تستهلك مراكز البيانات 3-5٪ من الكهرباء في العالم ، وفي بعض البلدان ، مثل الصين ، يصل هذا الرقم إلى 7٪. تحتاج مراكز البيانات إلى الكهرباء على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع للحفاظ على تشغيل أجهزتها بسلاسة. ونتيجة لذلك ، فإن تشغيل مركز البيانات يثير انبعاثات غازات الاحتباس الحراري في الغلاف الجوي ، ومن حيث مستوى التأثير السلبي على البيئة ، يمكن مقارنتها بالسفر الجوي. لقد جمعنا أحدث الأبحاث لمعرفة كيفية تأثير مراكز البيانات على البيئة ، وما إذا كان يمكن تغييرها وما إذا كانت هناك مبادرات مماثلة في روسيا.
وفقا لهذا الأخير في Supermicro ، يمكن لمراكز البيانات الواعية بالبيئة التي تنفذ حلولًا صديقة للبيئة أن تقلل من تأثيرها البيئي بنسبة 80٪. والكهرباء الموفرة هي إبقاء جميع كازينوهات لاس فيجاس مضاءة لمدة 37 عامًا. ولكن في الوقت الحالي ، يمكن تسمية 12٪ فقط من مراكز البيانات في العالم بأنها "خضراء".
بناءً على دراسة استقصائية شملت 5000 ممثل عن صناعة تكنولوجيا المعلومات. واتضح أن 86٪ من المستجيبين بشكل عام لا يفكرون في تأثير مراكز البيانات على البيئة. ويهتم 15٪ فقط من مديري مراكز البيانات بالمسؤولية الاجتماعية وتقييم كفاءة الطاقة في المؤسسة. بشكل عام ، تركز الصناعة على الأهداف المتعلقة بضمان تحمل أخطاء التشغيل ، بدلاً من كفاءة الطاقة. على الرغم من أنه من المفيد لمراكز البيانات التركيز على الأخير: يمكن أن توفر المؤسسة المتوسطة ما يصل إلى 38 مليون دولار على موارد الطاقة.
PUE
PUE (كفاءة استخدام الطاقة) هو مقياس لتقييم كفاءة الطاقة لمركز البيانات. تمت الموافقة على هذا الإجراء من قبل أعضاء اتحاد الشبكة الخضراء في عام 2007. تعكس PUE نسبة الطاقة الكهربائية التي يستهلكها مركز البيانات إلى الطاقة التي يتم استهلاكها مباشرة بواسطة معدات مركز البيانات. لذلك ، إذا استقبل مركز البيانات 10 ميغاواط من الطاقة من الشبكة ، وكانت جميع المعدات "تحتفظ" بقدرة 5 ميغاواط ، فسيكون مؤشر PUE 2. إذا انخفضت "الفجوة" في القراءات ، ووصلت معظم الكهرباء إلى الجهاز ، فإن المعامل يميل إلى أن المؤشر المثالي هو واحد.
في تقرير أغسطس الخاص بمسح مركز البيانات العالمي من معهد Uptime Institute (بين المستجيبين - 900 مشغل لمركز البيانات) ، متوسط نسبة PUE العالمية عند مستوى 1,59. بشكل عام ، تقلب المعدل عند هذا المستوى منذ عام 2013. للمقارنة ، في عام 2013 ، كان معدل الأداء 1,65 ، وفي عام 2018 كان 1 ، وفي عام 58 كان 2019.
في حين أن درجة PUE ليست عادلة بما يكفي لمقارنة مراكز البيانات والمناطق الجغرافية المختلفة ، يقوم Uptime Institute بتجميع جداول المقارنة هذه.
المقارنة غير عادلة بسبب حقيقة أن بعض مراكز البيانات في أسوأ الظروف المناخية. لذلك ، لتبريد مركز بيانات شرطي في إفريقيا ، فأنت بحاجة إلى كهرباء أكثر بكثير من مركز البيانات الموجود في شمال أوروبا.
منطقياً ، توجد مراكز البيانات الأكثر فاعلية في استخدام الطاقة في أمريكا اللاتينية وأفريقيا والشرق الأوسط وأجزاء من منطقة آسيا والمحيط الهادئ. أصبحت أوروبا والمنطقة التي توحدت بين الولايات المتحدة وكندا أكثر "نموذجية" من حيث PUE. بالمناسبة ، هناك عدد أكبر من المستجيبين في هذه البلدان - 95 و 92 مزودًا لمراكز البيانات ، على التوالي.
قيمت الدراسة أيضًا مراكز البيانات في روسيا وبلدان رابطة الدول المستقلة. صحيح أن 9 مشاركين فقط شاركوا في الاستطلاع. بلغ معدل PUE لمراكز البيانات المحلية و "المجاورة" 1,6.
كيفية خفض PUE
تبريد طبيعي
وفق يذهب حوالي 40٪ من إجمالي الطاقة التي تستهلكها مراكز البيانات إلى تشغيل أنظمة التبريد الاصطناعية. يساعد تنفيذ التبريد المجاني (التبريد المجاني) على تقليل التكاليف بشكل كبير. باستخدام مثل هذا النظام ، يتم ترشيح الهواء الخارجي أو تسخينه أو تبريده ، وبعد ذلك يتم إدخاله في غرف الخادم. يتم طرد الهواء الساخن "العادم" أو خلطه جزئيًا ، إذا لزم الأمر ، مع التدفق الوارد.
في حالة التبريد الحر ، فإن المناخ له أهمية كبيرة. كلما كانت درجة حرارة الهواء الخارجي مناسبة لقاعة مركز البيانات ، كلما قلت الطاقة اللازمة لإحضارها إلى "الحالة" المرغوبة.
بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يقع مركز البيانات بالقرب من خزان - في هذه الحالة ، يمكن استخدام المياه منه لتبريد مركز البيانات. بالمناسبة ، وفقًا لتوقعات شركة Stratistics MRC ، ستصل القيمة السوقية لتقنيات التبريد السائل بحلول عام 2023 إلى 4,55 مليار دولار. ومن بين أنواعها التبريد الغاطس (غمر المعدات في زيت الغمر) ، والتبريد الحراري (على أساس تقنية التبخر ، المستخدمة في Facebook data center) ، مبادل حراري (مبرد درجة الحرارة المطلوبة يأتي مباشرة إلى رف المعدات ، ويزيل الحرارة الزائدة).
المراقبة واستبدال المعدات في الوقت المناسب
سيساعد الاستخدام الصحيح للقدرات المتوفرة في مركز البيانات أيضًا على تحسين كفاءة الطاقة. يجب أن تعمل الخوادم التي تم شراؤها بالفعل لمهام العملاء ، أو لا تستهلك الطاقة أثناء التوقف. تتمثل إحدى طرق التحكم في الموقف في استخدام برامج إدارة البنية التحتية. على سبيل المثال ، نظام إدارة البنية التحتية لمركز البيانات (DCIM). تقوم هذه البرامج تلقائيًا بإعادة توزيع الحمل على الخوادم ، وإيقاف تشغيل الأجهزة الخاملة وتقديم توصيات بشأن سرعة مراوح التبريد (مرة أخرى ، لتوفير الطاقة من التبريد المفرط).
يعد تحديث المعدات في الوقت المناسب جزءًا مهمًا من تحسين كفاءة الطاقة في مركز البيانات. غالبًا ما يكون الخادم القديم أقل جودة من حيث الأداء وكثافة الموارد بالنسبة للجيل الجديد. لذلك ، من أجل خفض PUE ، يوصى بتحديث المعدات قدر الإمكان - تقوم بعض الشركات بذلك كل عام. من بحث Supermicro: يمكن لدورات تحديث الأجهزة المحسّنة أن تقلل من النفايات الإلكترونية بأكثر من 80٪ وتحسن أداء مركز البيانات بنسبة 15٪.
هناك أيضًا طرق لتحسين النظام البيئي لمركز البيانات دون تكاليف كبيرة. لذلك ، يمكنك سد الفجوات في خزانات الخادم لمنع تسرب الهواء البارد ، وعزل الممرات الساخنة أو الباردة ، ونقل خادم عالي التحميل إلى جزء أكثر برودة من مركز البيانات ، وما إلى ذلك.
عدد أقل من الخوادم المادية - المزيد من الأجهزة الافتراضية
حسبت VMware أن الانتقال إلى الخوادم الافتراضية يقلل من استهلاك الطاقة بنسبة 80٪ في بعض الحالات. وذلك لأن وضع المزيد من الخوادم الافتراضية على عدد أقل من الأجهزة المادية يقلل منطقياً من صيانة الأجهزة والتبريد وتكاليف الطاقة.
أظهرت شركتا NRDC و Anthesis أن استبدال 3 خادم بـ 000 جهازًا افتراضيًا يوفر 150 مليون دولار من الكهرباء.
من بين أمور أخرى ، تجعل المحاكاة الافتراضية من الممكن إعادة تخصيص الموارد الافتراضية وتنميتها (المعالجات والذاكرة والتخزين) في هذه العملية. لذلك ، يتم استخدام الكهرباء فقط لضمان التشغيل ، باستثناء تكلفة المعدات الخاملة.
بالطبع ، يمكن أيضًا اختيار مصادر الطاقة البديلة لتحسين كفاءة الطاقة. للقيام بذلك ، تستخدم بعض مراكز البيانات الألواح الشمسية ومولدات الرياح. ومع ذلك ، فهذه مشاريع باهظة الثمن إلى حد ما لا تستطيع تحمل تكاليفها إلا الشركات الكبيرة.
الخضر في الممارسة
عدد مراكز البيانات في العالم من 500 في عام 000 إلى أكثر من 2012 ملايين. وتتضاعف أرقام استهلاك الكهرباء كل أربع سنوات. يرتبط توليد الكهرباء التي تحتاجها مراكز البيانات ارتباطًا مباشرًا بكمية انبعاثات الكربون الناتجة عن احتراق الوقود الأحفوري.
علماء من الجامعة المفتوحة لبريطانيا العظمى أن مراكز البيانات تنتج 2٪ من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون في العالم. هذا هو نفسه تقريبا مثل أكبر شركات الطيران في العالم. في عام 2 ، أطلقت محطات الطاقة 2019 مليون طن من ثاني أكسيد الكربون لتشغيل 44 مركزًا للبيانات في الصين ، وفقًا لدراسة أجرتها منظمة GreenPeace لعام 2018.
يتحمل كبار قادة العالم مثل Apple و Google و Facebook و Akamai و Microsoft المسؤولية عن التأثير السلبي على الطبيعة ويحاولون تقليله باستخدام التقنيات "الخضراء". لذلك ، تحدث الرئيس التنفيذي لشركة Microsoft ، ساتيا ناديلا ، عن نية الشركة لتحقيق مستوى سلبي من انبعاثات الكربون بحلول عام 2030 ، وبحلول عام 2050 القضاء تمامًا على عواقب الانبعاثات منذ تأسيس الشركة في عام 1975.
ومع ذلك ، فإن عمالقة الأعمال هؤلاء لديهم موارد كافية لتنفيذ الخطط. في النص ، سوف نذكر العديد من مراكز البيانات "الخضراء" الأقل شهرة.
كولوس
مركز البيانات ، الواقع في بلدية Ballengen (النرويج) ، يضع نفسه كمركز بيانات يعمل على الطاقة المتجددة بنسبة 100٪. لذلك ، لضمان تشغيل المعدات ، يتم استخدام المياه لتبريد الخوادم ومولدات المياه وطاقة الرياح. بحلول عام 2027 ، يخطط مركز البيانات لتجاوز قدرة كهربائية تبلغ 1000 ميجاوات. الآن يوفر Kolos 60٪ من الكهرباء.
بيانات الجيل القادم
يخدم مركز البيانات البريطاني شركات مثل الاتصالات السلكية واللاسلكية القابضة BT Group و IBM و Logica وغيرها. في عام 2014 ، زعمت NGD أنها حققت PUE المثالي لواحد. تم تقريب الألواح الشمسية الموجودة على سطح مركز البيانات من الحد الأقصى لكفاءة الطاقة لمركز البيانات. ومع ذلك ، تساءل الخبراء بعد ذلك عن النتيجة المثالية إلى حد ما.
سويس فورت نوكس
مركز البيانات هذا هو نوع من مشروع دور علوي. مركز البيانات "نشأ" في موقع مخبأ قديم للحرب الباردة بناه الجيش السويسري في حالة نشوب صراع نووي. بالإضافة إلى حقيقة أن مركز البيانات ، في الواقع ، لا يشغل مساحة على سطح الكوكب ، فإنه يستخدم أيضًا المياه الجليدية من بحيرة تحت الأرض في أنظمة التبريد. بفضل هذا ، يتم الحفاظ على درجة حرارة نظام التبريد عند 8 درجات مئوية.
اكوينكس AM3
يستخدم مركز البيانات ، الموجود في أمستردام ، أبراج التبريد لتخزين الطاقة الحرارية من Aquifer في بنيته التحتية. يخفض هواءها البارد درجة حرارة الممرات الساخنة. بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدام أنظمة التبريد السائل في مركز البيانات ، ويتم استخدام المياه الساخنة المهدرة لتسخين جامعة أمستردام.
ما هو في روسيا
تحقيق كشفت CNews عن زيادة في عدد الرفوف في أكبر مزودي خدمات مراكز البيانات الروسية. في عام 2019 ، كان النمو 10٪ (حتى 36,5 ألف) ، وفي عام 2020 قد يزيد عدد الرفوف بنسبة 20٪ أخرى. يعد مقدمو مراكز البيانات بتسجيل رقم قياسي وتزويد العملاء بـ 6961 رفًا إضافيًا هذا العام.
في CNews ، كفاءة الطاقة للحلول والمعدات المطبقة لضمان تشغيل مركز البيانات عند مستوى منخفض للغاية - 1 وات من الطاقة المفيدة تمثل ما يصل إلى 50 ٪ من تكاليف غير الإنتاج.
ومع ذلك ، فإن مراكز البيانات الروسية لديها الدافع لتقليل PUE. ومع ذلك ، فإن محرك التقدم للعديد من مقدمي الخدمات ليس حماية البيئة والمسؤولية الاجتماعية ، ولكن الفوائد الاقتصادية. النهج غير العقلاني لاستهلاك الطاقة يكلف المال.
على مستوى الولاية ، لا توجد معايير بيئية فيما يتعلق بتشغيل مركز البيانات ، فضلاً عن أي حوافز اقتصادية لمن ينفذون المبادرات "الخضراء". لذلك ، في روسيا لا تزال المسؤولية الشخصية لمراكز البيانات.
أكثر الطرق شيوعًا لإثبات الوعي البيئي لمراكز البيانات المحلية:
- الانتقال إلى طرق أكثر كفاءة في استخدام الطاقة لتبريد المعدات (التبريد الحر وأنظمة التبريد بالسوائل) ؛
- التخلص من المعدات والنفايات غير المباشرة لمراكز البيانات ؛
- التعويض عن التأثير السلبي لمراكز البيانات على الطبيعة من خلال المشاركة في الحملات البيئية والاستثمار في المشاريع البيئية.
كيريل ماليفانوف ، المدير الفني لشركة Selectel
اليوم ، يبلغ معدل PUE لمراكز بيانات Selectel 1,25 (Dubrovka DC في منطقة Leningrad) و 1,15-1,20 (Berzarina-2 DC في موسكو). نحن نراقب النسبة ونسعى جاهدين لاستخدام حلول أكثر كفاءة في استخدام الطاقة للتبريد والإضاءة وجوانب العمل الأخرى. تستهلك الخوادم الحديثة الآن نفس القدر من الطاقة تقريبًا ، وليس من المنطقي الذهاب إلى أقصى الحدود والقتال من أجل 10 وات. ومع ذلك ، فيما يتعلق بالمعدات التي تضمن تشغيل مراكز البيانات ، فإن النهج يتغير - نحن نبحث أيضًا في مؤشرات كفاءة الطاقة.
إذا تحدثنا عن إعادة التدوير ، فقد أبرمت Selectel هنا اتفاقيات مع العديد من الشركات المشاركة في إعادة تدوير المعدات. لا يتم إرسال الخوادم فقط إلى الخردة ، ولكن أيضًا العديد من الأشياء الأخرى: البطاريات من مصادر الطاقة غير المنقطعة ، والإيثيلين جلايكول من أنظمة التبريد. نقوم بجمع وإعادة تدوير حتى نفايات الورق - مواد التعبئة والتغليف من المعدات التي تأتي إلى مراكز البيانات لدينا.
ذهب Seleсtel إلى أبعد من ذلك وأطلق برنامج Green Selectel. ستقوم الشركة الآن بزراعة شجرة واحدة سنويًا لكل خادم يعمل في مراكز بيانات الشركة. نفذت الشركة أول غرس جماعي للغابات في 19 سبتمبر - في منطقتي موسكو ولينينغراد. في المجموع ، تمت زراعة 20 شجرة ، والتي ستتمكن في المستقبل من إنتاج ما يصل إلى 000 لتر من الأكسجين سنويًا. لن تنتهي الإجراءات عند هذا الحد ، بل ستنفذ الخطط مبادرات "خضراء" على مدار العام. يمكنك معرفة المزيد عن العروض الترويجية الجديدة على الموقع. و .
المصدر: www.habr.com