Системы энергоснабжения дата-центров во многом зависят от аккумуляторов в составе ИБП. Участники рынка ЦОД активно инвестируют в создание аккумуляторных систем — не так давно число используемых Li-Ion элементов в дата-центрах Google по всему миру достигло 100 млн шт., сообщает пресс-служба компании.

В Google используются системы электропитания с 48 В постоянного тока (48Vdc), причём ИБП интегрированы непосредственно в стойки. Такая распределённая архитектура обладает двумя ключевыми преимуществами: область возможного сбоя ИБП ограничивается одной стойкой; нет дополнительной точки отказа между ИБП и серверами. Такой подход снижает общую стоимость владения (TCO), поскольку ИБП масштабируется вместе с инфраструктурой, благодаря чему уменьшаются затраты на начальном этапе внедрения, говорит компания.

Размещение батарей на DC-шине вместе с серверами исключает потери энергии, связанные с промежуточными преобразованиями переменного тока (AC) в постоянный (DC), положительно влияя на общую эффективность системы. В 2016 году Google открыла спецификации своей системы электропитания стоек, включая спецификации для литий-ионных BBU, в рамках Open Compute Project (OCP). Кроме того, Li-Ion аккумуляторы вдвое долговечнее и вдвое мощнее свинцово-кислотных элементов, применявшихся ранее. Таким образом, переход с одних на другие означает, что теперь можно использовать меньше батарей, что также положительно влияет на экологичность ЦОД, говорит Google.

Источник изображений: Google/OCP

В Google отмечают, что развернуть 100 млн Li-Ion элементов можно только благодаря подходу «безопасность прежде всего», принятому в компании. Основным риском для такого типа элементов является возможность неуправляемого нагрева, т. н. «теплового разгона» в случае, если с ними некорректно обращаются, чрезмерно заряжают или не охлаждают должным образом. В результате могут случаться пожары, и хотя такое бывает редко, огонь очень трудно погасить из-за выделения большого количества тепла и риска «цепной реакции» воспламенения соседних элементов.

Для использования большого «парка» АКБ в Google применяют метод тестирования UL9540A (стандарт, разработанный для оценки безопасности энергосистем, включая аккумуляторы) и проводит строгие испытания литий-ионных блоков BBU. В результате Google успешно получила от регуляторов разрешения на использование BBU даже в Азиатско-Тихоокеанском регионе, где действуют самые жёсткие правила. Сейчас в Google изучают возможность использования больших энергохранилищ (BESS).

Безопасность аккумуляторов — не праздный вопрос. Пожары в дата-центрах вообще случаются не так уж редко, а во многих случаях причиной служат именно инциденты с аккумуляторами. За примерами не надо далеко ходить: один из крупнейших в мире сбоев ЦОД южнокорейской площадки Kakao произошёл именно из-за перегрева и возгорания литий-ионных аккумуляторов SK On, что привело к пожару. В сентябре 2024 года из-за возгорания Li-Ion элементов ИБП пострадал сингапурский ЦОД Digital Realty. В 2023 году эксперты Uptime Institute предупреждали о возможной опасности использования Li-Ion элементов в дата-центрах, поскольку они подвержены повышенному риску возгорания.

Китайский промышленный гигант BYD заключил сделку с Saudi Electricity Company, предполагающую строительство крупнейших в мире аккумуляторных энергохранилищ в Саудовской Аравии. Компания намерена объединить мощности на пяти площадках с общей ёмкостью 12,5 ГВт∙ч, сообщает Globe Newswire.

Вместе с уже реализованным ранее проектом на 2,6 ГВт∙ч общий объём сотрудничества теперь оценивается в 15,1 ГВт∙ч. Новый этап сотрудничества стал поворотным шагом на пути к развитию индустрии возобновляемой энергии Саудовской Аравии и соответствует инициативе модернизации Vision 2030. На фоне климатических изменений она намерена добиться использования 50 % возобновляемой энергии к 2030 году.

Системы хранения энергии BESS (Battery Energy Storage System) поставит BYD Energy Storage. Хранилища получат модули MC Cube-T ESS, использующие инновационную технологию CTS (Cell-to-System). Новые решения будут интегрированы в саудовскую электросеть и сыграют ключевую роль в борьбе с вызовами, связанными с ростом поставок возобновляемой энергии, которые не особенно стабильны. Кроме того, аккумуляторные хранилища помогают справиться с пиковыми нагрузками.

Источник изображения: BYD Energy

17 лет назад BYD поставила пилотную BESS-систему на литий-железо-фосфатных элементах (LFP) для оценки их эффективности. На текущий момент компания развернула в общей сложности более 75 ГВт∙ч в более чем 110 странах и регионах. Предполагается, что новый знаковый проект заставит пересмотреть ценность электрохимических энергохранилищ на мировом энергетическом рынке.

Востребованность BESS растёт. Например, ирландский регулятор предложил дата-центрам заняться самостоятельной постройкой электростанций и энергохранилищ на фоне острого дефицита энергии в районе Дублина — чтобы не потерять позиции лидера рынка ЦОД из-за нехватки развитой энергетической инфраструктуры на фоне спроса на ИИ.

Оператор Scandinavian Data Centers (SDC) запустил систему хранения энергии на основе АКБ (BESS) для подземного ЦОД ScandiDC I. Объект расположен в шведском Эскильстуне (Eskilstuna), причём речь идёт о реализации экосистемного проекта, сообщает Datacenter Dynamics.

Как сообщает пресс-служба компании, недавно она объявила о запуске первого «экосистемного» объекта ScandiDC I, который подразумевает создание ЦОД с энергохранилищем для стабилизации местной электросети, а также интеграцию с локальной системой отопления тепла дата-центра жилых домов. Как заявляют в SDC, она стремится максимизировать «общественную выгоду на мегаватт». С учётом растущих энергетических потребностей процесса цифровизации объект рассматривается в качестве модели того, как ИИ может использоваться для отопления, внося таким образом свой вклад в устойчивое развитие.

ЦОД расположен на территории бывшего военного завода, построенного в 1939 году. Последние 14 лет на объекте работал небольшой ЦОД одной из местных IT-компаний. Предполагается, что грядущее расширение позволит повысить ёмкость и гибкость ЦОД — будут доступны залы (шесть штук на первом этапе) как с воздушным охлаждением, так и с СЖО. Завершить работы планируется в 2026 году, инвестиции составят kr2 млрд ($186,8 млн).

Источник изображения: SDC

Тепло ЦОД будут передавать в систему центрального отопления Eskilstuna Energi & Miljö. Энергохранилище BESS, разработанное совместно с Ellevio Energy Solutions, будет резервным источником питания ЦОД. Глава SDC ранее был соучредителем Rockan Data Center, запустившей ЦОД в бывшем военном подземном объекте. В США и Евросоюзе активно используют бункеры времён холодной войны и другие бывшие военные объекты, иногда они применялись даже в нелегальных целях.

Власти Эскильстуны объявили, что инициатива укрепляет позиции муниципалитета как лучшего в экологическом отношении в Швеции, а также пионера в области устойчивого развития. Примечательно, что здесь же строит дата-центр и Amazon (AWS), его должны ввести в эксплуатацию в конце года.

Для бесперебойного снабжения электроэнергией американского суперпроекта Stargate, помимо подключения к энергосети, будут использоваться солнечная энергия, природный газ, аккумуляторные энергохранилища и дизель-генераторы, сообщает Datacenter Dynamics. Строительство первого ЦОД уже начато в Техасе.

По данным источников Bloomberg, знакомых с планами развития Stargate, часть энергии, вероятно, будет поступать от SB Energy, дочерней структуры компании SoftBank, предлагающей солнечные и аккумуляторные решения. SB Energy уже довольно давно планировала запитать ЦОД в Техасе.

В прошлом году компания объявила о трёх соответствующих проектах для дата-центров Google. Речь идёт о «солнечном поясе» Orion Solar Belt — солнечных электростанциях Orion I, Orion II и Orion III суммарной мощностью почти 900 МВт (258 МВТ, 302 МВт и 315 МВт соответственно).

OpenAI сообщила журналистам, что рассматриваются различные варианты модернизации энергосистемы Соединённых Штатов с использованием самых разных технологий — от атомной энергетики до аккумуляторных энергохранилищ. Поскольку одной только солнечной энергии для Stargate вряд ли хватит, OpenAI будет использовать и другие источники. Подрядчики Stargate уже подали заявку на строительство электростанции на природном газе мощностью 360,5 МВт и стоимостью около $500 млн. Всего будет задействовано десять газовых турбин — по пять от GE Vernova и Solar Turbines («дочка» Caterpillar). Они напрямую будут питать дата-центр.

Заявку подала компания, работающая в интересах Crusoe Energy, которая, в свою очередь, ещё летом начала строительство 205-МВт ИИ ЦОД для Oracle и OpenAI в техасском Абилине (Abilene), также известного как Project Ludicrous. Именно этот кампус, как ожидается, станет первой действующей площадкой Stargate. Кроме того, уже получено разрешение на установку резервных дизель-генераторов.

Источник изображения: Thomas Richter/unsplash.com

Дополнительно появилась информация о том, что OpenAI ищет для Stargate менеджера по закупкам, ответственного за оборудованиее и работу с поставщиками, и технического руководителя программ, отвечающий за инфраструктурную стратегию. Обе вакансии предполагают широкий круг обязанностей, от соискателей требуется не менее пяти лет опыта работы в крупных проектах. Не так давно OpenAI уже переманила из Meta✴ специалиста по цепочкам поставок для помощи в реализации проекта Stargate.

Часть авиабазы Naval Air Station Lemoore близ Фресно (Калифорния) ВМС США совместно с энергетической компанией Ameresco намерены превратить в комплекс из солнечной электростанции мощностью 425 МВт, энергохранилища и дата-центра — всё на площади около 370 га. Ameresco реализует проекты в области солнечной энергетики в США, Канаде и Европе. Авиабаза Naval Air Station Lemoore открыта в 1961 году и является крупнейшей авиабазой ВМС США.

После получения в распоряжение участка Ameresco построит солнечную электростанцию с аккумуляторным энергохранилищем, которые будут снабжать дата-центр общей площадью 56 тыс. м². ЦОД предполагается построить в пять этапов, на каждом из которых будет возведено 20–25 МВт, так что общая ёмкость объекта, вероятно, превысит 100 МВт. По информации СМИ, электростанция и хранилище также будет выступать резервным источником питания самой авиабазы, что обеспечит ей бесперебойное энергоснабжение. Предполагаются поставки энергии и другим клиентам в регионе.

Источник изображения: ВМС США

Это не единственный проект строительства солнечных электростанций для питания дата-центров, но один из самых масштабных. Так, индийская AmpIn Energy Transition (ранее Amp Energy India) ввела в эксплуатацию солнечную электростанцию, компенсирующую потребление ЦОД AWS. Проект имеет общую мощность 100 МВт (в пике до 135 МВт). А Microsoft в прошлом году анонсировала строительство в США солнечных электростанций суммарной мощностью 2,5 ГВт.

Оператор Vodacom, действующий на территории Южной Африки, наметил планы борьбы с участившимися кражами аккумуляторов, питающих базовые станции и иные инфраструктурные объекты. По данным DataCenter Dynamics, ежемесячно в регионе регистрируется 15–28 инцидентов вандализма, связанных с мобильной инфраструктурой, АКБ крадут по 18–30 раз в месяц.

В ЮАР у Vodacom есть 45 млн абонентов, и после каждого инцидента без коммуникаций остаются тысячи человек, а стоимость восстановления связи обходится в лучшем случае в несколько тысяч долларов. Проблема тесно связана с перебоями в электросетях страны и только усугубляет ситуацию — Vodacom Central Region стала использовать резервные источники питания и генераторы для подстраховки, после чего преступники стали красть аккумуляторы, генераторы, кабели и другое вспомогательное оборудование.

Только в мае государственная энергоснабжающая компания Eskom предупреждала, что, возможно, число перебоев с подачей энергии вырастет этой зимой (с июня по август) до беспрецедентного уровня, поскольку в Южной Африке продолжается энергетический кризис. В Eskom предупреждали, что отключения за 32-часовой цикл могут достигнуть 16 часов. В Vodacom уже объявили, что усилили меры безопасности на площадках с базовыми станциями, установив камеры видеонаблюдения. Кроме того, начался монтаж станций в антивандальных контейнерах с сигнализаций.

Источник изображения: Sergio-sq/pixabay.com

Также указывается, что некоторые преступники уже предстали перед судом и приговоры за порчу инфраструктуры весьма жёсткие. Например, в мае 2022 года за кражу аккумуляторов базовых станций трое преступников приговорены к 15 годам тюрьмы за каждый эпизод, каждый получил по 30 лет заключения. Аналогичные приговоры выносятся и за кражу генераторов — ущерб для оператора в таких случаях иногда составляет десятки тысяч долларов.

Это не единственная проблема телеком-корпораций в Африке и далеко за её пределами. Так, в Ботсване оператор Botswana Telecommunications Corporation (BTC) наметил планы отказа от медных компонентов в своём оборудовании из-за участившихся краж. Проблема коснулась даже относительно благополучных стран вроде Великобритании — в прошлом месяце преступники оставили без интернета Оксфордшир, украв 500 м медного кабеля, причём это далеко не первый случай.

Эксперты Uptime Institute, по сообщению NetworkWorld, предупреждают о возможной опасности использования литий-ионных батарей в ЦОД. По мнению экспертов, такие накопители энергии повышают риск возгорания.

В течение последнего времени сразу несколько крупных дата-центров пережили масштабные пожары. Так, в марте 2021 года огонь уничтожил ЦОД французской компании OVHcloud в Страсбурге. Возгорание также произошло на площадке иранской Telecommunication Infrastructure Company (TIC). Кроме того, пожар привёл к самому масштабному в мире сбою ЦОД Kakao: этот инцидент был вызван воспламенением аккумуляторов. Возгорание батарей спровоцировало проблемы в дата-центре Cyxtera и в ЦОД Maxnod.

Изображение: SK On

Как отмечает консалтинговая фирма Frost & Sullivan, в настоящее время Li-Ion аккумуляторы широко используются в источниках бесперебойного питания. Ожидается, что к 2025 году на них будет приходиться 38,5 % рынка батарей для ЦОД против 15 % в 2020-м. Такие накопители энергии обладают рядом преимуществ по сравнению со свинцово-кислотными батареями — они компактнее, проще в обслуживании и имеют более продолжительный срок эксплуатации. Обратной стороной медали является повышенная вероятность воспламенения.

Источник: Uptime Institute

По оценкам Uptime Institute, примерно 7 % сбоев в ЦОД происходит в связи с пожарами. Причём Li-Ion аккумуляторы крайне плохо поддаются тушению традиционными средствами. Они горят интенсивнее, дольше и при более высокой температуре, нежели свинцово-кислотные изделия. Поэтому такие элементы в случае возгорания могут нанести ЦОД колоссальный ущерб.

Отмечается, что даже если оборудование в дата-центре не пострадает непосредственно от огня, дым и продукты горения, попавшие в серверы, в перспективе могут спровоцировать преждевременные отказы. Поэтому, считают специалисты, операторам ЦОД следует сопоставлять выигрыш в энергоэффективности от внедрения литий-ионных батарей с рисками возгорания и сопутствующими убытками.

Компания Microsoft намерена распространить успешный опыт по интеграции энергохранилища дата-центра в Дублине с местными энергосетями на свои ЦОД во всём мире. Как сообщает DataCenter Dynamics, ещё в 2022 году свою эффективность доказала схема, объединяющая систему литий-ионных аккумуляторов (BESS) и интерактивные ИБП компании Eaton, которая позволяет делиться энергией с ирландской электросетью в случае необходимости. Подобные пилотные проекты уже реализуют многие операторы ЦОД вроде Google и Telia, а также операторы Deutsche Telecom и Elisa.

К 2030 году Ирландия намерена использовать в своих сетях не менее 70 % возобновляемой энергии, уже сейчас на долю ЦОД приходится порядка 10 % всего энергопотребления страны. По прогнозам экспертов, меньше, чем через 10 лет этот показатель вырастет до 30 %, что приведёт к замедлению роста рынка ЦОД в Ирландии и даже уходу некоторых игроков из-за внедрения новых правил. Применяемая Microsoft система уже сегодня особенно востребована именно здесь, где активное строительство ЦОД привело к нехватке энергетических мощностей.

Источник изображения: Jan Huber/unsplash.com

Такие «виртуальные электростанции» (Microsoft в этом деле помогала Enel X) могут эффективно использоваться в любой точке мира. Считается, что такое решение будет способствовать декарбонизации электросетей. Дело в том, что нестабильные поставки из возобновляемых источников увеличивают потребность в формировании именно аккумуляторных хранилищ. Кроме того, становится доступна и более эффективная и быстрая балансировка сетей — для передачи энергии на краткосрочный период аккумуляторные резервы намного эффективнее.

Пока неизвестно, сколько компания готова отдавать в ирландскую энергосеть. В дублинском кампусе ёмкостью 255 МВт Microsoft намерена построить дополнительные мощности — благодаря тому, что компания успела получить разрешение на строительство до введения в Дублине временных лимитов на создание ЦОД. Ожидается, что следующей на очереди станет Великобритания, где будет использовано аналогичное решение. Впрочем, есть и альтернативный подход — AWS приняла решение закупить более сотни дизель-генераторов для своих ирландских ЦОД.

Финский оператор мобильной связи и телекоммуникационных сервисов Elisa получит от государства €3,9 млн на создание распределённого энергохранилища (Distributed Energy Storage, DES) в своей сети. Как сообщает DataCenter Dynamics, в случае необходимости энергия будет передаваться и местным электросетям. Выделенный финскими властями грант позволит создать крупнейшую в Европе «виртуальную электростанцию», позволяющую рационально расходовать энергию и управлять энергохранилищами. По данным оператора, это крупнейший проект такого рода в Европе.

Финансирование осуществляется в рамках финской программы продвижения проектов, связанных с «зелёной» энергетикой — Recovery and Resilience Plan. Elisa уже протестировала новое решение на 200 базовых станциях. По данным компании, использование DES поможет снизить расходы на электричество. Система уже получила предварительное одобрение финского оператора электросетей Fingrid. Грант позволит создать виртуальное энергохранилище ёмкостью до 150 МВт·ч, что является крупнейшим европейским проектом в области систем хранения энергии, даже в сравнении с проектами централизованных хранилищ.

Фото: Jonathan Borba / Pexels

DES использует ИИ и машинное обучение, позволяющие оптимизировать использование электроэнергии базовыми станциями и эффективно управлять циклами заряда/разрядки аккумуляторов таким образом, что это позволит превратить резервные источники питания сети базовых станций в «виртуальную электростанцию», способную делиться энергией с операторами местных сетей электропередач в случае непредвиденного повышения нагрузки.

Новое решение обеспечит в некоторых случаях альтернативу ископаемому топливу и поможет электросетям, нуждающимся в дополнительных источниках возобновляемой энергии. Считается, что система не только повысит устойчивость сетей связи, но и поможет сэкономить на электричестве, а также будет способствовать достижению нулевых выбросов парниковых газов, поощряя наполнение энергохранилищ из возобновляемых источников.