Использование «мусорного» тепла ЦОД в сетях отопления, возможно, имеет смысл с точки зрения защиты окружающей среды, но, по мнению ассоциации цифровой торговли TechUK, при внедрении подобных технологий предстоит решить ряд важных сопутствующих вопросов.

Ассоциация опубликовала доклад, посвящённый использованию ЦОД в качестве части отопительной инфраструктуры. В британском правительстве намерены интегрировать дата-центры в новые сети отопления. Потенциальные преимущества включают как снижение стоимости обогрева зданий, так и сокращение углеродных выбросов. А операторы ЦОД благодаря таким технологиям смогут экономить на электричестве и воде для своих систем охлаждения и даже, возможно, зарабатывать.

Источник изображения: David Monaghan/unsplash.com

При этом TechUK предупреждает, что необходимо соблюсти баланс интересов. Не так давно в Германии появились правила, требующие от всех дата-центров, потребляющих более 2,5 ГВт∙ч энергии ежегодно, или утилизировать «мусорное» тепло, или передавать его заинтересованным сторонам. Новые меры раскритиковали, поскольку для реализации плана требуется создание сложной и дорогой инфраструктуры, причём такое тепло по факту мало кому нужно.

В TechUK считают, что Великобритания должна учиться на чужом опыте. С низкотемпературным теплом дата-центров могут работать новейшие отопительные сети пятого поколения, но большинство сетей в Великобритании сегодня принадлежат к третьему, имеющему значительно худшую энергоэффективность. Есть и другая сторона — дата-центры вводятся в эксплуатацию поэтапно, поэтому на старте загрузка будет минимальной. Другими словами, первое время он станет экспортировать совсем мало тепла, поэтому для акционеров интеграция с отопительной инфраструктурой выглядят крайне сомнительно.

Источник изображения: TechUK

С учётом того, как совершенствуются системы охлаждения, в долгосрочной перспективе вовсе не гарантируется, что ЦОД будут генерировать достаточно тепла для того, чтобы проект окупался, даже с учётом роста энергопотребления ИИ- и HPC-решениями. Летом такое тепло может оказаться и вовсе ненужным. Важную роль играет и расстояние от ЦОД до магистральной сети отопления. Небольшие дата-центры обычно расположены недалеко от объектов, которые необходимо обогревать, а вот ЦОД гиперскейлеров часто находятся далеко от поселений, так что организовать передачу тепла без потерь будет технически сложно. Наконец, коммунальные службы должны иметь беспрепятственный доступ в ЦОД, информационная неприкосновенность которых в результате может оказаться под угрозой.

Источник изображения: TechUK

В TechUK предупреждают, что для успешного использования тепла ЦОД потребуется закладывать подобные возможности ещё на стадии проектирования как самих вычислительных мощностей, так и отопительной инфраструктуры, а модернизация старых объектов может быть сложной и дорогостоящей. В целом, как отмечается, регуляторам стоит дать операторам достаточно времени на разработку новых вариантов интеграции ЦОД в отопительную инфраструктуру.

В любом случае отраслевые эксперты называют доклад TechUK важным «звоночком» для IT-индустрии. Долгое время последняя медлила с обеспечением экоустойчивости своих ЦОД, оказавшись теперь под давлением регуляторов. Эксперты уверены, что соблюдение баланса правительственных инициатив с интересами бизнеса поможет достичь успеха, причём у Великобритании есть потенциал для того, чтобы стать лидером в сфере сотрудничества ЦОД и коммунальных служб.

Чилийский суд пересмотрел уже полученное Google разрешение на строительство в стране ЦОД за $200 млн. По данным Datacenter Dynamics, дата-центр планируется построить в столице Чили — Сантьяго. Суд предписал гиперскейлеру пересмотреть положения заявки, приняв во внимание масштабные климатические изменения и истощение водных ресурсов чилийской столицы.

В постановлении предписывается оценить потенциал Центрального водоносного горизонта Сантьяго и принять во внимание возможную доработку систем охлаждения серверов. В Чили и, в частности, в Сантьяго в течение 15 лет продолжается беспрецедентная засуха, из-за чего серьёзно пострадало водоснабжение столицы — в 2022 году было введено нормирование воды, а ранее в этом месяце в результате «рекордного» пожара погибли минимум 112 человек, а тысячи лишились мест проживания.

Источник изображения: Jesus Fernandez/unsplash.com

Google заявила, что уже внесла изменения в заявку на строительство, предусматривающие использование воздушного охлаждения. В декабре 2023 года AWS тоже получила разрешение властей на строительство кампуса ЦОД в Сантьяго, но в этом случае, видимо, никаких проблем не было.

Схожая ситуация наблюдается и в соседнем Уругвае, который тоже страдает от засухи. Местная оппозиция буквально восстала против плана Google построить ЦОД на юге страны, поскольку в результате судебного разбирательства выяснилось, что охлаждающим установкам ЦОД понадобится 7,6 млн литров питьевой воды ежедневно. В Google заявляют, что уругвайский проект находится лишь на стадии подготовки и техническая команда IT-гиганта активно работает над ним при поддержке властей.

Nokia предложила операторам мобильной связи новые инструменты, которые помогут не только сэкономить на энергоснабжении базовых станций, но и немного заработать за счёт их резервных аккумуляторов. Энергию АКБ можно будет отдавать в часы пиковых нагрузок в магистральные сети, заряжая батареи в моменты, когда энергосети менее загружены, а электричество дешевле. Речь идёт о функции виртуальной электростанции (Virtual Power Plant, VPP).

Впрочем, большую часть времени аккумуляторы будут работать в режиме ожидания, поскольку перебои с электричеством в современных инфраструктурных проектах случаются довольно редко. Основная задумка в том, что управление резервом позволит участвовать в спотовом рынке энергии — если цена на нём будет подниматься выше определённого уровня, ресурсы АКБ можно продавать в сеть в странах, где это разрешено, или питать базовую станцию от АКБ в те моменты, когда стоимость энергии в моменте слишком высока.

Источник изображения: Nokia

Nokia уже провела многократные испытания системы и намерена представить готовое ПО для коммерческого использования в текущем году. Впрочем, некоторые эксперты сомневаются, что идея действительно хороша, поскольку основной целью резервных АКБ является не заработок, а именно защита от перебоев питания. При активной торговле на рынке энергии есть немалый риск, что оборудование в какой-то момент вообще останется без питания. В Nokia же уверены, что её ПО обеспечит рациональный расход энергии, поскольку решение полагается на алгоритмы машинного обучения и прогнозирует спрос не электричество.

Аналогичный VPP проект уже реализуется финским оператором Elisa. Проблема в том, что далеко не все базовые станции имеют резервные АКБ в принципе, а если они и есть, то речь обычно идёт о свинцово-кислотных аккумуляторах, а не литий-ионных вариантах, лучше подходящих для подобного применения. Перевод базовых станций на литиевые батареи может окупиться лишь в течение 3–5 лет благодаря VPP, но вcё это сулит слишком малую прибыль в сравнении с заработком от основного бизнеса операторов, отмечает The Register.

Источник изображения: American Public Power Association/unsplash.com

Впрочем, VPP — это лишь часть стратегии Nokia по повышению энергоэффективности мобильных сетей. Компания также представила функцию глубокого сна для базовых станций, которая отключает ненужные радиомодули при отсутствии трафика абонентов. Также компания применяет ИИ и машинное обучение для конфигурирования и оптимизации работы сети. Наконец, в арсенале Nokia есть решения с СЖО, которые также повышают энергоэффективность оборудования радиодоступа.

В целом идея интеграции АКБ, ИБП или отдельных энергохранилищ с локальными энергосетями не нова. Правда, речь обычно идёт о более крупных объектах, например, о дата-центрах. Такие проекты реализуются Google, Microsoft, Stack и др. Deutsche Telekom тоже строит хранилища общей ёмкостью 300 МВт·ч, но в данном случае они нужны скорее для запасания энергии из «зелёных» источников с нестабильной генерацией.

Инфраструктурная компания Prima и Alcatel Submarine Networks объявили о намерении проложить передовой многоцелевой кабель SMART от островов Новой Каледонии до Вануату в рамках проекта TAM TAM. Блог IEEE Communication Society сообщает, что кабель свяжет Порт-Вила (Вануату) и остров Лифу (Новая Каледония) к 2026 году.

В проекте TAM TAM принимают участие власти Вануату, телеком-оператор OPT (Office des Postes et Télécommunications) Новой Каледонии и Французское правительство. Проект не только призван обеспечить прокладку кабеля в Новую Каледонию с дальнейшими магистралями в Австралию и Фиджи — жизненно важной целью проекта является мониторинг окружающей среды. Инновационная технология, как ожидается, обеспечит революцию в системах раннего предупреждения о стихийных бедствиях в тихоокеанском бассейне.

Кабель описывается, как «первый в мире», не только обеспечивающий телекоммуникации, но и оснащённый сенсорами для мониторинга различных природных явлений в режиме реального времени — включая сбор данных о цунами и землетрясениях. Ранее аналогичный экспериментальный SMART-кабель (Science Monitoring And Reliable Telecommunications) был проложен в водах Италии. Система датчиков, интегрированных в телекоммуникационные кабели, позволяет существенно сократить расходы на мониторинг морского ложа.

Источник изображения: IEEE ComSoc

По данным участников проекта, использование новой технологии в районе разлома Новые Гебриды обеспечит исследование сейсмоопасной зоны и защиту 650 тыс. жителей, подвергающихся рискам цунами и землетрясений. Полученная информация будет доступна без лицензий, собранные данные будут храниться в защищённом ЦОД в Новой Каледонии.

Компания Apacer, сообщила о доступности, как утверждается, первых в мире модулей оперативной памяти стандарта DDR5, компоненты которых полностью не содержат свинца. Изделия превосходят требования действующей директивы защиты окружающей среды RoHS, принятой Европейским союзом.

Отмечается, что обычные модули ОЗУ, представленные на рынке, содержат свинец в своих резисторных элементах. Вместе с тем во всём миру принимаются всё более жёсткие экологические нормы, требующие в том числе отказа от применения этого тяжёлого металла.

Источник изображения: Apacer

Чтобы решить указанную проблему, компания Apacer после длительного периода исследований и разработок успешно создала полностью бессвинцовые модули памяти с резисторными компонентами нового типа. Эти решения в полной мере соответствуют стандартам RoHS без потери производительности.

В семействе представлены модули (ECC) UDIMM, (ECC) SO-DIMM и RDIMM стандарта DDR5-4800/5600. Напряжение питания во всех случаях равно 1,1 В; диапазон рабочих температур простирается от 0 до +85 °C. Изделия UDIMM и SO-DIMM доступны в вариантах ёмкостью 8, 16 и 32 Гбайт, а ECC UDIMM и ECC SO-DIMM — 16 и 32 Гбайт. В случае RDIMM объём варьируется от 16 до 128 Гбайт. В качестве сфер применения модулей названы оборона, автоматизация производства, здравоохранение, Интернет вещей, серверы, сетевое оборудование и пр.

Дата-центры выбрасывают немало горячего воздуха, и в IBM Japan и NTT Comware надеются, что смогут анализировать эти выбросы с большой пользой. Как сообщает The Register, новый подход поможет учитывать энергопотребление и выбросы углекислого газа, чтобы в конечном итоге снизить и то и другое. Технология использует температурные датчики вокруг ЦОД, поэтому внутреннюю инфраструктуру для получения данных переделывать не придётся.

Технологию уже протестировали в прошлом году в японском ЦОД NTT Comware. Предсказуемо выяснилось, что температура уже использованного для охлаждения воздуха пропорциональна энергопотреблению. Корреляцию между этими показателями выявили с помощью модели машинного обучения, о способностях которой стороны пока предпочитают не рассказывать. Дополнительно используется пакет приложений IBM Maximo для управления активами и бизнес-процессами.

Известно, что партнёры намерены организовать точный контроль систем охлаждения на основе оценки коллективного энергопотребления серверов. Операторы ЦОД являются первоочередными пользователями разрабатываемой технологии, поскольку охлаждение составляет одну из ключевых статей расходов дата-центров, причём для полноценной работы оборудования необходимо обеспечить оптимальную температуру.

Источник изображения: Walkerssk/pixabay.com

Хотя серверы и сами могут передавать данные о своей производительности, изоляция и конфиденциальность являются основой хорошего хостинга. При этом технология оценки тепловых выбросов позволяет получать данные по косвенным признакам, не отпугивая клиентов, а также потенциально снизить себестоимость эксплуатации, в том числе энергопотребление и даже углеродный выброс. Технология уже демонстрируется в новой японской штаб-квартире IBM в Toranomon Hills Station Tower.

Ассоциация AFCOM в очередном докладе о состоянии мировой индустрии ЦОД отмечает, что сейчас наблюдается бум в строительстве и инновационном проектировании ЦОД на фоне растущего рынка ИИ и расширение цифровых сервисов в целом. Но вместе с появлением новых решений появляются и новые вызовы в области энергоснабжения, охлаждения и обеспечения экоустойчивости дата-центров.

Как сообщается в материалах ассоциации, развитие ИИ-систем значительно влияет на рынок ЦОД и сопутствующую инфраструктуру. Изменения продвигаются гиперскейлерами, которые оптимизируют свою инфраструктуру для повышения вычислительной плотности, что необходимо для ИИ-задач. По мнению экспертов, дата-центры для ИИ-нагрузок оптимальнее строить с нуля, а не пытаться модернизировать уже существующие мощности, поскольку современная инфраструктура отличается уникальными требованиями к охлаждению и энергоснабжению.

Согласно опросу AFCOM, 53 % представителя индустрии уверены, что новые ИИ-проекты определённо увеличат требования к ёмкости в колокейшн-сегменте. 56 % респондентов заявили, что планируют внедрять в своих ЦОД решения для поддержки ИИ-нагрузок, причём в основном речь идёт о генеративном ИИ (43 %). Помимо ИИ, рост спроса на вторичных рынках и спроса на высокоёмкие колокейшн-сервисы также стали стимулами к реализации новых проектов ЦОД.

Источник изображения: Ricardo Gomez Angel/unsplash.com

Данные AFCOM косвенно подтверждается прогнозами Gartner на 2024 год — общие IT-расходы вырастут до $5 трлн (+6,8 % год к году), а сегмент ЦОД прибавит сразу 7,5 % и вырастет до $261 млрд. Эксперты уверены, что корпорации будут находить всё больше способов применения IT-технологий, а ЦОД формируют костяк корпоративной IT-инфраструктуры. И спрос почувствуют все, кто занят в строительстве и эксплуатации ЦОД.

Источник изображения: AFCOM

По мнению европейских экспертов, проблемы, связанные с экономическими причинами, цепочками поставок, доступностью земли и энергии, а также местными законами можно будет решить с помощью внедрения инноваций. Все эти вызовы могут стать главными для индустрии ЦОД в 2024 году. Так, 73 % респондентов намерены использовать возобновляемую энергию на своих объектах, а 27 % уже делают это.

Источник изображения: AFCOM

Также ожидается рост доли модульных ЦОД. 42 % респондентов приветствуют гибридный подход к строительству дата-центров, при котором наряду с капитальными строениями используются готовые модульные конструкции. В основном речь идёт и готовых модулях питания (78 %) и охлаждения (72 %). Модульный подход способен сократить время строительства ЦОД на 40–80 % и снизить на ⅔ углеродный выброс.

Источник изображения: AFCOM

При этом ИИ порождает не только проблемы и вызовы. Развитие систем ИИ способствует оптимизации работы самих дата-центров, а также повышению уровня безопасности. Например, ИИ может прогнозировать пиковые нагрузки и автоматически распределять физические и виртуальные ресурсы, а также учитывать доступность источников энергии, что повышает экоустойчивость площадок.

Операторы ЦОД оказались на переднем фронте монументальных изменений — по некоторым оценкам, внедрение ПО на основе больших языковых моделей (LLM) в следующие пять лет станет столь же повсеместным, как и обычных веб-приложений, а новые технологии способны произвести революцию в любом бизнесе.

Uptime Institute считает, что операторов ЦОД ожидают испытания — многим придётся пересмотреть свои обещания о сроках достижения нулевых выбросов. Как сообщает Computer Weekly со ссылкой на экспертов организации, бизнес столкнётся с усиливающимся давлением со стороны регуляторов, что повлияет на его планы.

Это лишь один из прогнозов. В частности, в Uptime Institute считают, что «сложный период» для операторов ЦОД продлится до 2030 года — организации будут бороться за то, чтобы добиться поставленных целей, а также противостоять регуляторам и даже некоторым партнёрам, пытаясь привести корпоративные бизнес-задачи в соответствие с целями достижения экоустойчивости и устойчивого развития.

Регуляторы ужесточают контроль за сектором и уже начали прибегать к принудительным мерам достижения собственных целей. Например, инициативы вроде закона ЕС Corporate Sustainability Reporting Directive призваны усилить давление на крупные компании по всему миру. В частности, необходимо будет в обязательном порядке сообщать об углеродных выбросах и связанных с изменением климата рисках. Кроме того, имеется перспектива вступления в ЕС в силу Директивы по энергоэффективности (EED), которая потребует от операторов детально отчитываться об энергорасходах IT-оборудования.

Источник изображения: Johannes Plenio/unsplash.com

Другими словами, некогда поспешно взявшие на себя природоохранные обязательства организации столкнутся с тем, что не смогут их выполнить. Например, как сообщает Uptime Institute, в рамках инициативы ООН Science Based Targets initiative (SBTi) принято решение удалить Amazon Web Services (AWS) из списка компаний, готовых бороться с климатическими изменениями. В 2019 году Amazon обязалась к 2040 году устранить или компенсировать все свои углеродные выбросы, но к августу 2023 года стало понятно, что AWS не удаётся добиться поставленных целей.

Теперь, по мнению Uptime Institute, операторам будет труднее и дороже выполнять публично взятые на себя обязательства, а некоторые могут и вовсе отказаться от них. Другой вариант — максимально снизить прозрачность отчётов о достижении целей, особенно с учётом роста использования энергоёмкого оборудования и ПО, а также недостатка возобновляемой энергии и растущих требований к экоустойчивости со стороны государственных и надгосударственных органов.

Например, британская инициатива по достижению нулевых выбросов предполагает, в частности, создания сетей отопления, которые могли бы использовать избыточное тепло ЦОД для обогрева домов и офисов. Но в результате многие операторы могут стать менее открытыми при публикации отчётов, в которых они раскрывают ключевые показатели экоустойчивости, обнародуя лишь необходимую по закону информацию.

Источник изображения: Elisa Ventur/unsplash.com

По мнению экспертов, индустрия находится в «поворотной точке» — под давлением бизнес может начать широкомасштабное внедрение более «агрессивных и продуманных» стратегий достижения экоустойчивости. В частности, из-за роста спроса на вычислительные мощности операторам придётся прилагать больше усилий для того, чтобы снизить общее энергопотребление.

В Uptime Institute уверены, что выбросы ЦОД и потребление электроэнергии заметно вырастут. По некоторым оценкам, расход электричества в обозримом будущем может как минимум удвоиться. Из-за этого увеличится и нагрузка на энергосети и цепочки поставок, углеродной нейтральности добиться будет ещё сложнее, заодно вырастут затраты на строительство и обслуживание ЦОД — операторы попадут под «перекрёстный огонь» регуляторов, групп мониторинга и всевозможных экоактивистов.

Китайский техногигант Tencent разместил солнечную электростанция в своём кампусе Tianjin High-Tech Cloud Data Center. Как сообщает Datacenter Dynamics, суммарная мощность установленных на крыше панелей составляет 10,54 МВт, они могут генерировать до 12 млн кВт∙ч ежегодно. В Tencent уже заявили, что такого количества энергии достаточно для снабжения до 6 тыс. домохозяйств.

Комапания пообещала стать углеродно-нейтральной к 2030 году. Сейчас на возобновляемую энергию приходится 54 % всего потребляемого ежегодно дата-центрами электричества, а более 70 % её кампусов ЦОД получают энергию из «зелёных» источников. У самой компании есть уже более 50 МВт собственных «зелёных» мощностей.

Источник изображения: Tencent

Энергия от новой станции проходит фильтрацию и преобразование для того, чтобы её было легче использовать, поскольку станция включена в основную энергосеть региона. Для хранения избыточной энергии установлено хранилище неназванного типа, а специальная ИИ-система управляет электропитанием ЦОД. В Tencent подчёркивают, что возобновляемые источники из-за нерегулярности поступления энергии значительно усложняют управление энергообеспечением дата-центров. Приходится прогнозировать расход электричества в зависимости от погоды и нагрузок, а также разрабатывать рекомендации по энергосбережению.

Компания Danfoss заключила с Google соглашение о внедрении в ЦОД последней новых систем охлаждения. Как сообщает пресс-служба Danfoss, решения компании помогут утилизировать избыточное тепло дата-центров, а Google в рамках партнёрства обеспечит доступ к своим ИИ-сервисам. Это позволит оптимизировать взаимодействие Danfoss с с клиентами, внутренние рабочие процессы и поднять производительность в целом.

Danfoss разрабатывает системы охлаждения, отопления, преобразования энергии, управления двигателями и иное промышленное оборудование. В дата-центрах Google компания намерена внедрить малошумные безмасляные компрессоры Turbocor с магнитными подшипниками, применяемые в системах воздушного или водяного охлаждения. Дополнительно будут использоваться модули Danfoss для повторного использования тепла, которые обеспечат «зелёный» обогрев не только помещений самой Google, но и расположенных поблизости коммерческих и жилых строений.

Источник изображения: Danfoss

Применение ИИ-решений Google позволит Danfoss оптимизировать внутренние операции и пользовательский опыт. Например, ИИ можно применять для сбора информации, автоматизации базы знаний, а также создания описаний продуктов и использования чат-ботов в электронной коммерции.

Как заявляют в Google, речь идёт о сотрудничестве с лидером в создании энергоэффективных систем, именно такие решения помогут выполнить цель техногиганта по полному переводу ЦОД на «безуглеродную» энергию к 2030 году. В Danfoss также подчеркнули, что ИИ поможет произвести революцию в строительстве и декарбонизации ЦОД. Ранее Google и Danfoss совместно с Schneider Electric и Danish Data Center Industry учредители в Дании платформу Net Zero Innovation Hub, основной целью которой является ускорение «зелёной трансформации» дата-центров.