Дата-центри споживають 3-5% усієї електрики планети, а в деяких країнах, наприклад у Китаї, цей показник досягає 7%. Електрика потрібна центрам обробки даних у режимі 24/7, щоб забезпечувати безперебійну роботу обладнання. В результаті робота ЦОД провокує викиди парникового газу в атмосферу, а за рівнем негативного впливу на природу їх можна порівняти з авіаперельотами. Зібрали останні дослідження, щоб з'ясувати, як дата-центри впливають на навколишнє середовище, чи це можна змінити і чи існують подібні ініціативи в Росії.
згідно з останнім компанії Supermicro, екосвідомі дата-центри, що впроваджують «зелені» рішення, могли б знизити вплив на довкілля на 80%. А збережена електроенергія – підтримувати висвітлення всіх казино Лас-Вегаса протягом 37 років. Але зараз лише 12% дата-центрів світу можна назвати «зеленими».
заснований на опитуванні 5000 представників ІТ-індустрії. З'ясувалося, що 86% опитаних загалом не замислюються про вплив дата-центрів на довкілля. А соціальна відповідальність та оцінка енергоефективності підприємства хвилює лише 15% керівників центрів обробки даних. В основному галузь концентрується на цілях, пов'язаних із забезпеченням стійкості до відмови, а не енергоефективності. Хоча фокусуватись на останньому дата-центрах вигідно: середньостатистичне підприємство може заощадити до $38 млн на енергоресурсах.
PUE
PUE (Power Utilization Efficiency) – це показник оцінки енергоефективності центру обробки даних. Захід був затверджений членами консорціуму The Green Grid у 2007 році. PUE відображає ставлення електричної енергії, що споживається дата-центром, до енергії, що витрачається безпосередньо ЦОД. Так, якщо дата-центр отримує з мережі 10 МВт потужності, а все обладнання «тримається» на 5 МВт, показник PUE становитиме 2. Якщо «розрив» у показаннях знизиться, а до обладнання буде доходити більша частина електроенергії, коефіцієнт буде прагнути до ідеальним показником - одиниці.
У серпневій доповіді Global Data Center Survey від організації Uptime Institute (серед респондентів – 900 операторів центрів обробки даних) середній світовий коефіцієнт PUE лише на рівні 1,59. Загалом показник варіюється на цьому рівні з 2013 року. Для порівняння, у 2013 році PUE становив 1,65, у 2018 - 1, 58, а в 2019 - 1, 67.
Незважаючи на те, що показник PUE не є досить чесним для зіставлення різних дата-центрів та географічних регіонів, такі порівняльні таблиці Uptime Institute складає.
Несправедливість порівняння пов'язана з тим, що деякі центри обробки даних знаходяться у найгірших кліматичних умовах. Так, для охолодження умовного дата-центру в Африці потрібно набагато більше електроенергії, ніж ЦОД, розташований на півночі Європи.
Логічно, що найенергетичнішими неефективними є дата-центри в Латинській Америці, Африці, на Близькому Сході та частині Азіатсько-Тихоокеанського регіону. Найбільш «зразковими» за PUE-показником стали Європа та регіон, що об'єднує США та Канаду. До речі, і респондентів у цих країнах більше — 95 та 92 ЦОД-провайдерів відповідно.
У дослідженні також оцінювалися дата-центри Росії та країн СНД. Щоправда, в опитуванні взяли участь лише 9 респондентів. PUE вітчизняних та «сусідських» ЦОД становив 1,6.
Як знизити PUE
Природне охолодження
Згідно з , близько 40% усієї енергії, яку споживають дата-центри, йде на роботу штучних систем охолодження. Істотно зменшити витрати допомагає реалізація природного охолодження (фрикулінгу). За такої системи зовнішнє повітря фільтрується, підігрівається або охолоджується, після чого подається в серверні приміщення. "Відпрацьоване" гаряче повітря викидається назовні або частково підмішується при необхідності до вхідного потоку.
У разі фрикулінгу велике значення має клімат. Чим більша температура повітря на вулиці підходить для залу дата-центру, тим менше енергії потрібно, щоб доводити його до потрібної «кондиції».
Крім того, дата-центр може розміщуватися біля водоймища - у такому випадку воду з нього може використовувати для охолодження ЦОД. До речі, за прогнозами Stratistics MRC, до 2023 року вартість ринку технологій рідинного охолодження досягне $4,55 млрд. Серед його видів виділяють імерсійне охолодження (занурення обладнання в імерсійне масло), адіабатичне охолодження (в основі — технологія випаровування), використовується в ЦОД Facebook , теплообмінне (теплоносій потрібної температури надходить безпосередньо до стійки з обладнанням, видаляючи надлишки тепла).
Моніторинг та своєчасна заміна обладнання
Підвищити енергоефективність також допоможе правильне використання потужностей, які має дата-центр. Вже придбані сервери повинні працювати на завдання клієнтів, або не споживати енергію під час простою. Один із способів контролювати ситуацію — використовувати програмне забезпечення для управління інфраструктурою. Наприклад, Data Center Infrastructure Management (DCIM). Таке ПЗ автоматично перерозподіляє навантаження на сервери, відключає незадіяні пристрої та дає рекомендації щодо швидкості роботи вентиляторів холодильних установок (знову ж таки, для економії енергії на надмірному охолодженні).
Важливою частиною підвищення енергоефективності ЦОД є своєчасне оновлення обладнання. Застарілий сервер найчастіше поступається за продуктивністю та ресурсомісткістю новому поколінню. Тому для зниження PUE рекомендовано оновлювати обладнання якнайчастіше — деякі компанії роблять це щороку. З дослідження Supermicro: оптимізовані цикли оновлення обладнання дозволять скоротити обсяг електронних відходів більш ніж на 80% та підвищити продуктивність ЦОД на 15%.
Існують також засоби оптимізації екосистеми дата-центрів без істотних витрат. Так, можна закрити щілини в серверних шафах, щоб запобігти витоку холодного повітря, ізолювати гарячий або холодний коридори, перенести високонавантажений сервер у більш холодну частину ЦОД тощо.
Менше фізичних серверів - більше віртуальних машин
Компанія VMware підрахувала, що перехід на віртуальні сервери часом знижує електроспоживання на 80%. Це пояснюється тим, що розміщення більшої кількості віртуальних серверів на меншій кількості фізичних машин логічно скорочує витрати на обслуговування «заліза», охолодження та харчування.
компаній NRDC та Anthesis показав, що заміна 3 000 серверів на 150 віртуальних машин заощаджує $2 млн на електриці.
Крім іншого, віртуалізація дає можливість перерозподіляти та нарощувати віртуальні ресурси (процесори, пам'ять, обсяг сховища) у процесі. Тому електроенергія витрачається тільки на забезпечення роботи, виключаючи витрати на обладнання, що простоює.
Безумовно, підвищення енергоефективності можна також вибирати альтернативні джерела енергії. Для цього деякі ЦОД використовують сонячні батареї та вітряні генератори. Це, однак, досить дорогі проекти, які можуть дозволити собі лише великі компанії.
«Зелені» на практиці
Кількість дата-центрів у світі з 500 000 у 2012 році до понад 8 млн. Цифри споживаної електроенергії подвоюються кожні чотири роки. Вироблення необхідного дата-центрам електрики безпосередньо пов'язане з обсягом викидів вуглецю, який утворюється в результаті згоряння викопного палива.
Вчені з Відкритого Університету Великої Британії , Що дата-центри виробляють 2% світових викидів CO2. Це приблизно стільки, скільки викидають найбільші авіакомпанії світу. За даними дослідження GreenPeace 2019 року, щоб забезпечити електрикою 44 дата-центри у Китаї, у 2018 році енергостанції викинули в атмосферу 99 млн тонн CO₂.
Великі світові лідери, такі як Apple, Google, Facebook, Akamai, Microsoft, беруть на себе відповідальність за негативний вплив на природу і намагаються зменшувати його за допомогою «зелених» технологій. Так, генеральний директор Microsoft Сатья Наделла розповів про намір компанії до 2030 досягти негативного рівня емісії вуглецю, а до 2050 повністю усунути наслідки викидів за весь час з моменту заснування компанії в 1975 році.
Однак у цих бізнес-гігантів достатньо ресурсів для реалізації планів. Ми ж у тексті згадаємо кілька менш відомих дата-центрів.
вибивала
Дата-центр, розташований у комуні Балленген (Норвегія), позиціонує себе як ЦОД, що працює на 100% відновлюваної енергії. Так, для забезпечення роботи обладнання використовуються вода для охолодження серверів, водяні та вітряні електрогенератори. До 2027 року дата-центр планує вийти за межі 1000 МВт електричної потужності. Нині Kolos економить 60% електроенергії.
Next-Generation Data
Британський дата-центр обслуговує такі компанії як телекомунікаційний холдинг BT Group, IBM, Logica та інші. У 2014 році NGD заявив, що досяг ідеального показника PUE – одиницю. До максимальної енергоефективності ЦОД наблизили сонячні батареї на даху дата-центру. Втім, тоді експерти піддали сумніву дещо утопічний результат.
Swiss Fort Knox
Цей дата-центр є своєрідним лофт-проектом. ЦОД "виріс" на місці старого бункера часів холодної війни, сконструйованого швейцарськими військовими на випадок ядерного конфлікту. Крім того, що дата-центр, по суті, не посідає на поверхні планети, він ще використовує в системах охолодження льодовикову воду з підземного озера. Завдяки цьому температура системи охолодження тримається на рівні 8 градусів Цельсія.
Equinix AM3
Дата-центр, розташований в Амстердамі, використовує у своїй інфраструктурі охолоджувальні башти Aquifer Thermal Energy Storage. Їх холодне повітря знижує температуру гарячих коридорів. Крім того, у ЦОД використовуються рідинні системи охолодження, а відпрацьована нагріта вода йде на опалення Амстердамського університету.
Що в Росії
Дослідження Компанія CNews виявила зростання кількості стійок у найбільших російських провайдерів послуг дата-центрів. У 2019 році зростання склало 10% (до 36,5 тис), а в 2020 році кількість стійок може збільшитися ще на 20%. ЦОД-провайдери обіцяють поставити рекорд і надати до послуг замовників цього року ще 6961 стійку.
За CNews, енергоефективність застосовуваних рішень та обладнання для забезпечення працездатності ЦОД знаходяться на дуже низькому рівні – на 1 Вт корисної потужності припадає до 50% невиробничих витрат.
Тим не менш, російські ЦОД мають мотивацію знижувати показник PUE. Однак двигуном прогресу для багатьох провайдерів є не турбота про природу та соціальна відповідальність, а економічна вигода. Нераціональний підхід до споживання електроенергії коштує грошей.
На державному рівні екологічних стандартів щодо роботи ЦОДу немає, як і будь-яких економічних заохочень тим, хто впроваджує «зелені» ініціативи. Тому в Росії це поки що особиста відповідальність дата-центрів.
Найпоширеніші способи прояву екосвідомості вітчизняних ЦОД:
- Перехід на більш енергоефективні способи охолодження обладнання (системи фрикулінгу та рідинного охолодження);
- Утилізація обладнання та непрямих відходів дата-центрів;
- Заповнення негативного впливу дата-центрів на природу через участь у екологічних акціях та інвестування в екопроекти.
Кирило Малеванов, технічний директор Selectel
На сьогоднішній показник PUE дата-центрів Selectel складає 1,25 (ДЦ "Дубрівка" в Ленінградській області) та 1,15-1,20 (ДЦ "Берзаріна-2" у Москві). Ми стежимо за коефіцієнтом і прагнемо використовувати більш енергоефективні рішення щодо охолодження, висвітлення та інших аспектів роботи. Сучасні сервери зараз споживають приблизно однакову кількість енергії, доходити до крайності та боротися за 10Вт сенсу немає. Однак у плані обладнання, яке забезпечує роботу дата-центрів, підхід змінюється — ми бачимо і показники енергоефективності.
Якщо говорити про утилізацію, тут Selectel уклав договори з кількома компаніями, що займаються утилізацією техніки. В брухт відправляються не тільки сервери, а й багато іншого: акумуляторні батареї від джерел безперебійного живлення, етиленгліколь із систем охолодження. Збираємо та здаємо в переробку навіть макулатуру — пакувальний матеріал від техніки, яка надходить до нас у дата-центри.
Seleсtel пішов далі і запустив програму "Зелений Selectel". Тепер компанія щорічно висаджуватиме одне дерево за кожен сервер, що працює в дата-центрах компанії. Першу масову висадку лісу компанія здійснила 19 вересня - у Московській та Ленінградській областях. Усього було посаджено 20 000 дерев, які у майбутньому зможуть виробляти до 200 000 000 л кисню на рік. На цьому акції не закінчаться, у планах реалізовувати «зелені» ініціативи протягом року. Про нові акції можна дізнаватися на сайті і в .
Джерело: habr.com