Centra danych zużywają 3–5% całkowitej energii elektrycznej planety, a w niektórych krajach, np. w Chinach, odsetek ten sięga 7%. Centra danych potrzebują prądu 24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu, aby zapewnić płynne działanie sprzętu. W efekcie działanie centrów danych powoduje emisję gazów cieplarnianych do atmosfery, a pod względem poziomu negatywnego wpływu na przyrodę można je porównać z podróżami lotniczymi. Zebraliśmy najnowsze badania, aby dowiedzieć się, jak centra danych wpływają na środowisko, czy można to zmienić i czy w Rosji istnieją podobne inicjatywy.
Według tego ostatniego Świadome ekologicznie centra danych Supermicro wdrażające ekologiczne rozwiązania mogą zmniejszyć swój wpływ na środowisko o 80%. A zaoszczędzona energia wystarczy, aby wszystkie kasyna w Las Vegas były oświetlone przez 37 lat. Ale w tej chwili tylko 12% centrów danych na świecie można nazwać „zielonymi”.
na podstawie badania przeprowadzonego wśród 5000 przedstawicieli branży IT. Okazało się, że 86% ankietowanych generalnie nie myśli o wpływie centrów danych na środowisko. A tylko 15% menedżerów centrów danych troszczy się o odpowiedzialność społeczną i ocenę efektywności energetycznej przedsiębiorstwa. Branża w dużej mierze skupiła się na celach związanych z odpornością operacyjną, a nie efektywnością energetyczną. Chociaż skupienie się na tym ostatnim jest korzystne dla centrów danych: przeciętne przedsiębiorstwo może zaoszczędzić aż do 38 milionów dolarów na zasobach energii.
UEP
PUE (Power Utilization Efficiency) to wskaźnik oceniający efektywność energetyczną centrum danych. Rozwiązanie to zostało zatwierdzone przez członków konsorcjum The Green Grid w 2007 roku. PUE odzwierciedla stosunek energii elektrycznej zużywanej przez centrum danych do energii zużywanej bezpośrednio przez urządzenia centrum danych. Tak więc, jeśli centrum danych otrzyma 10 MW mocy z sieci, a cały sprzęt „utrzymuje” moc 5 MW, wskaźnik PUE wyniesie 2. Jeśli „luka” w odczytach zmniejszy się, a większość energii elektrycznej dotrze do sprzętu , współczynnik będzie dążył do idealnego wskaźnika wynoszącego jeden.
W sierpniowym badaniu Global Data Center Survey przeprowadzonym przez Uptime Institute wzięło udział 900 operatorów centrów danych i ustalono średni globalny PUE o 1,59. Ogólnie rzecz biorąc, liczba ta utrzymuje się na tym poziomie od 2013 r. Dla porównania w 2013 r. PUE wyniosło 1,65, w 2018 r. – 1, a w 58 r. – 2019.
Chociaż PUE nie jest wystarczająco sprawiedliwe, aby porównać różne centra danych i lokalizacje geograficzne, Uptime Institute tworzy takie tabele porównawcze.
Nieuczciwość porównania wynika z faktu, że niektóre centra danych zlokalizowane są w gorszych warunkach klimatycznych. Zatem do chłodzenia konwencjonalnego centrum danych w Afryce potrzeba znacznie więcej energii elektrycznej niż centrum danych zlokalizowane w północnej Europie.
Logiczne jest, że najbardziej nieefektywne energetycznie centra danych znajdują się w Ameryce Łacińskiej, Afryce, na Bliskim Wschodzie i w niektórych częściach regionu Azji i Pacyfiku. Najbardziej „wzorowymi” pod względem wskaźnika PUE była Europa oraz region jednoczący USA i Kanadę. Nawiasem mówiąc, w tych krajach respondentów jest więcej – odpowiednio 95 i 92 dostawców centrów danych.
W badaniu oceniono także centra danych w Rosji i krajach WNP. Jednak w badaniu wzięło udział jedynie 9 respondentów. Wskaźnik PUE krajowych i „sąsiednich” centrów danych wyniósł 1,6.
Jak obniżyć PUE
Naturalne chłodzenie
Według około 40% całej energii zużywanej przez centra danych przeznaczane jest na działanie sztucznych systemów chłodzenia. Wdrożenie naturalnego chłodzenia (free-coolingu) pozwala znacząco obniżyć koszty. Dzięki temu systemowi powietrze zewnętrzne jest filtrowane, podgrzewane lub schładzane, a następnie dostarczane do serwerowni. Gorące powietrze „wylotowe” jest odprowadzane na zewnątrz lub, jeśli to konieczne, częściowo mieszane z napływającym strumieniem.
W przypadku free-coolingu ogromne znaczenie ma klimat. Im bardziej odpowiednia jest temperatura powietrza zewnętrznego w pomieszczeniu centrum danych, tym mniej energii potrzeba do doprowadzenia go do pożądanego „stanu”.
Ponadto centrum danych może być zlokalizowane w pobliżu zbiornika - w tym przypadku woda z niego może zostać wykorzystana do chłodzenia centrum danych. Nawiasem mówiąc, według prognoz Stratistics MRC, do 2023 roku wartość rynku technologii chłodzenia cieczą osiągnie 4,55 miliarda dolarów, a wśród jego rodzajów znajduje się chłodzenie zanurzeniowe (zanurzanie sprzętu w oleju zanurzeniowym), chłodzenie adiabatyczne (oparte na technologii odparowania, stosowane w Facebooku centra danych), wymianę ciepła (chłodziwo o wymaganej temperaturze trafia bezpośrednio do szafy ze sprzętem, usuwając nadmiar ciepła).
Monitoring i terminowa wymiana sprzętu
Właściwe wykorzystanie mocy dostępnych w centrum danych pomoże również poprawić efektywność energetyczną. Już zakupione serwery muszą albo pracować na potrzeby klientów, albo nie zużywać energii w czasie bezczynności. Jednym ze sposobów zachowania kontroli jest korzystanie z oprogramowania do zarządzania infrastrukturą. Na przykład system zarządzania infrastrukturą centrum danych (DCIM). Takie oprogramowanie automatycznie redystrybuuje obciążenie serwerów, wyłącza nieużywane urządzenia i wydaje zalecenia dotyczące prędkości wentylatorów chłodniczych (ponownie, aby oszczędzać energię na nadmiernym chłodzeniu).
Ważną częścią poprawy efektywności energetycznej centrum danych jest terminowa aktualizacja sprzętu. Przestarzały serwer najczęściej ma gorszą wydajność i zużycie zasobów niż nowa generacja. Dlatego, aby obniżyć PUE, zaleca się jak najczęstszą aktualizację sprzętu - niektóre firmy robią to co roku. Z badań Supermicro: Zoptymalizowane cykle odświeżania sprzętu mogą zmniejszyć ilość odpadów elektronicznych o ponad 80% i poprawić produktywność centrum danych o 15%.
Istnieją również sposoby optymalizacji ekosystemu centrum danych bez rozbijania banku. Można na przykład zamknąć luki w szafach serwerowych, aby zapobiec wyciekom zimnego powietrza, odizolować gorące lub zimne przejścia, przenieść mocno obciążony serwer do chłodniejszej części centrum danych i tak dalej.
Mniej serwerów fizycznych - więcej maszyn wirtualnych
VMware szacuje, że przejście na serwery wirtualne może w niektórych przypadkach zmniejszyć zużycie energii nawet o 80%. Tłumaczy się to faktem, że umieszczenie większej liczby serwerów wirtualnych na mniejszej liczbie maszyn fizycznych logicznie zmniejsza koszty utrzymania sprzętu, chłodzenia i zasilania.
NRDC i Anthesis wykazały, że zastąpienie 3 serwerów 000 maszynami wirtualnymi pozwala zaoszczędzić 150 miliony dolarów na kosztach energii elektrycznej.
Wirtualizacja umożliwia między innymi redystrybucję i zwiększenie zasobów wirtualnych (procesorów, pamięci, pamięci masowej) w procesie. Dlatego energia elektryczna jest wydawana wyłącznie na zapewnienie działania, z wyłączeniem kosztów nieużywanego sprzętu.
Oczywiście można również wybrać alternatywne źródła energii w celu poprawy efektywności energetycznej. Aby to osiągnąć, niektóre centra danych wykorzystują panele słoneczne i generatory wiatrowe. Są to jednak dość drogie projekty, na które mogą sobie pozwolić jedynie duże firmy.
Zieloni w praktyce
Liczba centrów danych na świecie z 500 000 w 2012 r. do ponad 8 milionów. Ich zużycie energii elektrycznej podwaja się co cztery lata. Produkcja energii elektrycznej potrzebnej centrom danych jest bezpośrednio powiązana z ilością emisji gazów cieplarnianych powstających w wyniku spalania paliw kopalnych.
Naukowcy z UK Open University że centra danych wytwarzają 2% globalnej emisji CO2. To mniej więcej tyle samo, ile emitują największe linie lotnicze świata. Według badania GreenPeace z 2019 r., aby zasilić 44 centra danych w Chinach, w 2018 r. elektrownie wyemitowały do atmosfery 99 mln ton CO₂.
Główni światowi liderzy tacy jak Apple, Google, Facebook, Akamai, Microsoft biorą odpowiedzialność za negatywny wpływ na przyrodę i starają się go ograniczać za pomocą „zielonych” technologii. Tym samym dyrektor generalny Microsoft Satya Nadella mówił o zamiarze firmy osiągnięcia ujemnego poziomu emisji dwutlenku węgla do 2030 r., a do 2050 r. całkowitego wyeliminowania skutków emisji od chwili założenia firmy w 1975 r.
Ci biznesowi giganci mają jednak wystarczające zasoby, aby zrealizować swoje plany. W tekście wspomnimy o kilku mniej znanych „ekologicznych” centrach danych.
Kolos
Centrum danych zlokalizowane w Ballengen (Norwegia) pozycjonuje się jako centrum danych zasilane w 100% energią odnawialną. Zatem, aby zapewnić działanie urządzeń, woda służy do chłodzenia serwerów, generatorów wodnych i wiatrowych. Do 2027 roku centrum danych planuje przekroczyć 1000 MW mocy elektrycznej. Teraz Kolos oszczędza 60% energii elektrycznej.
Dane nowej generacji
Brytyjskie centrum danych obsługuje takie firmy jak holding telekomunikacyjny BT Group, IBM, Logica i inne. W 2014 roku NGD stwierdziło, że osiągnęło idealny PUE wynoszący jeden. Centrum danych zbliżono do maksymalnej efektywności energetycznej dzięki panelom słonecznym umieszczonym na dachu centrum danych. Jednak wówczas eksperci zakwestionowali nieco utopijny wynik.
Szwajcarski Fort Knox
To centrum danych jest rodzajem projektu loftu. Centrum danych „wyrosło” na miejscu starego bunkra z czasów zimnej wojny, zbudowanego przez szwajcarską armię na wypadek konfliktu nuklearnego. Oprócz tego, że centrum danych tak naprawdę nie zajmuje miejsca na powierzchni planety, w swoich systemach chłodzenia wykorzystuje także wodę lodowcową z podziemnego jeziora. Dzięki temu temperatura układu chłodzenia utrzymuje się na poziomie 8 stopni Celsjusza.
Equinix AM3
Centrum danych zlokalizowane w Amsterdamie wykorzystuje w swojej infrastrukturze wieże chłodnicze Aquifer Thermal Energy Storage. Ich chłodne powietrze obniża temperaturę gorących korytarzy. Ponadto centrum danych wykorzystuje systemy chłodzenia cieczą, a podgrzane ścieki są wykorzystywane do ogrzewania na Uniwersytecie w Amsterdamie.
Co jest w Rosji
Badania CNews ujawniło wzrost liczby szaf rack wśród największych rosyjskich dostawców usług centrów danych. W 2019 r. wzrost wyniósł 10% (do 36,5 tys.), a w 2020 r. liczba regałów może wzrosnąć o kolejne 20%. Dostawcy centrów danych obiecują ustanowić rekord i udostępnić klientom w tym roku kolejne 6961 szaf.
Na CNews, efektywność energetyczna rozwiązań i sprzętu zastosowanego w celu zapewnienia operatywności centrum danych jest na bardzo niskim poziomie – 1 W mocy użytecznej stanowi aż 50% kosztów pozaprodukcyjnych.
Niemniej jednak rosyjskie centra danych mają motywację do obniżania wskaźnika PUE. Jednak dla wielu dostawców czynnikiem postępu nie jest troska o środowisko i odpowiedzialność społeczna, ale korzyści ekonomiczne. Niezrównoważone zużycie energii kosztuje.
Na poziomie państwa nie ma standardów środowiskowych dotyczących funkcjonowania centrów danych ani zachęt ekonomicznych dla wdrażających „zielone” inicjatywy. Dlatego w Rosji centra danych są nadal osobistą odpowiedzialnością.
Najczęstsze sposoby demonstrowania świadomości ekologicznej w domowych centrach danych:
- Przejście na bardziej energooszczędne metody urządzeń chłodniczych (systemy freecoolingu i chłodzenie cieczą);
- Utylizacja sprzętu i odpadów pośrednich z centrów danych;
- Uzupełnianie negatywnego wpływu centrów danych na przyrodę poprzez udział w kampaniach proekologicznych i inwestowanie w projekty proekologiczne.
Kirill Malevanov, dyrektor techniczny Selectel
Dziś PUE centrów danych Selectel wynosi 1,25 (Dubrówka DC w obwodzie leningradzkim) i 1,15-1,20 (Berzarina-2 DC w Moskwie). Monitorujemy ten współczynnik i staramy się stosować bardziej energooszczędne rozwiązania w zakresie chłodzenia, oświetlenia i innych aspektów działania. Nowoczesne serwery zużywają obecnie mniej więcej tyle samo energii, nie ma sensu popadać w skrajności i walczyć o 10W. Jednak jeśli chodzi o sprzęt zasilający centra danych, podejście się zmienia – patrzymy także na wskaźniki efektywności energetycznej.
Jeśli mówimy o recyklingu, Selectel zawarł umowy z kilkoma firmami zajmującymi się recyklingiem sprzętu. Na złom trafiają nie tylko serwery, ale także wiele innych rzeczy: akumulatory z zasilaczy awaryjnych, glikol etylenowy z układów chłodzenia. Zbieramy i poddajemy recyklingowi makulaturę – materiał opakowaniowy ze sprzętu docierającego do naszych centrów danych.
Selestel poszedł dalej i uruchomił program „Green Selectel”. Teraz firma będzie sadzić jedno drzewo rocznie na każdy serwer działający w centrach danych firmy. Pierwsze masowe sadzenie lasów firma przeprowadziła 19 września w rejonie Moskwy i Leningradu. W sumie posadzono 20 000 drzew, które w przyszłości będą w stanie wyprodukować aż 200 000 000 litrów tlenu rocznie. Na tym promocje się nie kończą, w planach jest wdrażanie „zielonych” inicjatyw przez cały rok. O nowych promocjach możesz dowiedzieć się na stronie i .
Źródło: www.habr.com