Зеленый центр обработки данных

Зеленый центр обработки данных или устойчивый центр обработки данных — это сервисное предприятие, использующее энергоэффективные технологии. Они не содержат устаревших систем (таких как неактивные или недостаточно используемые серверы) и используют преимущества новых, более эффективных технологий.

С экспоненциальным ростом и использованием Интернета потребление энергии в центрах обработки данных значительно возросло. Из-за воздействия на окружающую среду, повышения осведомленности общественности, более высокой стоимости энергии и законодательных мер, на компании оказывается все большее давление с целью следовать зеленой политике . По этим причинам создание устойчивых центров обработки данных стало необходимым в экологическом и деловом смысле. ^[1]

Использование высокопроизводительных вычислительных технологий возросло, что привело к снижению энергопотребления за счет повышения производительности. Оценки отрасли показывают, что центры обработки данных потребляют от трех до пяти процентов мировой энергии. ^[2] Согласно исследованию AFCOM State of the Data Center, 70 процентов поставщиков центров обработки данных указали, что плотность мощности на стойку значительно возросла с 2013 года. Менеджеры были вынуждены искать новые способы питания своих центров обработки данных с использованием возобновляемых источников энергии, таких как гидроэнергия, ^[3] солнечная энергия, геотермальная энергия и энергия ветра. Были разработаны более эффективные технологии для снижения энергопотребления центров обработки данных. ^[4]

Было разработано несколько метрик для измерения энергоэффективности в центрах обработки данных. Эффективность использования энергии (PUE) и эффективность использования углерода (CUE) — две часто используемые метрики, созданные Green Grid (TGG), глобальным консорциумом, занимающимся повышением энергоэффективности в центрах обработки данных.

PUE был изобретен в 2007 году и предложил новые рекомендации по измерению энергопотребления в центрах обработки данных.

${\displaystyle \mathrm {PUE} ={{\mbox{Общая мощность объекта}} \over {\mbox{Мощность ИТ-оборудования}}}}$

Это соотношение описывает, сколько дополнительной энергии необходимо центру обработки данных для поддержания ИТ-оборудования на каждый ватт, поставляемый оборудованию. Лучший PUE, который может иметь центр обработки данных, — это 1: идеальная ситуация без дополнительного потребления энергии. Когда был введен PUE, исследования показали, что средний PUE по отрасли составлял от 2,5 до 3. В более поздних исследованиях средний PUE снизился примерно до 1,7 при использовании этой структуры. PUE положил начало переходу отрасли центров обработки данных к энергоэффективности. ^[5]

Хотя PUE является наиболее часто используемым показателем для измерения энергоэффективности в центрах обработки данных, его надежность все еще является предметом споров; ^{[7] [8]}

Эффективность использования углерода (CUE) — еще один показатель, используемый для измерения потребления энергии и устойчивости в центрах обработки данных. Он рассчитывается по следующей формуле: ^[9]

${\displaystyle \mathrm {CUE} ={\frac {Общее{\rm {{CO_{2}}ВызванныеВыбросы}}}{ITequipmentPower}}}$

Другой способ выразить эту формулу — как произведение коэффициента выбросов углекислого газа (CEF) и PUE, где CEF — это кг произведенной на каждый киловатт-час электроэнергии:${\displaystyle {\ce {CO2}}}$

${\displaystyle \mathrm {CUE} ={\frac {\rm {{CO_{2}}выброшено(кг{\rm {{CO_{2}}экв)}}}}{единицаэнергии(кВт·ч)}}}$×${\displaystyle {\frac {ОбщаяМощностьОборудования}{МощностьИТооборудования}}}$

Центры обработки данных в Соединенных Штатах могут подать заявку на сертификацию в качестве зеленых центров обработки данных. Наиболее широко используемая система оценки зеленых зданий — Leadership in Energy and Environmental Design (LEED). Разработанная Советом по зеленому строительству США , она доступна в нескольких категориях. В зависимости от рейтинга центры обработки данных могут получить серебряный, золотой или платиновый сертификат. Платиновый сертификат выдается центрам обработки данных с наивысшим уровнем экологически ответственного строительства и эффективного использования ресурсов. ^[13]

Центры обработки данных также могут быть сертифицированы в рамках Национальной информационной программы по энергоэффективности центров обработки данных Energy Star , которая является частью инициативы Агентства по охране окружающей среды США и Министерства энергетики США. Программа сертифицирует здания и потребительские товары на предмет энергоэффективности. Только центры обработки данных, которые входят в 25 процентов лучших по энергоэффективности, могут получить сертификацию Energy Star. ^[14]

Ряд технологий повышают эффективность и снижают энергопотребление в центрах обработки данных.

Маломощные серверы более энергоэффективны, чем обычные серверы в центрах обработки данных. Они используют технологию смартфонных вычислений, которая пытается сбалансировать производительность с потреблением энергии. Первые маломощные серверы были представлены в 2012 году крупными поставщиками ИТ, такими как Dell и Hewlett-Packard . При правильном использовании маломощные серверы могут быть намного эффективнее обычных серверов. Они могут оказать значительное влияние на эффективность центра обработки данных, снижая потребление энергии и эксплуатационные расходы на охлаждающие устройства. ^[15]

Модульный центр обработки данных — это переносной центр обработки данных, который можно разместить в любом месте, где требуется емкость данных. По сравнению с традиционными центрами обработки данных они разработаны для быстрого развертывания, энергоэффективности и высокой плотности. Эти готовые центры обработки данных в коробке стали очень популярными. Модульный центр обработки данных HP EcoPod поддерживает более 4000 центров обработки данных с рейтингом PUE 1,05 дюйма и охлаждением на открытом воздухе. ^[15]

Системы охлаждения на основе свободного воздуха используют внешний ветер вместо традиционных кондиционеров компьютерных залов ЦОД (CRAC). ^[16] Хотя наружный воздух все еще нуждается в фильтрации и увлажнении, для охлаждения ЦОД с помощью этого метода требуется гораздо меньше энергии. Температура наружного воздуха здесь является проблемой, и местоположение ЦОД играет решающую роль в этой технологии. ^[17]

В этом методе ряды стоек выровнены с задними стенками серверов, обращенными друг к другу; проходы закрыты, чтобы захватывать воздух. При изоляции горячего коридора тепло, вырабатываемое серверами, перекачивается в охлаждающие устройства. При изоляции холодного коридора холодный воздух перекачивается в закрытые коридоры. Оба метода изоляции более эффективны, чем традиционные технологии охлаждения, и могут помочь снизить потребление энергии (и его влияние). Хотя это может быть сложнее реализовать, изоляция горячего коридора более эффективна, чем изоляция холодного коридора. ^{[18] [19]}

Центры обработки данных используют электроэнергию, выделяя более 98 процентов этого электричества в виде тепла. Отработанное тепло может активно использоваться повторно, и центр обработки данных становится замкнутой системой отопления без отходов. Вот несколько примеров:

• Центр повторного использования данных IBM в Швейцарии, где тепло согревает местный бассейн
• В Финляндии центры обработки данных «Яндекс» и «Академика» заменяют тепло, используемое в 500–1000 домов, энергией ЦОД.
• Amazon повторно использовала тепло из близлежащего центра обработки данных для биосферного проекта в Сиэтле. ^[20]

Некоторая влажность необходима для эффективной работы центров обработки данных и предотвращения повреждения устройств и серверов. Ультразвуковое увлажнение использует ультразвук для создания влажности, потребляя на 90 процентов меньше энергии, чем обычные методы, такие как резистивные паровые увлажнители. ^[21]

Испарительное охлаждение уменьшает тепло за счет испарения воды. Используются два основных метода: испарительные прокладки и системы распыления высокого давления. При использовании испарительных прокладок — более популярного метода — воздух протягивается через прокладки, заставляя воду испаряться и охлаждая воздух. Другой метод, системы распыления высокого давления, требует большей площади и потребляет больше энергии с насосами. Испарительное охлаждение зависит от географического положения и сезона, поскольку оба влияют на уровень влажности воздуха. По сравнению с традиционными механическими системами охлаждения, испарительное охлаждение обычно потребляет значительно меньше электроэнергии. ^[22]

Технологические компании все чаще изучают ядерную энергетику как надежное, низкоуглеродное энергетическое решение для центров обработки данных. По мере роста потребления данных растет потребность в стабильных, масштабируемых источниках энергии, и ядерная энергетика предлагает постоянный выход, который может поддерживать высокий спрос крупных центров обработки данных. Такие компании, как Microsoft, начали изучать потенциал ядерной энергетики, включая малые модульные реакторы (SMR), чтобы сократить свои выбросы углерода, обеспечивая при этом надежность энергии. Однако такие проблемы, как высокие затраты, нормативные препятствия и общественная обеспокоенность по поводу безопасности и управления отходами, продолжают оставаться существенными факторами для широкого внедрения. ^{[23] [24]}

Центры обработки данных постоянного тока — это центры обработки данных, которые производят постоянный ток на месте с помощью солнечных панелей и хранят электроэнергию на месте в аккумуляторной электростанции . Компьютеры работают на постоянном токе, и необходимость в инвертировании переменного тока из сети будет устранена. Площадка центра обработки данных может по-прежнему использовать переменный ток в качестве резервного решения для сети. Центры обработки данных постоянного тока могут быть на 10% эффективнее и использовать меньше площади пола для инвертирования компонентов. ^{[25] [26]}

Согласно новому исследованию Arizton Advisory & Intelligence, общий объем инвестиций в рынок экологически чистых центров обработки данных по всему миру в 2021 году составил 35,58 млрд долларов США. Ожидается, что среднегодовой темп роста инвестиций составит 7,6%. ^[27]