Мировой инфраструктуре интернет-кабелей могут угрожать климатические изменения. Как сообщает DataCenter Dynamics, об этом свидетельствуют результаты исследования, проведённого британским Национальным океанографическим центром совместно с Университетом Центральной Флориды, а также другими научными организациями.

Согласно исследованию, результаты которого опубликованы в нескольких научных изданиях, из-за климатических изменений меняется состояние океана во всём мире, но проблема сильно усложняется комплексной связью между климатом, деятельностью людей и прочими процессами. Инфраструктура интернет-кабелей может быть очень уязвимой в отдельных «горячих точках», проблемы в которых могут создать масштабные сбои в работе всей Сети, привести к большим финансовым потерям и даже росту международной напряжённости.

Источник изображения: Torsten Dederichs/unsplash.com

Цифровая инфраструктура, включая ЦОД, уже неоднократно страдала от стихийных бедствий, но кабелям особенно угрожают шторма и изменения уровня моря. В 2022 году из строя вышел кабель Asia-Africa-Europe-1 (AAE-1), связывающий Европу и Юго-Восточную Азию, а около года назад пострадало королевство Тонга — правда, не от шторма, а от подводного извержения вулкана, почти полностью лишившего страну доступа к Сети.

В докладе утверждается, что до сих пор никаких исследований воздействия климатической динамики на подводные кабели и наземные станции никто не проводил, поэтому авторы систематизировали данные из заслуживающих доверия рецензируемых источников.

Источник изображения: Earth-Science Reviews

Хотя в наше время кабели прокладывают довольно быстро, с учётом возможных климатических рисков для кабелей и наземных станций связи, старая инфраструктура, не рассчитанная на новые условия, остаётся наиболее уязвимой. Впрочем, пока большую угрозу, чем стихийные бедствия, представляет человеческая небрежность при рыболовном промысле или судоходстве. В целом учёные рекомендуют учитывать все типы природных угроз, поскольку те способны привести к более масштабным последствиям, чем невольное или даже намеренное вмешательство людей. Стоит учитывать не только ситуацию с циклонами или оползнями, но и динамику подводных течений, а также другие факторы при комплексной оценке ситуации.

В числе уязвимых зон особую обеспокоенность вызывает побережье Тайваня, где интенсивность циклонов продолжает расти, а значимые перебои со связью могут привести к непредсказуемым последствиям на фоне конфликта интересов многих игроков мирового уровня в этом регионе.

Оператор дата-центров Princeton Digital Group (PDG) приобрёл сертификаты возобновляемой энергии (REC) из геотермальных источников. Как сообщает DataCenter Dynamics, компания приобретает их для трёх ЦОД в Индонезии и на фоне того, что страна уделяет мало внимания «зелёной» энергетике, новая инициатива поможет внести весомый вклад в обеспечение экобезопасности. Сертификаты приобретаются у государственного поставщика энергии PLN, в качестве компенсации за эксплуатацию ЦОД в Джакарте, Бандунге и Пеканбару.

REC покрывают выработку энергии на геотермальном поле Камоджанг — здесь работают мощности компании Pertamina. Подчёркивается, что приобретаемые сертификаты имеют международное признание и соответствуют актуальным международным требованиям. Впрочем, экспертами часто указывается, что лучшим решением для бизнеса является заключение соглашений о покупке энергии (PPA), в рамках которых напрямую спонсируется генерация возобновляемой электроэнергии.

Источник изображения: PDG

По мнению некоторых специалистов по безопасности окружающей среды, REC, использующиеся во многих случаях для формального обеспечения нулевых углеродных выбросов ЦОД, на деле не дают права заявлять об использовании на 100 % возобновляемой энергии, поскольку потребляемое в этом случае электричество фактически может быть получено из любых источников и компенсируется за счёт «зелёной» энергетики лишь косвенно.

PDG в 2019 году приобрела 70 % доли в ЦОД индонезийского телеком-оператора XL Axiata, в результате чего получила пять дата-центров и уже построила ещё один объект мощностью 22 МВт в Джакарте. По словам представителей PDG, сертификаты компенсируют углеродный выброс нескольких ЦОД компании и демонстрируют клиентам приверженность оператора «зелёным» ценностям. Ожидается, что все её ЦОД будут обеспечены экобезопасной энергии уже к 2030 году.

Тем не менее, на фоне общих индонезийских показателей инициатива PDG выглядит довольно прогрессивно, поскольку страна числится в списке мониторинговой группы Climate Action Tracker (CAT) как принимающая «крайне недостаточные» меры для борьбы с углеродными выбросами. Более того, она всё увеличивает потребление угля в энергетике, а «углеродной нейтральности» намерена добиться только к 2060 году. В CAT уверены, что страна могла бы достичь этой цели на 10 лет раньше.

Перфторалкильные и полифторалкильные вещества (PFAS, «вечные химикаты»), вероятно, представляют угрозу для здоровья людей, хотя их вредоносность по многим параметрам пока не получила документальных подтверждений. Тем не менее, как сообщает портал HPC Wire, PFAS привлекают всё больше внимания регуляторов, а принятые против них в ЕС меры грозят всей полупроводниковой индустрии. Теперь этими веществами заинтересовались и американские регуляторы, включая Агентство по охране окружающей среды США (EPA), что может привести к изменению перспектив развития HPC-индустрии.

Дело в том, что PFAS используются в двухфазных системах погружного охлаждения. В частности, речь идёт о жидкостях Novec и Fluorinert компании 3M, также применяемых при выпуске полупроводников и в других сферах. В конце 2022 года 3M заявила, что намерена полностью отказаться от их производства уже к 2025 году и уже остановила крупнейший завод по их выпуску в Бельгии. Действия регуляторов и отказ 3M от производства может привести к серьёзным изменениям в HPC-индустрии, поскольку поставит под угрозу бесперебойность поставок необходимых компонентов и материалов.

Источник изображения: 3M

Но есть и другие факторы. Так, крупные международные производители СЖО будут ориентироваться на страны с наиболее жёсткими регуляторными нормами, даже если на других рынках условия более благоприятны. А крупные заказчики вроде Google и Microsoft, декларирующие достижение определённых целей по защите окружающей среды, могут отказаться от PFAS просто из-за репутационных рисков, даже если PFAS будут вполне легальны. По мнению экспертов Motivair, ужесточение контроля за PFAS может представлять угрозу широкомасштабному распространению технологий двухфазного погружного охлаждения.

Впрочем, далеко не все уверены, что новые ограничения могут изменить тренды на рынке HPC, поскольку многие игроки здесь применяют, по их словам, эффективные и безопасные системы на основе других технологий СЖО и химикатов. Как сообщает DataCenter Dynamics, по данным производителя иммерсионных СЖО LiquidStack, большее влияние ограничения на использование PFAS могут оказать на полупроводниковую отрасль, где подобные вещества широко применяются в процессе производства. В компании утверждают, что имеется немало альтернатив жидкостям 3M, хотя как минимум некоторые из них тоже являются PFAS.

Компания Amazon, по сообщению The Register, планирует перевести некоторые из своих американских дата-центров в Орегоне на топливные элементы, работающие на природном газе. Это позволит частично решить энергетические проблемы, с которыми облачный провайдер столкнулся в этом регионе.

Отмечается, что у Amazon в Орегоне возник конфликт с землевладельцами, которые возражали против того, чтобы высоковольтные линии электропередачи (ЛЭП) пересекали их территории. Кроме того, в начале текущего года сообщалось, что этот штат намерен резко ужесточить требования по выбросам CO₂ для ЦОД. Причём считается, что именно Amazon является одним из главных источников парниковых газов.

Как теперь стало известно, Amazon планирует установить топливные элементы мощностью около 75 МВт в трёх ЦОД (3×24,3 МВт) с возможностью расширения до четырёх дополнительных площадок в будущем. Такие системы позволят генерировать энергию на месте, что избавит Amazon от необходимости прокладки ЛЭП, и будут использоваться в качестве основного источника энергии. Однако при использовании природного газа побочным продуктом по-прежнему останется CO₂, что может вызвать недовольство властей. Впрочем, в перспективе установки могут быть переведены, например, на биогазы, получаемые от сельского хозяйства.

Источник изображения: Amazon

Согласно отчёту об устойчивом развитии Amazon, в 2021 году выбросы CO₂ компании поднялись на 18 %. В 2022 году Amazon анонсировала в 11 странах 133 новых проекта по выработке возобновляемой энергии суммарной мощностью 8,3 ГВт, поставивив очередной рекорд. Всего у компании есть 401 такой проект, из которых 164 приходится на солнечные и ветряные электростанции, а ещё 237 касаются размещения солнечных панелей на крышах. Amazon намерена получать от них до 56,881 ГВт·ч ежегодно. Компания рассчитывает стать углеродно-нейтральной к 2040 году, а полностью перейти на обеспечение своих потребностей в энергии из возобновляемых источников к 2025 году.

Стартап EdgeCloudLink (ECL), предлагающий услуги ЦОД-как-сервис, намерен освоить рынок модульных экобезопасных дата-центров. С этой целью компания анонсировала начало строительства 1-МВт микро-ЦОД, питаемых водородным топливом, причём сами модули будут печататься на строительных 3D-принтерах. Как сообщает DataCenter Dynamics, на первом этапе проекту выделят $7 млн компании Molex и Hyperwise. Первый ЦОД стартап намерен разместить у собственной штаб-квартиры в Калифорнии.

ЗD-печатью здания займётся партнёр из числа местных строительных компаний, водород будет поставляться тоже из местных источников. Пилотный проект компания реализует уже во II квартале 2023 года, в будущем каждый модуль будет включать набор серверных стоек на 5‒75 кВт каждая. Будут применяться теплообменники на дверях стоек, воздушное охлаждение и СЖО для чипов. Чёткое разделение на холодные и горячие зоны не предусмотрено, как и модное погружное охлаждение, признанное разработчиками чересчур сложным в обслуживании. Ожидаемый уровень PUE — 1,05.

Изображение: ECL

По словам представителей компании, речь идёт о дата-центре, не только не использующем водных ресурсов окрестностей и обеспечивающем нулевые выбросы, но и, возможно, способном вносить свой вклад в жизнеобеспечение местных сообществ. Предлагаемая модель позволяет быстро возводить малые ЦОД. Каждый 1-МВт модуль будет печататься по запросу на строительном 3D-принтере с использованием экобезопасных материалов. Энергоснабжение будет обеспечиваться с помощью водородных топливных ячеек, а каждый модуль получит собственные резервуар для топлива и ячейки. Резервные дизельные генераторы не предусмотрены вовсе, вместо них будут использоваться аккумуляторы.

Изображение: ECL

Сообщается, что если сегодня строительство каждого дата-центра обходится примерно в $12‒15 млн/МВт, то новое решение будет вдвое дешевле. Там, где это приемлемо, будет осуществляться дополнительное подключение к местным сетям питания. В случае необходимости создания большого ЦОД будет использоваться центральный блок, вокруг которого будут возводиться отдельные модули. Их автономность позволит повысить работоспособность даже в случае отказа систем в одном из модулей. Оператором может выступать как заказчик, так и сама ECL, но возможно создание совместных предприятий.

Местные партнёры помогут компании пройти процедуры зонирования и проверки на сейсмоустойчивость. После постройки первого здания EdgeCloudLink намерена приобрести собственные 3D-принтеры и обучить сотрудников работе с ними. Это будет довольно просто, поскольку один такой принтер управляется всего тремя людьми. Простаивающие принтеры будут отдаваться на местные нужды для строительства обычных домов и зданий.

Компания Rolls-Royce готовится представить экологически безопасные электрогенераторы, работающие на чистом водороде. Как сообщает DataCenter Dynamics, с 2024 года планируются поставки моделей мощностью 1 МВт, созданных на основе метановых генераторов, уже выпускаемых под брендом mtu. Rolls-Royce также разрабатывает топливные элементы для ЦОД. В перспективе предполагается использование только «зелёного» водорода, получаемого с помощью электролиза из воды за счёт энергии солнечных элементов и ветряных электростанций.

Известно, что пока речь идёт о штучном товаре — два генератора будут доставлены в январе 2024 года в Германию. Это доработка уже существующей модели, работающей на метане — mtu Series 4000 L64. Новый вариант предназначен для использования с чистым водородом. Важно, что метан и водород имеют большую разницу в физико-химических свойствах, поэтому для создания действительно надёжного водородного генератора Rolls-Royce пришлось серьёзно поработать. Ожидается, что от тестовой эксплуатации к «серьёзному» применению компания перейдёт в 2026 году, именно тогда новые решения станут доступны широкому кругу клиентов.

Источник изображения: mtu

Уже имеющиеся в эксплуатации газовые системы пока не могут работать на чистом водороде, поэтому потребовалась глубокая переработка технологий. Так, Rolls-Royce изменила систему впрыска топлива, систему управления поршнями и т.д. Акцент в тестах делался на стабильности работы и снижение вредных выбросов — доказано, что Rolls-Royce уже может использовать многие комплектующие, выпускаемые для генераторов mtu, причём новые тестовые версии двигателей для генераторов с запасом соответствуют строгим требованиям ЕС, а обработка выхлопов просто не нужна.

В своё время компания Microsft поставила перед собой задачу добиться к 2030 году использования 100 % возобновляемой энергии. Тем не менее, как сообщает The Register, даже недавнее соглашение с южнокорейской Hanwha Qcells о строительстве солнечных электростанций на 2,5 ГВт в США вряд ли позволит добиться подобных показателей. Суммарно к концу прошлого года компания заключила PPA на 10 ГВт.

Соглашение с Qcells предусматривает разработку, закупку и строительство солнечных электростанций используя т.н. PPA — соглашений о покупке электроэнергии. Это своеобразные «индульгенции», позволяющие оплачивать производство «зелёной» энергии в пределах региона, где они функционируют. PPA предусматривает, что компания будет покупать энергию из указанного источника по фиксированной цене в течение 10–20 лет. Примечательно, что компании редко заключают прямые соглашения со строителями станций, обычно пользуясь услугами посредников.

Источник изображения: Andreas Gücklhorn/unsplash.com

Преимуществом для облачного гиганта является то, что Hanwha Qcells не имеет отношения к китайским производителям, для которых в США наступили не лучшие времена. Одна из основных проблем в том, что Microsoft представляет собой громоздкую структуру с более 200 офисов и 60 облачными регионами. Только для одного среднестатистического региона вполне обычно потребление 50‒60 МВт, а по мере того, как на рынок поступают всё более мощные чипы, энергопотребление будет только расти.

Источник изображения: veeterzy/unsplash.com

Microsoft уже отказалась от кредитов на возобновляемые источники энергии (RCA) в пользу PPA. В компании утверждают, что последние предпочтительнее, поскольку гарантируется, что возобновляемая энергия генерируется для той же энергосети, где она потребляется. Тем не менее, стоит отметить лукавство подобного т.н. «зелёного камуфляжа». Сама компания и её мощности могут потреблять немного энергии, а непосредственные выбросы парниковых газов могут быть невелики. Однако в расчётах редко учитываются выбросы Scope 2 и выше, которые образуются в цепочке поставок.

Согласно последнему докладу Microsoft, большинство выбросов в объёме 13,7 млн метрических тонн CO₂ (2021 год) связаны с покупкой или продажей продуктов и сервисов, транспортировкой, использованием этих продуктов в течение их жизненного цикла. Другими словами, многое зависит не только от Microsoft, но и от её партнёров и клиентов. Хотя компания заявила, что её первичные выбросы упали в 2021 году на 16,9 %, общие выбросы, связанные с работой компании, на самом деле увеличились почти на 23 %, что, по информации Microsoft, обусловлено ростом облачного бизнеса и продаж соответствующих сервисов.

Производители с каждым годом наращивают производительность выпускаемых чипов, что, как утверждает Uptime Institute, может создать проблемы для многих устаревших центров обработки данных, не оборудованных соответствующим образом для работы с новыми системами с более высокой мощностью, передаёт The Register.

Серверные процессоры AMD EPYC Genoa, анонсированные в конце прошлого года, и процессоры Intel Xeon Sapphire Rapids, представленные ранее в этом месяце, являются самыми мощными и энергоёмкими чипами на сегодняшний день, обладая пиковым TDP до 400 Вт и 350 Вт соответственно и приближаясь по данному параметру к ускорителям. Более высокий показатель TDP является следствием повышения плотности размещения вычислительных мощностей. Сейчас двухсокетная 2U-система уже может разместить почти 200 ядер x86-64, тогда как пять лет назад для этого потребовалось бы несколько узлов.

Изображение: pixabay.com / Gam-Ol

Многие ЦОД попросту не рассчитаны на столь «горячие» системы высокой плотности. По словам Uptime Institute, тенденция к использованию систем с более высокой плотностью скоро достигнет точки, когда она начнёт менять существующие представления о проектировании ЦОД. Типичная серверная стойка имеет проектную мощность менее 10 кВт. Но для современных высокоплотных систем этого уже недостаточно. Uptime Institute отмечает, что ЦОД должны производить установку новых систем с запасом на 10–15 лет, учитывая долгосрочные потребности в электроэнергии и охлаждении. При этом, по оценкам Uptime Institute, в течение нескольких лет потребление 1U-места вырастет до примерно 1 кВт.

Кроме того, существует проблема отвода низкотемпературного тепла. За несколько лет желаемая температура шасси упала с 80–82 °C до 55 °C. «Это ключевая проблема: удаление больших объёмов низкотемпературного тепла сложно с точки зрения термодинамики, — отмечают аналитики. — Многие “устаревшие” объекты ограничены в своих возможностях обеспечить необходимый поток воздуха для охлаждения инфраструктуры с высокой плотностью размещения». Американское общество инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха (ASHRAE) выпустило пересмотренные рекомендации по эксплуатации ЦОД, включая положения о выделенных низкотемпературных зонах.

Изображение: GRC

Для охлаждения новых систем используются различные решения, включая СЖО. Как отмечает Uptime Institute, по-прежнему существует проблема отсутствия стандартизации, «вызывая опасения по поводу привязки к поставщику и ограничений цепочки поставок для ключевых компонентов, а также ограниченного выбора конфигураций серверов». Пытаясь её решить, и Intel, и Open Compute Project (OCP) работают над эталонными проектами жидкостного охлаждения (в том числе иммерсионного), чтобы улучшить совместимость между оборудованием разных поставщиков. Вместе с тем Uptime Institute считает, что развитие технологий ЦОД также открывает новые возможности для операторов.

Аналитики Uptime Institute также ожидают, что стоимость электроэнергии будет расти и дальше. Существуют также нормативные и связанные с экологией препятствия. Ожидается, что Европейская комиссия примет новые правила в рамках Директивы по энергоэффективности, аналогичные принятым в США, которые будут стимулировать ЦОД к сокращению как потребления энергии, так и выбросов углерода. Этими правилами предполагается введение регулярной отчётности о потреблении энергии и выбросах углерода, что по мнению аналитиков Uptime, позволит повысить эффективность работы ЦОД.

Власти Германии намерены законодательно обязать использование избыточного тепла дата-центров в местных отопительных системах. Однако представители индустрии относятся к инициативе весьма скептически. Как сообщает DataCenter Knowledge, теоретически подобные инновации способны снизить углеродный выброс, на практике же выясняется, что потенциальные потребители подобного тепла просто не желают его принимать. Эксперты подчёркивают — если закон примут без важных изменений, многие дата-центры могут столкнуться с непреодолимыми проблемами, а новые проекты, возможно, будут уже не столь привлекательны для реализации в Германии.

Избыточного тепла ЦОД в Германии довольно много, поскольку количество дата-центров в стране велико. Именно поэтому местные власти намерены принять в свете энергетического кризиса законы, обязывающие ЦОД передавать тепло в местные отопительные системы. Принуждение к использованию подобного тепла в результате может отпугнуть потенциальных IT-инвесторов. В рамках законопроекта предусматривается использование как минимум 30 % тепла новых ЦОД к 2025 году.

Источник изображения: geralt/pixabay.com

Проблема в том, что такое «мусорное» тепло не соответствует критериям отопительных систем и ему трудно найти какое-то масштабное применение в муниципальных коммунальных сетях — как минимум придётся закупать специальные тепловые насосы, чтобы поднять температуру носителя, что только повысит расход энергии и лишь увеличит углеродный выброс. Хотя операторы ЦОД готовы делиться теплом, тратить деньги на донагрев для систем отопления никто не хочет, пока это экономически нецелесообразно.

Источник изображения: Bloomberg

Обновление и обслуживание такой инфраструктуры для сотен германских ЦОД может обойтись в €680–730 млн в ближайшие десятилетия. Хотя представители отрасли выражают готовность участвовать в отопительных проектах, предлагается разделить ответственность с коммунальными службами, которых необходимо обязать принимать часть избыточного тепла. Эксперты также не исключают, что поставка тепла ЦОД может стать целесообразнее в случае применения новых технологий охлаждения, позволяющих сохранять более высокие температуры при передаче тепла жилым массивам.

Немецкая ассоциация коммунальных служб, например, прямо заявляет, что использование низкотемпературного тепла сложно и дорого. Впрочем, именно поэтому власти предлагают размещать новые ЦОД вблизи объектов, готовых принимать тепло, вроде плавательных бассейнов, а операторы должны дополнительно рассматривать строительство локальных систем отопления, установку тепловых насосов и соответствующей энергоинфраструктуры.

Производитель программного обеспечения Red Hat, принадлежащий ныне IBM, объявил о планах по снижению выбросов парниковых газов до нулевого уровня к концу текущего десятилетия. Ожидается, что данная инициатива будет способствовать преодолению климатического кризиса. Red Hat заявляет, что проект соответствует научно обоснованной программе ограничения глобального потепления.

Проектом предусмотрено сокращение выбросов парниковых газов на 65 % к 2025 году по отношению к 2019-му. Для достижения этой цели планируется повышение энергетической эффективности и приобретение возобновляемой энергии, на которую, как предполагается, к середине десятилетия придётся 75 % потреблени. К 2030 году Red Hat намерена уже на 90 % обеспечить свои энергозатраты из возобновляемых источников. Нужно отметить, что такие же цели в рамках проекта по улучшению экологической обстановки ещё в 2021 году поставила корпорация IBM.

Источник изображения: Red Hat

Red Hat планирует привлекать к участию в проекте своих партнёров. Компания полагает, что продукты open source помогут заинтересованным сторонам в достижении их климатических целей и сокращении выбросов вредных газов в атмосферу. «Сформировав всеобъемлющую стратегию, основанную на нашей открытой модели гибридного облака и согласованную с общими целями IBM, мы уменьшим воздействие, оказываемое на окружающую среду, и сохраним планету для будущих поколений», — заявил президент и исполнительный директор Red Hat.