Các trung tâm dữ liệu tiêu thụ 3-5% tổng lượng điện năng của hành tinh và ở một số quốc gia như Trung Quốc, con số này lên tới 7%. Trung tâm dữ liệu cần có điện 24/7 để thiết bị hoạt động trơn tru. Kết quả là, hoạt động của các trung tâm dữ liệu sẽ gây ra phát thải khí nhà kính vào khí quyển và về mức độ tác động tiêu cực đến thiên nhiên, chúng có thể được so sánh với việc di chuyển bằng đường hàng không. Chúng tôi đã thu thập nghiên cứu mới nhất để tìm hiểu xem các trung tâm dữ liệu ảnh hưởng đến môi trường như thế nào, liệu điều này có thể thay đổi được hay không và liệu các sáng kiến tương tự có tồn tại ở Nga hay không.
Theo sau Các trung tâm dữ liệu thân thiện với môi trường của Supermicro triển khai các giải pháp xanh có thể giảm 80% tác động đến môi trường. Và năng lượng tiết kiệm được sẽ giúp tất cả các sòng bạc ở Las Vegas luôn sáng trong 37 năm. Nhưng hiện tại, chỉ có 12% trung tâm dữ liệu trên thế giới được gọi là “xanh”.
dựa trên khảo sát 5000 đại diện của ngành CNTT. Hóa ra 86% số người được hỏi nhìn chung không nghĩ đến tác động của trung tâm dữ liệu đối với môi trường. Và chỉ có 15% người quản lý trung tâm dữ liệu quan tâm đến trách nhiệm xã hội và đánh giá hiệu quả sử dụng năng lượng của doanh nghiệp. Ngành này chủ yếu tập trung vào các mục tiêu liên quan đến khả năng phục hồi hoạt động hơn là hiệu quả năng lượng. Mặc dù tập trung vào vấn đề thứ hai có lợi cho các trung tâm dữ liệu: một doanh nghiệp trung bình có thể tiết kiệm tới 38 triệu USD cho tài nguyên năng lượng.
PUE
PUE (Hiệu suất sử dụng năng lượng) là thước đo đánh giá hiệu quả sử dụng năng lượng của trung tâm dữ liệu. Biện pháp này đã được các thành viên của tập đoàn The Green Grid phê duyệt vào năm 2007. PUE phản ánh tỷ lệ năng lượng điện được tiêu thụ bởi một trung tâm dữ liệu so với năng lượng được tiêu thụ trực tiếp bởi thiết bị của trung tâm dữ liệu. Vì vậy, nếu trung tâm dữ liệu nhận được 10 MW điện từ mạng và tất cả các thiết bị “giữ” ở mức 5 MW thì chỉ báo PUE sẽ là 2. Nếu “khoảng cách” trong các chỉ số giảm và phần lớn điện đến thiết bị , hệ số sẽ có xu hướng chỉ số lý tưởng là một.
Khảo sát Trung tâm Dữ liệu Toàn cầu tháng 900 của Viện Uptime đã khảo sát XNUMX nhà khai thác trung tâm dữ liệu và tìm thấy PUE trung bình toàn cầu ở mức 1,59. Nhìn chung, con số này đã dao động ở mức này kể từ năm 2013. Để so sánh, năm 2013 PUE là 1,65, năm 2018 - 1 và năm 58 - 2019.
Mặc dù PUE không đủ công bằng để so sánh các trung tâm dữ liệu và khu vực địa lý khác nhau nhưng Uptime Institute vẫn tạo ra các bảng so sánh như vậy.
Sự so sánh không công bằng là do một số trung tâm dữ liệu được đặt ở điều kiện khí hậu tồi tệ hơn. Do đó, để làm mát một trung tâm dữ liệu thông thường ở Châu Phi, cần nhiều điện hơn một trung tâm dữ liệu ở Bắc Âu.
Điều hợp lý là các trung tâm dữ liệu sử dụng năng lượng kém hiệu quả nhất đều ở Châu Mỹ Latinh, Châu Phi, Trung Đông và một số khu vực Châu Á - Thái Bình Dương. “Mẫu mực” nhất về chỉ số PUE là Châu Âu và khu vực hợp nhất Hoa Kỳ và Canada. Nhân tiện, có nhiều người trả lời hơn ở các quốc gia này - lần lượt là 95 và 92 nhà cung cấp trung tâm dữ liệu.
Nghiên cứu cũng đánh giá các trung tâm dữ liệu ở Nga và các nước CIS. Tuy nhiên, chỉ có 9 người trả lời tham gia khảo sát. PUE của các trung tâm dữ liệu trong nước và “lân cận” là 1,6.
Cách giảm PUE
Làm mát tự nhiên
Theo , khoảng 40% tổng năng lượng tiêu thụ của các trung tâm dữ liệu dành cho hoạt động của hệ thống làm mát nhân tạo. Việc thực hiện làm mát tự nhiên (làm mát miễn phí) giúp giảm đáng kể chi phí. Với hệ thống này, không khí bên ngoài được lọc, làm nóng hoặc làm mát, sau đó được cung cấp cho các phòng máy chủ. Khí nóng “xả” được thải ra bên ngoài hoặc trộn một phần với dòng khí đi vào, nếu cần thiết.
Trong trường hợp làm mát miễn phí, khí hậu có tầm quan trọng rất lớn. Nhiệt độ không khí bên ngoài càng phù hợp với phòng trung tâm dữ liệu thì càng cần ít năng lượng hơn để đưa nó về “điều kiện” mong muốn.
Ngoài ra, trung tâm dữ liệu có thể được đặt gần một hồ chứa - trong trường hợp này, nước từ hồ chứa có thể được sử dụng để làm mát trung tâm dữ liệu. Nhân tiện, theo dự báo của Stratistics MRC, đến năm 2023, giá trị của thị trường công nghệ làm mát bằng chất lỏng sẽ đạt 4,55 tỷ USD, trong đó có làm mát ngâm (thiết bị ngâm trong dầu ngâm), làm mát đoạn nhiệt (dựa trên công nghệ bay hơi, được sử dụng trong Facebook). trung tâm dữ liệu), trao đổi nhiệt (chất làm mát ở nhiệt độ cần thiết sẽ đi trực tiếp vào giá đỡ cùng với thiết bị, loại bỏ nhiệt dư thừa).
Giám sát và thay thế thiết bị kịp thời
Việc sử dụng hợp lý năng lực sẵn có tại trung tâm dữ liệu cũng sẽ giúp nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng. Các máy chủ đã mua phải hoạt động theo nhiệm vụ của khách hàng hoặc không tiêu tốn năng lượng trong thời gian rảnh. Một cách để duy trì quyền kiểm soát là sử dụng phần mềm quản lý cơ sở hạ tầng. Ví dụ: hệ thống Quản lý cơ sở hạ tầng trung tâm dữ liệu (DCIM). Phần mềm như vậy tự động phân phối lại tải trên máy chủ, tắt các thiết bị không sử dụng và đưa ra khuyến nghị về tốc độ của quạt làm lạnh (một lần nữa, để tiết kiệm năng lượng khi làm mát quá mức).
Một phần quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng của trung tâm dữ liệu là cập nhật thiết bị kịp thời. Một máy chủ lỗi thời thường kém hơn về hiệu suất và mức tiêu thụ tài nguyên so với thế hệ mới. Vì vậy, để giảm PUE, nên cập nhật thiết bị thường xuyên nhất có thể - một số công ty thực hiện việc này hàng năm. Từ nghiên cứu của Supermicro: Chu kỳ làm mới phần cứng được tối ưu hóa có thể giảm hơn 80% chất thải điện tử và cải thiện năng suất của trung tâm dữ liệu lên 15%.
Cũng có nhiều cách để tối ưu hóa hệ sinh thái trung tâm dữ liệu của bạn mà không tốn quá nhiều chi phí. Ví dụ: bạn có thể thu hẹp các khoảng trống trong tủ máy chủ để ngăn rò rỉ khí lạnh, cách ly lối đi nóng hoặc lạnh, di chuyển máy chủ có tải nặng đến khu vực mát hơn của trung tâm dữ liệu, v.v.
Ít máy chủ vật lý hơn - nhiều máy ảo hơn
VMware ước tính rằng việc chuyển sang máy chủ ảo có thể giảm mức tiêu thụ điện năng tới 80% trong một số trường hợp. Điều này được giải thích là do việc đặt số lượng máy chủ ảo lớn hơn trên số lượng máy vật lý nhỏ hơn sẽ giúp giảm chi phí bảo trì phần cứng, làm mát và điện năng một cách hợp lý.
NRDC và Anthesis cho thấy việc thay thế 3 máy chủ bằng 000 máy ảo giúp tiết kiệm 150 triệu USD chi phí điện.
Trong số những thứ khác, ảo hóa giúp phân phối lại và tăng tài nguyên ảo (bộ xử lý, bộ nhớ, bộ lưu trữ) trong quy trình. Vì vậy, điện năng chỉ được sử dụng để đảm bảo vận hành, chưa bao gồm chi phí các thiết bị nhàn rỗi.
Tất nhiên, các nguồn năng lượng thay thế cũng có thể được lựa chọn để nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng. Để đạt được điều này, một số trung tâm dữ liệu sử dụng tấm pin mặt trời và máy phát điện gió. Tuy nhiên, đây là những dự án khá tốn kém mà chỉ những công ty lớn mới đủ khả năng chi trả.
Cây xanh trong thực tế
Số lượng trung tâm dữ liệu trên thế giới từ 500 năm 000 lên hơn 2012 triệu, con số tiêu thụ điện của họ tăng gấp đôi cứ sau 8 năm. Việc tạo ra điện mà các trung tâm dữ liệu cần có liên quan trực tiếp đến lượng khí thải carbon do đốt nhiên liệu hóa thạch.
Các nhà khoa học đến từ Đại học Mở Vương quốc Anh rằng các trung tâm dữ liệu tạo ra 2% lượng khí thải CO2 toàn cầu. Con số này tương đương với lượng mà các hãng hàng không lớn nhất thế giới thải ra. Theo một nghiên cứu năm 2019 của GreenPeace, để cung cấp năng lượng cho 44 trung tâm dữ liệu ở Trung Quốc, các nhà máy điện đã thải ra 2018 triệu tấn CO₂ vào khí quyển vào năm 99.
Các nhà lãnh đạo lớn trên thế giới như Apple, Google, Facebook, Akamai, Microsoft, chịu trách nhiệm về tác động tiêu cực đến thiên nhiên và cố gắng giảm thiểu nó bằng cách sử dụng các công nghệ “xanh”. Như vậy, Giám đốc điều hành Microsoft Satya Nadella đã nói về ý định của công ty là đạt được mức phát thải carbon âm vào năm 2030 và đến năm 2050 để loại bỏ hoàn toàn hậu quả của khí thải kể từ khi công ty được thành lập vào năm 1975.
Tuy nhiên, những gã khổng lồ kinh doanh này có đủ nguồn lực để thực hiện kế hoạch của mình. Trong văn bản này, chúng tôi sẽ đề cập đến một số trung tâm dữ liệu “xanh hóa” ít được biết đến hơn.
người giả bộ
Trung tâm dữ liệu đặt tại Ballengen (Na Uy), được định vị là trung tâm dữ liệu được cung cấp năng lượng tái tạo 100%. Vì vậy, để đảm bảo hoạt động của các thiết bị, nước được sử dụng để làm mát máy chủ, nước và máy phát điện gió. Đến năm 2027, trung tâm dữ liệu có kế hoạch vượt 1000 MW điện năng. Bây giờ Kolos tiết kiệm 60% điện năng.
Dữ liệu thế hệ tiếp theo
Trung tâm dữ liệu của Anh phục vụ các công ty như tập đoàn viễn thông BT Group, IBM, Logica và các công ty khác. Vào năm 2014, NGD cho biết họ đã đạt được PUE lý tưởng. Trung tâm dữ liệu được đưa đến gần hơn với hiệu quả sử dụng năng lượng tối đa nhờ các tấm pin mặt trời đặt trên mái của trung tâm dữ liệu. Tuy nhiên, sau đó các chuyên gia đặt câu hỏi về kết quả có phần không tưởng.
Pháo đài Knox Thụy Sĩ
Trung tâm dữ liệu này là một loại dự án gác xép. Trung tâm dữ liệu “lớn lên” trên địa điểm một hầm trú ẩn cũ thời Chiến tranh Lạnh, được quân đội Thụy Sĩ xây dựng trong trường hợp xảy ra xung đột hạt nhân. Ngoài thực tế là trung tâm dữ liệu trên thực tế không chiếm không gian trên bề mặt hành tinh, nó còn sử dụng nước băng từ hồ ngầm trong hệ thống làm mát của mình. Nhờ đó, nhiệt độ của hệ thống làm mát được giữ ở mức 8 độ C.
Equinix AM3
Trung tâm dữ liệu đặt tại Amsterdam sử dụng tháp làm mát Lưu trữ Năng lượng Nhiệt Aquifer trong cơ sở hạ tầng của mình. Không khí mát mẻ của họ làm giảm nhiệt độ của hành lang nóng bức. Ngoài ra, trung tâm dữ liệu sử dụng hệ thống làm mát bằng chất lỏng, nước thải đã đun nóng được sử dụng để sưởi ấm tại Đại học Amsterdam.
Ở Nga có gì
Nghiên cứu CNews tiết lộ sự gia tăng số lượng giá đỡ trong số các nhà cung cấp dịch vụ trung tâm dữ liệu lớn nhất của Nga. Năm 2019, mức tăng trưởng là 10% (lên tới 36,5 nghìn) và năm 2020 số lượng giá đỡ có thể tăng thêm 20%. Các nhà cung cấp trung tâm dữ liệu hứa hẹn sẽ lập kỷ lục và cung cấp cho khách hàng thêm 6961 giá đỡ trong năm nay.
Trên CNews, hiệu suất sử dụng năng lượng của các giải pháp và thiết bị dùng để đảm bảo khả năng hoạt động của trung tâm dữ liệu ở mức rất thấp - 1 W điện năng hữu ích chiếm tới 50% chi phí phi sản xuất.
Tuy nhiên, các trung tâm dữ liệu của Nga có động lực để giảm chỉ số PUE. Tuy nhiên, động lực thúc đẩy sự tiến bộ của nhiều nhà cung cấp không phải là mối quan tâm đến môi trường và trách nhiệm xã hội mà là lợi ích kinh tế. Tiêu thụ năng lượng không bền vững sẽ gây tốn kém.
Ở cấp tiểu bang, không có tiêu chuẩn môi trường nào liên quan đến hoạt động của trung tâm dữ liệu cũng như không có bất kỳ ưu đãi kinh tế nào cho những người thực hiện các sáng kiến “xanh”. Vì vậy, ở Nga, các trung tâm dữ liệu vẫn là trách nhiệm cá nhân.
Những cách phổ biến nhất để thể hiện ý thức sinh thái trong các trung tâm dữ liệu trong nước:
- Chuyển đổi sang các phương pháp thiết bị làm mát tiết kiệm năng lượng hơn (hệ thống làm mát miễn phí và làm mát bằng chất lỏng);
- Xử lý thiết bị và chất thải gián tiếp từ trung tâm dữ liệu;
- Bổ sung tác động tiêu cực của trung tâm dữ liệu đến thiên nhiên thông qua việc tham gia vào các chiến dịch môi trường và đầu tư vào các dự án môi trường.
Kirill Malevanov, giám đốc kỹ thuật của Selectel
Ngày nay, PUE của các trung tâm dữ liệu Selectel là 1,25 (Dubrovka DC ở vùng Leningrad) và 1,15-1,20 (Berzarina-2 DC ở Moscow). Chúng tôi giám sát tỷ lệ này và cố gắng sử dụng các giải pháp tiết kiệm năng lượng hơn để làm mát, chiếu sáng và các khía cạnh vận hành khác. Các máy chủ hiện đại hiện nay tiêu thụ lượng năng lượng xấp xỉ như nhau; không có ích gì khi cố gắng hết sức và giành lấy 10W. Tuy nhiên, về mặt thiết bị cung cấp năng lượng cho trung tâm dữ liệu, cách tiếp cận đang thay đổi - chúng tôi cũng đang xem xét các chỉ số hiệu quả năng lượng.
Nếu chúng ta nói về việc tái chế, Selectel đã ký kết thỏa thuận với một số công ty liên quan đến thiết bị tái chế. Không chỉ máy chủ, mà nhiều thứ khác cũng bị đưa vào phế liệu: pin từ nguồn điện liên tục, ethylene glycol từ hệ thống làm mát. Chúng tôi thậm chí còn thu thập và tái chế giấy thải - vật liệu đóng gói từ thiết bị được chuyển đến trung tâm dữ liệu của chúng tôi.
Selestel còn đi xa hơn và phát động chương trình “Green Selectel”. Giờ đây, công ty sẽ trồng một cây hàng năm cho mỗi máy chủ chạy trong trung tâm dữ liệu của công ty. Công ty đã tiến hành trồng rừng hàng loạt lần đầu tiên vào ngày 19 tháng 20 - tại khu vực Moscow và Leningrad. Tổng cộng có 000 cây đã được trồng, trong tương lai sẽ có thể sản xuất tới 200 lít oxy mỗi năm. Các chương trình khuyến mãi sẽ không dừng lại ở đó, còn có kế hoạch thực hiện các sáng kiến “xanh” trong suốt cả năm. Bạn có thể tìm hiểu các chương trình khuyến mãi mới trên website và .
Nguồn: www.habr.com