющие получать данные о температуре и других характеристиках системы в режиме реального времени. Благодаря новым технологиям геотермальная электростанция занимает меньше места, чем другие проекты такого типа.

Также Google анонсировала сотрудничество с некоммерческой организацией Project InnerSpace, которая намерена ускорить внедрение электростанций такого типа. Участвуют в таких природоохранных инициативах и другие техногиганты. Например, Microsoft ещё в мае заключила соглашение о закупке 51 МВт геотермальной энергии в Новой Зеландии. Есть и примеры прямого использования энергии из таких источников дата-центрами. В Кении начато строительство ЦОД Ecocloud Data Centre на геотермальном поле, электричество будет получать как сам объект, так и другие предприятия.

Компания HOSTKEY, оказывающая услуги по размещению, аренде и обслуживанию серверного оборудования, объявила о запуске новой хост-площадки, на этот раз не совсем обычной. Речь идёт о дата-центре Verne Global уровня Tier III в Исландии, полностью запитанному от возобновляемых источников энергии.

Благодаря тому, что исландский ЦОД питается исключительно от ГЭС и геотермальных станций с низкой стоимостью электроэнергии, а относительно низкая «забортная» температура упрощает и удешевляет охлаждение, его можно назвать действительно «зелёным». Сочетание этих качеств позволяет без лишних затрат размещать в ЦОД мощные серверы, в том числе с ускорителями для ИИ и HPC-задач. Собственно говоря, именно это теперь и предлагает HOSTKEY, причём, как и прежде, она готова принимать оплату в рублях.

Речь идёт о серверах — как выделенных (VDS), так и виртуальных (VPS) — с графическими ускорителями. В настоящее время сообщается только о решениях NVIDIA, но спектр доступных GPU достаточно широк — в него входят как игровые видеокарты GeForce RTX 3080/3090/4090, так и профессиональные RTX A4000/A5000/A6000. Некоторые конфигурации включают до четырёх GPU, в том числе с NVLink-подключением.

Источник: Verne Global

Объём оперативной памяти стартует с отметки 32 Гбайт (VPS) и может достигать 384 Гбайт (выделенный сервер), количество выделенных ядер в VPS-варианте — от 8. Все системы оснащены SSD, а в старших конфигурациях предлагаются NVMe-накопители. В зависимости от конфигурации в системе могут быть использованы процессоры Intel Core i9, AMD Ryzen или AMD EPYC. Доступны индивидуальные конфигурации, а выделенные серверы оснащены IPMI.

Источник: Verne Global

Кроме того, есть и традиционные VPS без ускорителей: 1–32 ядра (Intel Xeon E5-26xx или Cascade Lake-SP Refresh 6226R), 1–32 Гбайт RAM, 15–480 Гбайт SSD (в том числе NVMe). Время развёртывания для VPS, по словам HOSTKEY, начинается от 15 минут, а для выделенных вариантов со сложной конфигурации оно не превышает 4 часов. GPU-серверам по умолчанию полагается подключение 1 Гбит/с и 50 Тбайт трафика ежемесячно, а обычным VPS — такое же подключение, но только 3 Тбайт трафика. Как и во всех других регионах, в Исландии доступен маркетплейс, который позволяет быстро развернуть различное ПО.

ЦОД Verne Global оснащён системой резервного питания по схеме N+1, предусмотрено двойное резервирование (2N) от источника питания до стойки. Также Verne Global говорит, что на площадке развёрнуты высокочувствительная система HSSD/VESDA с газовым тушением, система круглосуточного наблюдения и обнаружения вторжения, а также предусмотрен зональный контроль доступа. Кампус подключён к кабельным системам DANICE, FARICE-1, Greenland Connect, Hibernia Express, Iceland Connect и Sea-Me-We 5. Заявлена защита от DDoS-атак.

Компания Vertiv представила образец деревянного дата-центра. Как сообщает Datacenter Konwledge, такое решение призвано помочь операторам ЦОД снизить углеродные выбросы и достичь поставленных целей устойчивого развития. С учётом того, что на производство цемента в мире приходится около 8 % мировых углеродных выбросов, деревянные ЦОД могут стать экологичной альтернативой традиционным кампусам.

Вопросы экобезопасности в индустрии ЦОД приобретают всё большее значение, поскольку только в США спрос на дата-центры, как ожидается, будет расти на 10 % ежегодно до 2030 года. Это заставит бизнес строить всё новые объекты, причём сегодня они в основном возводятся из стали и бетона. Для того, чтобы решить экологические проблемы клиентов, Vertiv построила образец TimberMod, а на основе предложенной концепции, вероятно, будут создаваться и другие ЦОД.

Источник изображения: Vertiv

Решение TimberMod доступно в качестве экобезопасной опции при создания готовых модульных ЦОД серий Power Module и SmartMod. Для строительства применяется древесина, заготовленная с учётом требований к устойчивым методам ведения хозяйства. При этом конструкция модулей устойчива к землетрясениям и ветрам и пожаробезопасна.

Хотя деревянные ЦОД кажутся довольно необычной концепцией, Vertiv — не первая компания, которая использует древесину для возведения таких объектов. Например, шведский оператор EcoDataCenter ещё в 2019 году открыл один из первых в мире экоустойчивых ЦОД. Центр не только на 100 % снабжается электричеством за счёт энергии ветра и воды, но и выполнен из «самозатухающей» кросс-ламинированной древесины, способной противостоять огню десятки минут.

Источник изображения: Vertiv

В самой EcoDataCenter заявили, что на севере дерево веками используется в качестве строительного материала, а в Швеции применяется для возведения объектов самого разного назначения и сегодня. Так, на новый ЦОД EcoDataCenter 2 потрачено 3200 м³ леса — такой объём в Швеции вырастает всего за 14 минут.

Аналитики Omdia подчеркивают, что деревянные дата-центры не являются такой уж новинкой, но благодаря модульным решениям Vertiv они стали доступнее. Модульные ЦОД позволяют сократить время строительства на 40–80 %, причём деревянные модули создаются даже быстрее аналогов из бетона, стали и композитных материалов, а углеродный выброс при строительстве можно снизить на ⅔.

Облачная платформа Amazon Web Services (AWS), по сообщению ресурса Datacenter Dynamics, переводит системы охлаждения в своих ЦОД на сточные воды. Технология уже используется примерно на 20 площадках компании, а в перспективе её внедрение расширится.

Дата-центры обычно расходуют воду из питьевых источников, которая многократно циркулирует в контурах охлаждения. Из-за накопления бактерий и известкового налёта воду обрабатывают специальными химическими веществами, что делает её непригодной для дальнейшего использования в обычных бытовых целях. Точное количество питьевой воды, используемой индустрией ЦОД, неизвестно, но, по оценкам, оно исчисляется миллиардами литров в год.

Новая технология AWS предполагает повторное применение сточных вод, которые проходят трехэтапный процесс очистки: при этом удаляются 99 % всех примесей и бактерий. После того, как такая вода проходит через систему охлаждения, она снова попадает на станцию очистки для прохождения следующего цикла фильтрации.

Источник изображения: AWS

На сегодняшний день AWS применят комплекс очистки сточных вод в 16 дата-центрах в Вирджинии и на нескольких объектах в Санта-Кларе (Калифорния). В целом, компания управляет более чем 100 площадками по всему миру, а ещё десятки находятся в разработке. В конце 2022 года AWS заявила о намерении добиться положительного водного баланса к 2030 году: компания будет отдавать больше чистой воды, чем потреблять.

Аналогичные инициативы реализуют и другие гиперскейлеры. Так, Google ранее заявляла, что использует очищенную или непитьевую воду более чем в 25 % кампусов ЦОД. Microsoft также пообещала добиться положительного водного баланса к 2030-му: корпорация использует оборотную воду в своих дата-центрах в Сан-Хосе (Калифорния), Куинси (Вашингтон), Техасе и Сингапуре. К концу десятилетия отдавать больше чистой воды, чем расходовать рассчитывает и Meta✴. А европейские дата-центры планируют снизить потребление воды до 400 мл/кВт·ч к 2040 году.

Оператор ЦОД Equinix повысил энергоэффективность своего дата-центра FR6 во Франкфурте (Германия) на 9 %, оптимизировав распределение энергоресурсов при поддержке ИИ. Как сообщает Datacenter Dynamics, этот результат достигнут с помощью интеллектуальной системы управления охлаждения Etalytics.

ПО Etalytics позволило снизить индекс PUE почти до 1,2 и, как ожидается, даст возможность сократить энергопотребление на 900 МВт·ч ежегодно. В дальнейшем Equinix намерена внедрить аналогичные ИИ-решения почти во всех своих франкфутских ЦОД IBX, включая объекты FR4, FR6, FR8 и FR2.6.

Стартап Etalytics был сформирован в 2020 году одной из исследовательских групп Технического университета Дармштадта. Сотрудничество с Equinix началось тогда же. ИИ-платформа Etalyctics позволяет регулировать работу систем охлаждения, что ведёт к экономии электроэнергии. ПО собирает телеметрию с помощью IIoT-датчиков для формирования «цифрового двойника», который может использоваться для «динамических расчётов» оптимальной стратегии охлаждения в реальном времени. Учитывается температура, влажность и т.д.

Как сообщают в Equinix Germany, речь идёт о многообещающем примере позитивного эффекта цифровизации и влиянии ИИ на рост энергоэффективности. Это, в частности, позволило получить награду Energy Efficiency Award от Германского энергетического агентства (DENA). Впрочем, ПО Etalytics с не меньшим успехом может применяться в химической, фармацевтической и автомобильной промышленности.

Источник изображения: Equinix

Считается, что внедрение подобных технологий станет ещё одним ключевым фактором достижения «климатической нейтральности», особенно на фоне амбициозных целей нового Закона об энергоэффективности Германии. В Equinix сообщили, что обсуждают с немецкими политиками способы достижения ещё большей энергоэффективности и устойчивости для того, чтобы новые нормы не помешали цифровизации страны.