В сентябре текущего года на юго-востоке США случилась сильная засуха. По данным местных регуляторов, ситуация может только усугубиться. Это нахудшая ситуация с водными ресурсами за всю зарегистрированную в регионе историю. На этом фоне гигантские расходы воды дата-центрами является одним из тревожных факторов — хотя бы потому, что никто точно не знает, сколько воды они используют на самом деле.

По словам профессора Армана Шехаби (Arman Shehabi) из Национальной лаборатории им. Лоуренса в Беркли (США), которые приводит Datacenter Dynamics, достоверные сведения о потреблении дата-центрами воды централизованно никем не собираются, а сами компании, если и ведут статистику, не горят желанием показывать её даже властям, ссылаясь на коммерческую тайну. Отрывочные сведения поступают из юридических документов, публикуемых в ходе разбирательств.

И хотя дата-центры, как и заводы, потребляют много электричества и воды, от них — в отличие от предприятий, например, текстильной или химической промышленности — власти обычно не требуют регулярных отчётов. По данным Uptime Institute, операторы только половины ЦОД собирают хоть какую-то статистику о расходе воды. Вместе с тем, по экспертным оценкам, ЦОД входят в десятку крупнейших коммерческих потребителей воды в США. И, что важно, зачастую это питьевая вода.

Профессор, в своё время сумевший подсчитать энергопотребление всех ЦОД США (205 ТВт·ч в 2018 году), пытается сделать схожие вычисления расхода воды. При этом важно учесть не только прямое потребление воды кампусами ЦОД, но и ту воду, которая используется ГЭС, воду, израсходованную очистительными предприятиями, а также другие факторы. Как считает профессор, дата-центры потребляют воду из 90% бассейнов США. Предположительно суммарно на дата-центры в 2018 году ушло 513 млн м³. В среднем на один потраченный МВт·ч приходится 7,1 м³ воды, но разница между регионами просто огромная.

Оценить меры по восстановлению водного баланса тоже крайне сложно. Многие из подобных проектов не «восстанавливают» воду — вместо этого минимизируются её потери, высаживаются растения, ремонтируются водопроводы, устанавливаются очистные сооружения. Хотя такие действия безусловно полезны, расход воды не компенсируется напрямую. Кроме того, в каждом конкретном регионе возможно конечное число водосберегающих мероприятий, которые можно провести, поэтому дата-центрам помельче не остаётся поля деятельности в соответствующей сфере.

Среди крупных игроков Facebook✴ и Microsoft планируют достичь положительного водного баланса к 2030 году, а Google обещает к концу десятилетия возвращать по 120% от объёма использованной воды. Во всех случаях речь идёт прямом потреблении воды и не уточняется, как именно будет восстанавливаться баланс. Возможна та же ситуация, что и с «зелёной» энергетикой, когда крупные компании потребляют электроэнергию из обычных сетей, используя для компенсации углеродного следа т.н. «зелёный камуфляж».

По мнению Шехаби, бизнесу стоит делиться подобными данными хотя бы на анонимной основе. В случае отказа усиливающиеся засухи и рост осведомлённости общества о деятельности дата-центров приведут к тому, что будут приняты законы, обязывающие собирать и раскрывать сведения о потреблении воды в принудительном порядке (и с возможной последующей регуляцией рынка). Профессор считает, что водные ресурсы имеют даже более критическое значение, чем энергетические.

Концепция развития центров обработки данных (ЦОД) впервые оформилась в Норвегии в 2018 г., когда правительство задалось целью повысить привлекательность своей страны для представителей отрасли. C 2019 г. власти инвестировали в новые ЦОД порядка €255 млн, а также отменили налоги на имущество для производственного оборудования и установок на предприятиях и в других сферах, стимулировали создание оптоволоконных каналов связи и вели работу по информированию партнёров по всем необходимым для начала работы вопросам.

Обновлённая стратегия развития ЦОД была представлена министром Линдой Хофстад Хеллеланд (Linda Hofstad Helleland). Она позиционирует Норвегию как оптимальную страну для строительства ЦОД и иностранных инвестиций. В число ключевых преимуществ входят понятные и стабильные правила игры, доступность возобновляемых источников энергии, широкополосной связи, квалифицированной рабочей силы и подключений с высокой безопасностью. Экологический аспект норвежской стратегии усилен требованием к объектам ЦОД о повторном использовании отработанного тепла.

Дата-центр DC1-Stavanger

«Ожидается сильный рост экономики, основанной на данных, и здесь Норвегия может внести свой вклад, предлагая устойчивые решения в норвежских дата-центрах для служб социального обеспечения, индустрии аквакультуры и многого другого», — сказала Хеллеланд в предисловии к документу — «Мы должны работать над тем, чтобы в Норвегии стало больше центров обработки данных».

Норвегия имеет сильную индустрию возобновляемых источников энергии, стабильность которой поддержана развитой гидроэнергетикой. Хотя страна всё ещё экспортирует нефть, Хеллеланд прогнозирует, что использование искусственного интеллекта и больших данных поможет удвоить темпы роста ВВП Норвегии к 2030 г. и важнейшим условием для этого является увеличение числа дата-центров.

Regjeringa.no

Сейчас в секторе ЦОД Норвегии занято всего 2400 человек, но Хеллеланд уверена, что в будущем их число значительно вырастет, поскольку в стране уже несколько лет наблюдается тенденция к росту использования компаниями облачных сервисов. По данным Статистического управления Норвегии, 64% компаний с числом сотрудников больше 10 покупали облачные услуги в 2020 г., что на 51% выше по сравнению с 2018 г. В 2021 г. одну или несколько услуг, предоставляемых из облака, использовали 92% государственных учреждений.

Европейская комиссия ожидает рост объёма цифровой экономики в ЕС-27 с €301 млрд. в 2018г до €829 млрд. к 2025г. Ежегодный прирост этого сектора в Норвегии к 2030 г. может достигнуть €29 млрд., что представляет большие экономические возможности для норвежского бизнеса и промышленности, в том числе для игроков из сектора ЦОД.

Дата-центр DC2-Telemark

«У нас в Норвегии фантастическая стартовая площадка с хорошим и надежным доступом к возобновляемым источникам энергии, прочной цифровой инфраструктурой, высокой компетентностью и стабильными рамочными условиями. Но конкуренция глобальна, и мы всегда должны становиться лучше. Важно также активно работать на благо местных жителей. Именно поэтому мы сейчас обновляем национальную стратегию создания центров обработки данных — всего через три года после первой инициативы», — добавила Хеллеланд.

В рамках проекта «Устойчивый тропический дата-центр» (STDC) будут протестированы новые методы охлаждения оборудования ЦОД с целью снижения нагрузки на сингапурскую электросеть. Необходимость в этом назрела, поскольку на Сингапур приходится около 60% центров обработки данных Юго-Восточной Азии и они потребляют уже 7% всей доступной стране электроэнергии. Несмотря на растущий спрос, властям пришлось наложить мораторий на строительство новых объектов.

Тестовая площадка STDC, которая разместится на территории кампуса Kent Ridge Национального университета Сингапура (NUS). Она позволит испытать конструкцию теплообменника с влагопоглощающим покрытием и систему StatePoint, которую Facebook✴ и Nortek разработали для тропических районов. Также будет рассмотрен вариант гибридного охлаждения на уровне чипов и система динамического управления охлаждением на основе цифровых двойников и алгоритмов искусственного интеллекта (ИИ).

newswise.com

Исследователи планируют выяснить, может ли теплообменник, покрытый адсорбентом, улучшить непрямое испарительное охлаждение в условиях тропического климата. Тестирование такой системы в реальных условиях эксплуатации необходимо для последующего безопасного внедрения на коммерческих объектах. А гибридное охлаждение чипов должно повысить надёжность, поскольку систему воздушного охлаждения можно использовать во время обслуживания водяного контура.

ntu.edu.sg

Также будут исследованы возможности «Тропического ЦОД с воздушным охлаждением 2.0» — обновлённой версии системы, проектирование которой было начато в 2017 году. Она способна эффективно работать при повышенных температуре воздуха и влажности, что позволяет снизить энергопотребление оборудования воздухоподготовки.

На уровне государства создание стенда для испытаний инновационных систем охлаждения поддержали национальный исследовательский фонд (NRF) и Агентство развития информационных технологий (IMDA). На реализацию проекта суммарно выделено $17 млн.

ntu.edu.sg

Крупнейшим частным инвестором стала Facebook✴, которая ещё в 2018 году выбрала Сингапур для размещения крупного 11-этажного ЦОД мощностью 150 МВт. Энергию для него предоставят солнечные электростанции местной компании Sunseap, расположенные на крышах домов и воде. Энергоэффективность (PUE) объекта планируется на уровне 1,19. Для этого и нужна будет система жидкостного охлаждения StatePoint.

Участники проекта надеются, что все эти технологии в совокупности помогут снизить энергопотребление в индустрии центров обработки данных на 40%, если они будут внедрены во всём тропическом регионе. Учитывая высокую долю ископаемого топлива в местной электроэнергетике, это позволит сократить выбросы парниковых газов на 25%.

Компания Nautilus Data Technologies, специализирующаяся на плавучих центрах обработки данных, объявила о том, что построит новый ЦОД на территории бывшей бумажной фабрики в Миллинокете (США, штат Мэн). Его энергетические потребности в 60 МВт полностью будут обеспечены местной гидроэлектростанцией. А система водяного охлаждения, питаемая из резервуара ГЭС, позволит сократить до 70% потребление энергии на охлаждение и до 30% выбросы CO₂ в атмосферу.

Запатентованная компанией двухконтурная система охлаждения позволит рециркулировать воду без загрязнения водоёма. А для достижения ещё более низкого показателя PUE, ЦОД разместится ниже водохранилища ГЭС, чтобы поток воды для охлаждения поступал под действием силы тяжести, а не требовал дополнительных насосов.

Wikimedia: The Great Northern Paper Mill in the early 20th century

Предприятие получит федеральные налоговые льготы, так как Миллинокет — один из экономически неблагополучных населённых пунктов. Для их преобразования в зоны «благоприятных возможностей» власти применяют финансовые стимулы, вплоть до освобождения от уплаты налогов компаний, инвестирующих в развитие общества. ЦОД Nautilus — первый, который будет построен в подобной зоне. Его клиентами станут местные предприятия: лаборатория Джексона и Торговая палата штата Мэн.

Возможность создания большого кампуса ЦОД вкупе с недорогой электроэнергией, вероятно, привлечет также гиперскейлеров и облачных провайдеров. Местная оптоволоконная сеть Three-Ring Binder, построенная в 2012 году, сможет обеспечить с транзитом через Бостон подключение с низкой задержкой к другим крупным узлам, включая Нью-Йорк, Чикаго и Лондон.

Компания Nautilus приобрела комплекс площадью 13 акров, расположенный на месте бывшей фабрики, в 99-летнюю аренду у местной некоммерческой организации Our Katahdin. Первый этап проекта стоимостью $300 млн, как ожидается, будет завершён к концу 2022 года.

Microsoft сообщила, что успешно протестировала использование водородных топливных элементов для резервного питания своих серверов в центрах обработки данных. Это первый шаг к внедрению новых технологий, исключающих использование дизельного топлива в системах аварийного питания.

Водород хранился в резервуарах на трейлерах, припаркованных возле лаборатории в Солт-Лейк-Сити, штат Юта. Такой вариант хранения водорода был продемонстрирован в ходе эксперимента, но в дальнейшем планируется использовать стационарные резервуары. Microsoft намерена прекратить использование дизельного топлива к 2030 году в рамках своих инициатив по снижению вредных выбросов.

В эксперименте использовалась нагрузка в виде 10 стоек облачных серверов Microsoft Azure: в течение 48 часов использовалась 250-КВт система на топливных элементах. Такое время работы от топливных элементов выбрано не случайно, поскольку большинство перебоев в подаче электроэнергии длятся менее 48 часов.

Ранее для подобной задачи использовались шесть дизель-генераторов. Следующим шагом Microsoft планирует испытать систему резервного питания на топливных элементах мощностью 3 МВт, чтобы продемонстрировать как масштабируется система для больших дата-центров.

Дизельные генераторы на данный момент являются оптимальным выбором для большинства ЦОД, однако Microsoft стремится к сокращению выбросов углекислого газа и хочет полностью отказаться от дизельного топлива к 2030 году. Цель амбициозная, но достижимая. Пока основным препятствием к ее осуществлению является цена. Водород сам по себе до сих пор остается дорогим топливом, а его транспортировка и хранения обходятся еще дороже.

Следует также учесть, что водород более взрывоопасен, чем дизельное топливо, поэтому его хранение может стать большой проблемой для дата-центров, расположенных в крупных городах. Кроме радикальных мер по переводу аварийного питания дата-центров на водород, Microsoft рассматривает и более реальные альтернативы в виде питания генераторов от природного газа, который дает намного меньше выбросов, по сравнению с дизельным топливом, также рассматривается синтетическое дизельное топливо, которое при сгорании выделяет меньше углерода.

Проектами по созданию более экологичных источников питания занимаются и другие компании: Rolls-Royce и Daimler Truck AG разработают топливные элементы для ЦОД, а Keppel и Mitsubishi намереваются создать водородную электростанцию. Ещё одной альтернативой могут стать ёмкие аккумуляторы — оператор Switch для своего дата-центра в Неваде построит комплекс из солнечной электростанции мощностью 127 МВт и модулей Tesla MegaPack суммарной ёмкостью 240 МВт∙ч