Швейцария не планирует разворачивать на своей территории крупные дата-центры из-за ограниченности ресурсов. Об этом, как сообщает Swissinfo, заявил глава Швейцарского национального суперкомпьютерного центра (CSCS) Томас Шультесс (Thomas Schulthess).

По его словам, Северная Европа является подходящим регионом для аутсорсинга вычислительных мощностей. В частности, Финляндия, Норвегия и Швеция имеют значительные ресурсы в плане гидроэлектроэнергии вдали от городов: эти мощности используются для снабжения электричеством добывающих предприятий, бумажных заводов и пр. «Мы никогда не будем управлять в Швейцарии дата-центрами мощностью в несколько сотен мегаватт, как у ведущих технологических компаний, таких как Microsoft или Google», — заявил господин Шультесс.

Суперкомпьютер Alps в Швейцарском национальном суперкомпьютерном центре. Источник изображения: Keystone/gaetan Bally

Глава CSCS полагает, что Швейцария должна помочь Северной Европе адаптировать электроэнергетическую инфраструктуру для научных вычислений. Например, уже создан консорциум LUMI (Large Unified Modern Infrastructure), в который входят десять стран: Финляндия, Бельгия, Чехия, Дания, Эстония, Исландия, Норвегия, Польша, Швеция и Швейцария. В рамках инициативы на территории бывшей финской бумажной фабрики запущен суперкомпьютер предэкзафлопсного класса.

Как отмечает Шультесс, этот ЦОД имеет удобное и экономически выгодное расположение, поскольку само здание и сопутствующая энергетическая инфраструктура уже были построены для поддержания работы завода. Поиск подобных площадок, по словам Шультесса, важен в свете стремительного развития ИИ, НРС-платформ, а также в связи с развитием электрифицированных и роботизированных автомобилей. «Для нас это означает, что мы должны подумать о том, как решить проблемы, связанные с растущим спросом на электроэнергию», — заключил глава CSCS.

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.

Объём энергии, потребляемой дата-центрами, в результате роста криптовалют и ИИ-систем может увеличится более чем вдвое за три года. С соответствующим прогнозом выступило Международное энергетическое агентство (IEA). Тем не менее, рост потребления компенсируется появлением новых источников энергии.

Как сообщает агентство, сегодня в мире насчитывается более 8 тыс. ЦОД, 33 % из которых находятся в США, 16 % в Европе и около 10 % в Китае. В 2022 году их суммарное потребление составило около 460 ТВт∙ч, а в 2026 году оно может превысить уже 1000 ТВт∙ч. В США за этот период потребление вырастет с 200 ТВт∙ч (4 % от общего энергопотребления страны) до почти 260 ТВт∙ч в 2026 году (6 %). Основными драйверами роста станут развитие сетей 5G, облачных сервисов и налоговые льготы для операторов ЦОД.

В Китае, по оценкам госорганов, потребление ЦОД должно удвоиться до 400 ТВт∙ч к 2030 году в сравнении с 2020 годом. IEA же прогнозирует, что уже к 2026 году потребление вырастет до 300 ТВт∙ч, а драйверами роста станут 5G и IoT. Наконец, в Евросоюзе потребление в 2022 году было немногим ниже 100 ТВт∙ч (около 4 %), там на тот момент было 1240 ЦОД. Большинство кампусов приходится на рынки FLAPD (Франкфурт, Лондон, Амстердам, Париж, Дублина), но планируется строительство и новых объектов. В 2026 году энергопотребление в секторе должно вырасти почти до 150 ТВт∙ч.

Источник изображения: IEA

Например, по оценкам IEA, уже к 2026 году в Ирландии, ставшей одним из важнейшим хабов для ЦОД, последние будут потреблять 32 % всей электроэнергии в стране — 82 дата-центра здесь уже функционируют, 14 строятся и возведение ещё 40 утверждается. В 2022 году речь шла лишь о 17 % энергопотребления страны. При этом энергетический кризис в стране так и не закончился.

Источник изображения: IEA

Быстрая интеграция ИИ во многих секторах экономики увеличивает общее потребление энергии ЦОД. Например, поисковики могут столкнуться с ростом потребления в 10 раз в случае тотального внедрения ИИ. С учётом кратной разницы в использовании электричества при запросах в обычном поисковике и обращений к LLM вроде ChatGPT, эксперты предполагают, что только поиск с помощью ИИ потребует 10 ТВт∙ч ежегодно. ИИ-индустрия в целом, как ожидается, в 2026 году будет потреблять минимум на порядок больше энергии, чем в 2023 году.

Что касается криптовалют, то в 2022 году на них пришлось около 110 ТВт∙ч (0,4 % от мирового энергопотребления). За базовый вариант берётся прогноз, при котором потребление в этом секторе к 2026 году вырастет более чем на 40 % до 160 ТВт∙ч. При этом скорость развития отрасли ещё предстоит уточнить.

Источник изображения: IEA

Всего к 2026 году потребление электричества вырастет лишь на 3,4 %. Впрочем, рост не должен вызвать острого дефицита — его компенсируют за счёт источников возобновляемой энергии вроде ветряных, солнечных и гидроэлектростанций. Кроме того, большая ставка делается на рост «мирного атома». Уже к 2026 году на источники энергии с низкими выбросами придётся почти половина мирового производства электричества, для сравнения — в 2023 году речь шла о менее 40 %. В целом рост энергопотребления будет меньше, чем рост генерации возобновляемой энергии.

Источник изображения: Bloomberg/IEA

По словам главы IEA Фатиха Бироля (Fatih Birol), сегодня энергетический сектор производит углекислого газа больше, чем любая другая сфера экономики, поэтому быстрый рост возобновляемой и атомной энергетики в ближайшие три года не может не обнадёживать. В то же время должна уменьшиться глобальная интенсивность выбросов, связанных с выработкой энергии. Ожидается, что она в среднем будет падать до 2026 года по 3,5 % ежегодно. Для Евросоюза этот показатель составит и вовсе 13 % в год.

Amazon утверждает, что в 2023 году компания стала крупнейшим корпоративным покупателем возобновляемой энергии в мире и инвестировала в более 100 новых проектов, связанных с ветряными и солнечными электростанциями. Как сообщает пресс-служба Amazon, IT-гигант заключил за год больше соглашений о покупке энергии (PPA), чем любой другой бизнес с 2020 года.

В своё время компания объявила о намерении добиться нулевых выбросов в атмосферу к 2040 году, но её нередко критикуют за недостаточную прозрачность отчётности, связанной с «зелёной» повесткой. На сегодня Amazon утверждает, что поддержала более 500 ветряных и солнечных проектов по всему миру. Когда все из них будут введены в эксплуатацию, то станут поставлять свыше 77 тыс. ГВт∙ч «чистой» энергии ежегодно — такого объёма, например, достаточно, чтобы удовлетворить потребности 7,2 млн домохозяйств США.

Источник изображения: Amazon

В числе новых инициатив Amazon за последние 12 месяцев — проект, в результате которого загрязнённую территорию старой угольной шахты в Мэриленде (США) перепрофилировали в солнечную электростанцию. Дополнительно компания поддержала свой первый проект по генерации возобновляемой энергии в Южной Корее, а также реализовала 10 похожих схем в Техасе. Все они уже прямо или косвенно снабжают ЦОД, офисы и другие объекты Amazon и поставляют чистую энергию в местные электросети. Кроме того, только в 2022 году экологические схемы Amazon обеспечили поддержку занятости, эквивалентной 39 тыс. рабочих мест.

В AWS уже заявили, что ещё в прошлом году более 90 % её операций выполнялись за счёт «зелёной» энергии и компания намерена оптимизировать производство и потребление таким образом, чтобы добиться 100 % использования возобновляемой энергии к 2025 году. При этом многие эксперты скептически относятся к энергетическим инициативам компании. В отличие от соперников вроде Microsoft Azure и Google Cloud, AWS не предлагают клиентам выбора ЦОД в зависимости от уровня выбросов. Более того, компания не публикует PUE своих объектов.

Эффективность PPA в качестве инструмента сокращения выбросов тоже остаётся под вопросом. Как сообщает Datacenter Dynamics, опубликованное в прошлом году исследование лаборатории ZERO Lab Принстонского университета свидетельствует, что покупка «зелёной» энергии в больших объёмах ведёт к непредвиденным последствиям. Поскольку PPA предусматривает закупку энергии без привязки к региону, генерация вредных выбросов просто смещается, а производство чистой энергии не развивается.

Исследователи считают, что закупки должны осуществляться с учётом времени генерации «зелёной» энергии, с почасовым сопоставлением потребления и производства. Некоторые игроки вроде Google и Microsoft уже заключили соглашения с соответствующими условиями, но в Amazon такие меры всё ещё не приняты.

Корпорация Microsoft, по сообщению ресурса Datacenter Dynamics, назначила Арчи Манохаран (Archie Manoharan) на должность директора по ядерным технологиям. Кроме того, редмондский гигант принял на работу Эрин Хендерсон (Erin Henderson), которая займёт пост руководителя по ускорению ядерных разработок.

Осенью прошлого года сообщалось, что Microsoft ищет топ-менеджера по внедрению малых модульных реакторов (SMR) и микрореакторов для питания дата-центров. Использование таких установок позволит снизить нагрузку на традиционные энергосети. Модульные реакторы рассматриваются как более дешёвая, компактная и быстро внедряемая альтернатива традиционным АЭС.

Госпожа Хендерсон до прихода в Microsoft почти 13 лет проработала в государственной коммунальной компании Tennessee Valley Authority. Она также работала на АЭС Уоттс-Бар и Секвойя. Всего же Хендерсон проработала в сфере энергетики более 20 лет.

Источник изображения: Tennessee Valley Authority

Госпожа Манохаран ранее работала в стартапе Ultra Safe Nuclear (USNC), который занимается разработкой микромодульных реакторов. Кроме того, она работала менеджером по лицензированию в BWX Technologies, специализирующейся на поставках ядерного топлива и компонентов, в компании по производству малых модульных реакторов NuScale, в Tennessee Valley Authority и в энергосервисной компании DTE Energy (на АЭС Энрико Ферми). Манохаран имеет более чем 15-летний стаж работы в области энергетики.

Caterpillar Electric Power и Microsoft объявили об успешном эксперименте, в ходе которого для питания дата-центра применялись исключительно водородные топливные ячейки. Как сообщает пресс-служба Caterpillar, они обеспечивали электричеством ЦОД Microsoft в течение 48 часов.

Партнёры привлекли к сотрудничеству разработчика топливных ячеек — компанию Ballard Power Systems. Использовались крупноформатный водородный элемент для энергоснабжения дата-центра Microsoft в Шайенне (штат Вайоминг). Эксперимент имеет вполне прикладное значение — резервные источники питания на водородном топливе в последнее время всё чаще рассматриваются как альтернатива дизельным, но жизнеспособность технологии до сих пор под вопросом.

Компании провели демонстрацию с использованием водородных источников питания на высоте 1855 м над уровнем моря при температуре ниже нуля. Топливные ячейки интегрировали в подстанцию дата-центра. Caterpillar выступила координатором проекта. Помимо водородной батареи Ballard мощностью 1,5 МВт применялась аккумуляторная система Cat Power Grid Stabilization (PGS) 1260 и контроллер Caterpillar.

Изображение: Ballard Power Systems

Microsoft, пообещавшая добиться статуса «углеродно-отрицательной» компании к 2030 году, внимательно следит за потенциалом водородных топливных элементов. В 2020 году она провела эксперимент по питанию серверов с помощью элементов мощностью 250 кВт в течении 48 часов. В 2021 году был задуман новый, более масштабный проект в рамках инициативы H2@Scale Министерства энергетики США. Нынешняя демонстрация как раз и является итогом данного проекта. А в 2022 году Microsoft и Plug Power успешно протестировали 3-МВт водородную батарею для резервного питания ЦОД.

Хотя водородные технологии продолжают развиваться, до массового внедрения в ЦОД пройдёт ещё немало времени. Во-первых, этот газ по-прежнему значительно дороже дизеля, хотя его стоимость продолжает падать, во-вторых, он весьма взрывоопасен, поэтому требует сложных и дорогих систем хранения и транспортировки. Впрочем, в Microsoft заявили, что демонстрация результатов исследования и открытия в сфере водородных топливных решений поможет компании стать «углеродно-негативной» в объявленные ранее сроки.

Потребление электроэнергии дата-центрами в США должно достигнуть 35 ГВт уже к концу текущего десятилетия — почти вдвое выше в сравнении с показателями 2022 года. Как сообщается в докладе экспертов компании Newmark, специализирующейся на коммерческой недвижимости, драйвером роста энергопотребления должен стать повышенный спрос на ИИ и системы машинного обучения.

Дополнительно в докладе упоминается о дефиците свободного места в ЦОД Северной Америки, на ключевых рынках доступно буквально по несколько процентов мощностей. Более того, ситуация только усугубится благодаря облачным ИИ-сервисам гиперскейлеров — именно они несут ответственность за то, что в ближайшие годы взлетят потребности ЦОД в электроэнергии. Ещё летом компания CBRE сообщала, что нехватка электроэнергии становится главным препятствием к развитию рынка ЦОД.

Источник изображения: Renan Kamikoga/unsplash.com

Хотя гиперскейлерам в современных дата-центрах требуется «всего» 10–14 кВт на стойку, для ИИ-платформ этот показатель вырастет до 40–60 кВт из-за применения ресурсоёмких ускорителей. Это означает, что среднее потребление мощности ЦОД в США, вероятно, уже к 2030 году достигнет 35 ГВт, тогда как 2022 году оно было на уровне лишь 17 ГВт. В докладе подчёркивается, что внедрение ИИ-систем требует не только больше электроэнергии, но и более мощных систем охлаждения, которых в современной инфраструктуре ЦОД просто нет, что и служит катализатором роста рынка.

Источник изображения: Newmark

Существующие рынки с трудом справляются со спросом. На крупнейшем в мире рынке Северной Вирджинии ёмкостью 3400 МВт (впрочем, тут данные разнятся), где компактно размещены множество дата-центров, доступность мощностей составляет всего 0,2 % — при этом жители региона уже сегодня выступают категорически против новых проектов. Прочие популярные среди клиентов территории также сталкиваются с аналогичными вызовами. В мае уже сообщалось, что в североамериканских ЦОД буквально заканчиваются места. Впрочем, строительство ведётся всё активнее каждый год.

Источник изображения: Newmark

Имеются и другие проблемы. По данным Newmark, количество сделок на рынке резко снизилось — отчасти из-за роста процентных ставок, а также из-за крупных слияний и поглощений последних лет, что привело к сокращению возможностей масштабирования активов. И, конечно, играет важную роль расхождение взглядов покупателей и продавцов на оценку дата-центров, по мнению последних она значительно превышает затраты на строительство.

Концерны Honda и Mitsubishi намерены протестировать работу небольшого дата-центра, функционирующего на водороде. Как сообщает Datacenter Dynamics, газ будет получаться методом электролиза на заводе, оператором которого выступает Tokuyama Corporation.

На этом заводе водород является побочным продуктом, в основном предприятие ориентировано на получение гипохлорита натрия и хлора. Сейчас водород отдаётся местной электростанции. Honda будет б/у водородные топливные ячейки, ранее использовавшиеся в электромобилях, а Mitsubishi — применять полученную от них энергию для питания ЦОД.

Электромобили на водородных топливных ячейках позиционируются, как альтернатива аккумуляторным вариантам, но пока не получили широкого распространения из-за относительно низкого суммарного КПД. Впрочем, не исключается использование «водородных» грузовиков благодаря относительно быстрому процессу заправки баков — это гораздо быстрее, чем зарядка больших аккумуляторов.

Калифорнийский вариант. Источник изображения: Honda

Компании не уточняют, насколько большим будет новый дата-центр, но уже продемонстрировали объект размером с грузовой контейнер. Ранее Honda тестировала водородные топливные ячейки в своей американской штаб-квартире в Калифорнии, где их применяли в качестве резервного источника питания для ЦОД. Новый совместный проект поддержан японской Организацией по развитию новых энергетических и промышленных технологий (NEDO).

Пилотное тестирование будет проводиться до 31 марта 2026. Партнёры ожидают, что б/у ячейки позволят возводить недорогие стационарные водородные электростанции, что будет способствовать декарбонизации. Также будет оцениваться сама идея водородного энергообеспечения строящихся в регионе дата-центров.

Япония стала одной из немногих стран с довольно большим парком авто на водородных топливных элементах, поэтому недостатка в соответствующих ячейках не предвидится. Впрочем, и других решений на водороде предлагается немало. Например, с собственным проектом выступала Rolls-Royce, а ECL привлекла первые средства на создание автономных модульных ЦОД на водородном топливе.

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.