Дата-цэнтры спажываюць 3-5% усёй электрычнасці планеты, а ў некаторых краінах, напрыклад у Кітаі, гэты паказчык дасягае 7%. Электрычнасць патрэбна цэнтрам апрацоўкі дадзеных у рэжыме 24/7, каб забяспечваць бесперабойную працу абсталявання. У выніку праца ЦАД правакуе выкіды парніковага газу ў атмасферу, а па ўзроўні негатыўнага ўздзеяння на прыроду іх можна параўнаць з авіяпералётамі. Сабралі апошнія даследаванні, каб высветліць, як дата-цэнтры ўплываюць на навакольнае асяроддзе, ці можна гэта змяніць і ці існуюць падобныя ініцыятывы ў Расіі.
Паводле апошняга кампаніі Supermicro, экасвядомыя дата-цэнтры, якія ўкараняюць "зялёныя" рашэнні, маглі б знізіць уплыў на навакольнае асяроддзе на 80%. А захаваная электраэнергія - падтрымліваць асвятленне ўсіх казіно Лас-Вегаса на працягу 37 гадоў. Але на дадзены момант толькі 12% дата-цэнтраў свету можна назваць "зялёнымі".
заснаваны на апытанні 5000 прадстаўнікоў IT-індустрыі. Высветлілася, што 86% апытаных у цэлым не задумваюцца аб уздзеянні дата-цэнтраў на навакольнае асяроддзе. А сацыяльная адказнасць і ацэнка энергаэфектыўнасці прадпрыемства хвалюе толькі 15 працэнтаў кіраўнікоў цэнтраў апрацоўкі даных. Галоўным чынам галіна канцэнтруецца на мэтах, звязаных з забеспячэннем адмоваўстойлівасці працы, а не энергаэфектыўнасці. Хаця факусавацца на апошнім дата-цэнтрам выгадна: сярэднестатыстычнае прадпрыемства можа зэканоміць да $38 млн на энергарэсурсах.
ПУЭ
PUE (Power Utilization Efficiency) - гэта паказчык ацэнкі энергаэфектыўнасці цэнтра апрацоўкі дадзеных. Мера была зацверджана членамі кансорцыума The Green Grid у 2007 годзе. PUE адлюстроўвае стаўленне электрычнай энергіі, спажыванай дата-цэнтрам, да энергіі, якая расходуецца непасрэдна абсталяваннем ЦАД. Так, калі дата-цэнтр атрымлівае з сеткі 10 МВт магутнасці, а ўсё абсталяванне "трымаецца" на 5 МВт, паказчык PUE будзе складаць 2. Калі "разрыў" у паказаннях знізіцца, а да абсталявання будзе даходзіць большая частка электраэнергіі, каэфіцыент будзе імкнуцца да ідэальнаму паказчыку - адзінцы.
У жнівеньскім дакладзе Global Data Center Survey ад арганізацыі Uptime Institute (сярод рэспандэнтаў – 900 аператараў цэнтраў апрацоўкі дадзеных) сярэдні сусветны каэфіцыент PUE на ўзроўні 1,59. У цэлым, паказчык вар'іруецца на гэтым узроўні з 2013 года. Для параўнання, у 2013 годзе PUE склаў 1,65, у 2018 - 1, 58, а ў 2019 - 1, 67.
Нягледзячы на тое, што паказчык PUE не з'яўляецца дастаткова сумленным для супастаўлення розных дата-цэнтраў і геаграфічных рэгіёнаў, такія параўнальныя табліцы Uptime Institute складае.
Несправядлівасць параўнання звязана з тым, што некаторыя цэнтры апрацоўкі дадзеных знаходзяцца ў горшых кліматычных умовах. Так, для ахаладжэння ўмоўнага дата-цэнтра ў Афрыцы трэба значна больш электраэнергіі, чым ЦАД, размешчанага на поўначы Еўропы.
Лагічна, што самымі энергетычна неэфектыўнымі з'яўляюцца дата-цэнтры ў Лацінскай Амерыцы, Афрыцы, на Блізкім Усходзе і частцы Азіяцка-Ціхаакіянскага рэгіёна. Самымі "ўзорнымі" па PUE-паказчыку сталі Еўропа і рэгіён, які аб'ядноўвае ЗША і Канаду. Дарэчы, і рэспандэнтаў у гэтых краінах больш - 95 і 92 ЦАД-правайдэраў, адпаведна.
У даследаванні таксама ацэньваліся дата-цэнтры Расіі і краін СНД. Праўда, у апытанні прынялі ўдзел толькі 9 рэспандэнтаў. PUE айчынных і "суседскіх" ЦАД склаў 1,6.
Як панізіць PUE
Натуральнае астуджэнне
Згодна з , Каля 40% усёй энергіі, якую спажываюць дата-цэнтры, ідзе на працу штучных сістэм астуджэння. Істотна знізіць выдаткі дапамагае рэалізацыя натуральнага астуджэння (фрыкулінга). Пры такой сістэме вонкавае паветра фільтруецца, падаграваецца ці астуджаецца, пасля чаго падаецца ў серверныя памяшканні. «Адпрацаванае» гарачае паветра выкідваецца вонкі ці часткова падмешваецца пры неабходнасці да ўваходнага струменя.
У выпадку фрыкулінга вялікае значэнне мае клімат. Чым большая тэмпература паветра на вуліцы падыходзіць для залы дата-цэнтра, тым менш трэба энергіі, каб даводзіць яго да патрэбнай «кандыцыі».
Акрамя таго, дата-цэнтр можа размяшчацца ля вадаёма - у такім выпадку ваду з яго можа выкарыстоўваць для астуджэння ЦАД. Дарэчы, паводле прагнозаў Stratistics MRC, да 2023 года кошт рынку тэхналогій вадкаснага астуджэння дасягне $4,55 млрд. Сярод яго відаў вылучаюць імерсійнае астуджэнне (апусканне абсталявання ў імерсійны алей), адыябатычнае астуджэнне (у аснове — тэхналогія выпарэння, выкарыстоўваецца ў ЦАД Facebook , цеплаабменнае (цепланосбіт патрэбнай тэмпературы паступае непасрэдна да стойкі з абсталяваннем, выдаляючы лішкі цяпла).
Маніторынг і своечасовая замена абсталявання
Павысіць энергаэфектыўнасць таксама дапаможа правільнае выкарыстанне магутнасцей, якія мае дата-цэнтр. Ужо набытыя серверы павінны альбо працаваць на задачы кліентаў, альбо не спажываць энергію падчас прастою. Адзін са спосабаў кантраляваць сітуацыю - выкарыстоўваць ПЗ для кіравання інфраструктурай. Напрыклад, сістэму Data Center Infrastructure Management (DCIM). Такое ПА аўтаматычна пераразмяркоўвае нагрузку на серверы, адключае незадзейнічаныя прылады і дае рэкамендацыі па хуткасці працы вентылятараў халадзільных усталёвак (ізноў жа, для эканоміі энергіі на залішнім астуджэнні).
Важная частка павышэння энергаэфектыўнасці ЦАД - своечасовае абнаўленне абсталявання. Састарэлы сервер часцей за ўсё саступае па прадукцыйнасці і рэсурсаёмістасці новаму пакаленню. Таму для паніжэння PUE рэкамендавана абнаўляць абсталяванне як мага часцей - некаторыя кампаніі робяць гэта кожны год. З даследавання Supermicro: аптымізаваныя цыклы абнаўлення абсталявання дазволяць скараціць аб'ём электронных адходаў больш за на 80% і падвысіць прадукцыйнасць ЦАД на 15%.
Існуюць таксама спосабы аптымізацыі экасістэмы дата-цэнтраў без істотных затрат. Так, можна зачыніць шчыліны ў серверных шафах, каб прадухіліць уцечкі халоднага паветра, ізаляваць гарачы ці халодны калідоры, перанесці высоканагружаны сервер у халаднейшую частку ЦАД і гэтак далей.
Менш фізічных сервераў - больш віртуальных машын
Кампанія VMware падлічыла, што пераход на віртуальныя серверы ў шэрагу выпадкаў змяншае электраспажыванне на 80%. Гэта тлумачыцца тым, што размяшчэнне большай колькасці віртуальных сервераў на меншай колькасці фізічных машын лагічна скарачае выдаткі на абслугоўванне "жалеза", астуджэнне і харчаванне.
кампаній NRDC і Anthesis паказаў, што замена 3 сервераў на 000 віртуальных машын эканоміць $ 150 млн на электрычнасці.
Апроч іншага, віртуалізацыя дае магчымасць пераразмяркоўваць і нарошчваць віртуальныя рэсурсы (працэсары, памяць, аб'ём сховішчы) у працэсе. Таму электраэнергія траціцца толькі на забеспячэнне працы, выключаючы выдаткі на абсталяванне, якое прастойвае.
Безумоўна, для павышэння энергаэфектыўнасці можна выбіраць альтэрнатыўныя крыніцы энергіі. Для гэтага некаторыя ЦАД выкарыстоўваюць сонечныя батарэі і ветраныя генератары. Гэта, аднак, даволі дарагія праекты, якія могуць сабе дазволіць толькі буйныя кампаніі.
"Зялёныя" на практыцы
Колькасць дата-цэнтраў у свеце з 500 000 у 2012 годзе да больш як 8 млн. Лічбы спажываемай імі электраэнергіі падвойваюцца кожныя чатыры гады. Выпрацоўка неабходнага дата-цэнтрам электрычнасці напрамую звязана з аб'ёмам выкідаў вугляроду, які ўтвараецца ў выніку згарання выкапнёвага паліва.
Навукоўцы з Адкрытага Універсітэта Вялікабрытаніі , Што дата-цэнтры вырабляюць 2% сусветных выкідаў CO2. Гэта прыкладна столькі ж, колькі выкідваюць найбуйнейшыя авіякампаніі свету. Па дадзеных даследавання GreenPeace 2019 года, каб забяспечыць электрычнасцю 44 дата-цэнтры ў Кітаі, у 2018 годзе энергастанцыі выкінулі ў атмасферу 99 млн тон CO₂.
Буйныя сусветныя лідэры, такія як Apple, Google, Facebook, Akamai, Microsoft, бяруць на сябе адказнасць за негатыўнае ўздзеянне на прыроду і імкнуцца памяншаць яго, выкарыстоўваючы "зялёныя" тэхналогіі. Так, генеральны дырэктар Microsoft Сатья Наделла распавёў аб намеры кампаніі да 2030 году дасягнуць адмоўнага ўзроўня эмісіі вуглярода, а да 2050 году цалкам ухіліць наступствы выкідаў за ўвесь час з моманту заснавання кампаніі ў 1975 году.
У гэтых бізнес-гігантаў, аднак, дастаткова рэсурсаў для рэалізацыі планаў. Мы ж у тэксце згадаем некалькі менш вядомых "азеляняюцца" дата-цэнтраў.
Калос
Дата-цэнтр, размешчаны ў камуне Баленген (Нарвегія), пазіцыянуе сябе як ЦАД, які працуе на 100% аднаўляльнай энергіі. Так, для забеспячэння працы абсталявання выкарыстоўваюцца вада для астуджэння сервераў, вадзяныя і ветраныя электрагенератары. Да 2027 года дата-цэнтр плануе выйсці за межы 1000 МВт электрычнай магутнасці. Цяпер Kolos эканоміць 60% электраэнергіі.
Next-Generation Data
Брытанскі дата-цэнтр абслугоўвае такія кампаніі, як тэлекамунікацыйны холдынг BT Group, IBM, Logica і іншыя. У 2014 годзе NGD заявіў, што дасягнуў ідэальнага паказчыка PUE – адзінку. Да максімальнай энергаэфектыўнасці ЦАД наблізілі сонечныя батарэі, размешчаныя на даху дата-цэнтра. Зрэшты, тады эксперты падвергнулі сумневу некалькі ўтапічны вынік.
Swiss Fort Knox
Гэты дата-цэнтр з'яўляецца своеасаблівым лофт-праектам. ЦАД "вырас" на месцы старога бункера часоў халоднай вайны, сканструяванага швейцарскімі вайскоўцамі на выпадак ядзернага канфлікту. Апроч таго, што дата-цэнтр, па сутнасці, не займае месца на паверхні планеты, ён яшчэ выкарыстоўвае ў сістэмах астуджэння ледніковую ваду з падземнага возера. Дзякуючы гэтаму тэмпература ахаладжальнай сістэмы трымаецца на ўзроўні 8 градусаў Цэльсія.
Equinix AM3
Дата-цэнтр, размешчаны ў Амстэрдаме, выкарыстоўвае ў сваёй інфраструктуры ахаладжальныя вежы Aquifer Thermal Energy Storage. Іх халаднаватае паветра паніжае тэмпературу гарачых калідораў. Акрамя таго, у ЦАД выкарыстоўваюцца вадкасныя сістэмы ахладжэння, а адпрацаваная нагрэтая вада ідзе на ацяпленне Амстэрдамскага ўніверсітэта.
Што ў Расіі
даследаванне кампаніі CNews выявіла рост колькасці стоек у найбуйных расійскіх правайдэраў паслуг дата-цэнтраў. У 2019 годзе рост склаў 10 працэнтаў (да 36,5 тыс.), а ў 2020 годзе колькасць стоек можа павялічыцца яшчэ на 20 працэнтаў. ЦАД-правайдэры абяцаюць паставіць рэкорд і падаць да паслуг заказчыкаў у гэтым годзе яшчэ 6961 стойку.
Па CNews, энергаэфектыўнасць прымяняюцца рашэнняў і абсталявання для забеспячэння працаздольнасці ЦАД знаходзяцца на вельмі нізкім узроўні - на 1 Вт карыснай магутнасці прыпадае да 50% невытворчых выдаткаў.
Тым не менш, у расійскіх ЦАД ёсць матывацыя змяншаць паказчык PUE. Аднак рухавіком прагрэсу для многіх правайдэраў з'яўляецца не клопат аб прыродзе і сацыяльная адказнасць, а эканамічная выгада. Нерацыянальны падыход да спажывання электраэнергіі каштуе грошай.
На дзяржаўным узроўні экалагічных стандартаў у адносінах да працы ЦАД няма, як і якіх-небудзь эканамічных заахвочванняў тым, хто ўкараняе "зялёныя" ініцыятывы. Таму ў Расіі гэта пакуль асабістая адказнасць дата-цэнтраў.
Самыя распаўсюджаныя спосабы праявы экасвядомасці айчынных ЦАД:
- Пераход на больш энергаэфектыўныя спосабы астуджэння абсталявання (сістэмы фрыкулінга і вадкаснага астуджэння);
- Утылізацыя абсталявання і ўскосных адходаў дата-цэнтраў;
- Папаўненне негатыўнага ўздзеяння дата-цэнтраў на прыроду праз удзел у экалагічных акцыях і інвесціраванне ў экапраекты.
Кірыл Маляванаў, тэхнічны дырэктар Selectel
На сённяшні паказчык PUE дата-цэнтраў Selectel складае 1,25 (ДЦ "Дуброўка" у Ленінградскай вобласці) і 1,15-1,20 (ДЦ "Бярзарына-2" у Маскве). Мы сочым за каэфіцыентам і імкнемся выкарыстоўваць больш энергаэфектыўныя рашэнні па астуджэнні, асвятленні і іншым аспектам працы. Сучасныя серверы зараз спажываюць прыкладна аднолькавую колькасць энергіі, даходзіць да крайнасці і змагацца за 10Вт сэнсу няма. Аднак у плане абсталявання, якое забяспечвае працу дата-цэнтраў, падыход мяняецца — мы глядзім і на паказчыкі энергаэфектыўнасці.
Калі казаць пра ўтылізацыю, тут Selectel заключыў дамовы з некалькімі кампаніямі, якія займаюцца ўтылізацыяй тэхнікі. Ва ўтыль адпраўляюцца не толькі серверы, але і многае іншае: акумулятарныя батарэі ад крыніц бесперабойнага харчавання, этыленгліколь з сістэм астуджэння. Збіраны і здаем у перапрацоўку нават макулатуру - упаковачны матэрыял ад тэхнікі, якая паступае да нас у дата-цэнтры.
Seleсtel пайшоў далей і запусціў праграму "Зялёны Selectel". Цяпер кампанія будзе штогод высаджваць адно дрэва за кожны які працуе ў дата-цэнтрах кампаніі сервер. Першую масавую высадку лесу кампанія ажыццявіла 19 верасня - у Маскоўскай і Ленінградскай абласцях. Усяго было пасаджана 20 дрэў, якія ў будучыні змогуць выпрацоўваць да 000 л кіслароду ў год. На гэтым акцыі не скончацца, у планах - рэалізоўваць «зялёныя» ініцыятывы на працягу года. Пра новыя акцыі можна даведвацца на сайце і ў .
Крыніца: habr.com