Оператор ЦОД Equinix внедрил в дублинском дата-центре IBX технологию резервного питания от водородных элементов ESB Hydrogen Fuel Cell в составе модулей GeoPura, передаёт Datacenter Dynamics. По словам Equinix, компания стремится к внедрению экоустойчивых инфраструктурных решений и работает с ESB и GeoPura над созданием современных генераторов с питанием от водорода. Детали проекта пока не разглашаются. Сейчас Equinix управляет четырьмя IBX-ЦОД (BD1-4) и одним xScale (DB5x) в ирландской столице.

Находящаяся в государственной собственности ирландская компания ESB активно инвестирует в производство и хранение водорода помимо создания собственно ячеек. А основанная в 2019 году GeoPura совместно с Siemens разрабатывает модули питания HPU на основе топливных элементов для замены дизельных генераторов. По некоторым данным, компания привлекла £92 млн ($118 млн) от UK Infrastructure Bank, Barclays Sustainable Impact Capital, GM Ventures, SWEN Capital Partners, Siemens Energy Ventures и др.

Решение GeoPura Hydrogen Power Unit (HPU) представляет собой стандартный 20″ контейнер, заполненный водородными топливными элементами. Он обеспечивает 250 кВт (электричество), 80 кВт (тепло) и имеет ёмкость 216 кВт∙ч. Мощность можно довести до 2 МВт путём объединения несколько контейнеров. Для снабжения HPU компания производит собственный «зелёный» водород. В GeoPurа заявили, что HPU уже используют британское Министерство обороны, Balfour Beatty, National Grid и BBC. К 2033 году компания намерена внедрить более 3600 HPU.

Источник изображения: ESB

Equinix впервые опробовала водородные топливные элементы во Франкфурте в 2013 году, а в 2017-м установили ячейки Bloom в 12 дата-центрах. Также ранее водородные элементы тестировались для питания ЦОД в Сингапуре. В той или иной степени используют водород в качестве источника энергии компании Microsoft, Amazon, Nxtra, NorthC. А Honda тестирует систем из б/у ячеек для резервного питания собственного ЦОД в Калифорнии.

Источник изображения: GeoPura

Однако именно в Ирландии остро требуется внедрение новых энергетических технологий после фактического моратория на большинство новых проектов в районе Дублина. Так, Amazon, Google и Microsoft готовы построить собственные линии электропередач, чтобы не нагружать уже существующие и не лишиться ЦОД в Дублине. Одним из примеров новаторства стала Bloom Energy. Компания построит первый в Европе дата-центр с питанием только от твердооксидных топливных ячеек, работающих на газе.

Компания Ippon представила однофазные онлайн-источники бесперебойного питания (ИБП) серии Innova RT II New мощностью 6 и 10 кВт. Новинки, по заявлениям разработчика, предназначены для использования в электрощитовых, серверных или промышленных помещениях.

Устройства выполнены по технологии двойного преобразования с чистым синусоидальным сигналом на выходе (On-line UPS). По данным Ippon, обеспечивается выходной коэффициент мощности 1.0 с идеальной синусоидой. Решения подходят для питания практически любого чувствительного оборудования.

Источник изображений: Ippon

ИБП заключены в металлический корпус. Допускается горизонтальное и вертикальное (с помощью подставки) размещение, а также монтаж в 19″ стойку, в которой изделия займут пять посадочных мест (5U). Схема параллельного резервирования N+X позволяет улучшать надёжность и гибкость — можно объединить до трёх ИБП. Допускается подключение дополнительных батарейных модулей (приобретаются отдельно).

В оснащение входит поворотный дисплей для отображения информации о режиме работы, состоянии нагрузки, событиях и пр. Подсветка экрана автоматически отключается через 10 минут бездействия. Устройства оснащены защитой от перегрузки в режиме работы от батареи и в режиме работы автоматического байпаса, а также защитой от высоковольтных выбросов. КПД в режиме ECO превышает 98 %. Допускается эксплуатация при температуре окружающей среды от 0 до +40 °C.

Для удалённого управления предусмотрены интерфейсные порты. Упомянуты «сухие контакты», RS-232 (COM), USB, слот для карт расширения. Реализована функция аварийного отключения питания EPO (Emergency Power Off). Возможно одновременное подключение до шести батарейных модулей (на втором изображении) к одному ИБП.

ИИ-системам требуются огромные объёмы электроэнергии, что резко повышает требования к системам резервного питания ЦОД на случай сбоев, пишет EE Times. По данным СМИ, глобальный спрос со стороны критических IT-инфраструктур вырастет с 49 ГВт в 2023 году до 96 ГВт к 2026 году, на ИИ придётся порядка 40 ГВт. При этом ёмкость ИИ ЦОД, как ожидается, будет составлять 100 МВт. А общее потребление дата-центров может вырасти до более 1000 ТВт∙ч в 2026 году.

Для ИИ ЦОД требуется доступность на уровне 99,99999 %, так что им нужно полномасштабное резервное энергоснабжение. Для этого обычно используются дизельные или газовые генераторы мощностью 1–2 МВт. Для защиты крупного ЦОД нужны десятки таких машин, готовых к пуску. Критически важной является скорость переключения на резервный источник питания — на старт генератора обычно требуется до нескольких минут, так что всё это время питание должно осуществляться от аккумуляторов. Кроме того, нужно распределительное устройство, а также система мониторинга и автоматизации, которая сделает для IT-нагрузки переход с одного источника на другой незаметным.

Источник изображения: Saif71.com / Unsplash

Однако рост ёмкости ЦОД резко усложняет и удорожает создание систем резервного питания. Генератор мегаваттного класса весит около 5 т (без топлива), занимает не так уж мало места (добавьте сюда топливный бак объём от 1 м³) и стоит порядка $1–$2 млн без учёта доставки и установки. При этом аккумуляторная система — это ещё один отдельный комплекс с собственными проблемами установки. Так что не исключено, что недавно запущенный ИИ-кластер xAI, который пока что вынужден питаться как раз от генераторов, даже после подключения к энергосети оставит эти генераторы на площадке.

Компания Vertiv подготовила обновлённую модульную систему ИБП Trinergy для дата-центров и других предприятий. По данным Datacenter Dynamics, новинка легко адаптируется к меняющимся нагрузкам ЦОД. Также представлено интегрированное решение PowerNexus, обеспечивающая экономию места — технология позволяет близко размещать собственно ИБП и распределительные устройства.

Модульный дизайн предусматривает использование физически разделённых «ядер» по 500 кВт, каждое с инвертором, выпрямителем, бустером/зарядным устройством и выделенным управлением. Это позволяет каждому модулю работать независимо. Предлагаются варианты на 1500, 2000 и 2500 кВА.

Как утверждают в компании, решение подходит для объектов, предусматривающих использование оборудования с большими нагрузками — вроде HPC- или ИИ-систем. При этом Trinergy может неограниченно долго работать при полной нагрузке и питании от DC-источника. Это особенно удобно при работе с источниками возобновляемой энергии вроде солнечных элементов питания — её можно будет накапливать без преобразования. Кроме того, некоторые ЦОД имеют выделенные DC-сети, что повышает эффективность технологии.

Источник изображения: Vertiv

Новая ИБП-система совместима с хранилищами Vertiv DynaFlex Battery Energy Storage System, способной использовать альтернативные источники энергии в качестве резервных или основных. Trinergy также поддерживает функцию Vertiv Dynamic Grid Support — благодаря этому можно участвовать в т.н. «управлении спросом» в совместимых электросетях, это особенно удобно для регулирования подачи энергии в энергосети общего назначения.

В Vertiv заявляют, что Trinergy превосходит требования Tier IV, для которых требуется работа без сбоев 99,9994 % времени. Trinergy обеспечивает доступность на уровне 99,99999998 %. Другими словами, допустимый простой для Trinergy составляет 30 секунд за 10 лет, а для стандарта Tier IV — 8 часов за тот же срок.

Американское министерство энергетики (DOE) намерено инвестировать $100 млн в проекты, предусматривающие применение батарей без использования лития. По данным Datacenter Dynamics, оно уже выпустило т.н. «уведомление о намерениях», предусматривающих финансирование нескольких демонстрационных энергопроектов, акцентирующих внимание на «нелитиевых» технологиях, решениях со временем разрядки 10+ часов и стационарных энергохранилищах.

Подобные системы могут стать важным элементом перехода на возобновляемые источники энергии для дата-центров и сетевых поставщиков электроэнергии, поскольку смогут помогать захватывать и сохранять солнечную или ветряную энергию и отдавать её по мере необходимости, в том числе ночью или в штиль. Кроме того, подобные технологии можно будет использовать для подпитки энергосетей в случае экстренной необходимости.

В DOE считают, что США понадобится ещё 700–900 «зелёных» ГВт для того, чтобы страна добилась нулевых выбросов к 2050 году. При этом нынешние сети уже включают кратковременные хранилища энергии, но рост мощностей возобновляемых источников может привести к ужесточению требований к системам хранения. Системы длительного хранения энергии (LDES), по мнению чиновников, должны сыграть ключевую роль в создании энергетических резервов, необходимых для обеспечения стабильности работы энергосетей.

Источник изображения: Federico Beccari/unsplash.com

За финансирование отвечает Управление по демонстрации экологически чистой энергии (Office of Clean Energy Demonstrations, OCED). Предполагается поддержать от 3 до 15 проектов, которые получат $5–20 млн. Но должны найтись и частные соинвесторы, готовые вложить в каждый выбранный проект аналогичную сумму. Предполагается, что гранты помогут в развитии технологий, позволят довести опытные разработки до промышленной реализации, поспособствуют проведению практических испытаний и развитию цепочек поставок. При этом отобраны будут проекты, которые наиболее близки к стадии коммерциализации.

Промышленные аккумуляторы без лития, которые подходят для резервного питания крупных объектов, уже существуют. Недавно американский стартап Unigrid привлёк $12 млн для разработки найтрий-ионных АКБ. А ZincFive и FDK создают никель-цинковые батареи.

Поставщик никель-цинковых аккумуляторов ZincFive сообщил, что суммарная мощность отгруженных и заказанных АКБ превысила 1 ГВт (ёмкость батарей не указывается). Компания также объявила, что увеличила инвестиции в США и планирует расширить там как разработку, так и производство новых продуктов. Масштабирование бизнеса подогревается ростом спроса на ИИ-инфраструктуру.

В компании в очередной раз подчеркнули, что её решения безопаснее, надёжнее и экологичнее других распространённых типов аккумуляторов. По словам ZincFive, обеспечению экоустойчивости теперь уделяется повышенное внимание — как сама компания, так и её клиенты намерены снижать углеродные выбросы.

Источник изображения: ZincFive

Вендор продвигает никель-цинковые аккумуляторы более 10 лет. Литий-ионные варианты критикуют за неконтролируемый нагрев, часто приводящий к серьёзным пожарам, включая самый масштабный в мире сбой ЦОД Kakao. Утверждается, что никель-цинковые батареи требуют минимального обслуживания, не перегреваются, при этом чрезвычайно надёжны в качестве резервных источников питания для ЦОД.

Оператор дата-центров Corscale использует аккумуляторы ZincFive в кампусе Gainesville Crossing в Северной Вирджинии с 2022 года, применение АКБ компании в своих ИБП одобрила ABB. У компании есть и конкуренты. В конце прошлого года сообщалось, что Ni-Zn аккумуляторы японской компании FDK готовы к использованию в дата-центрах.

Молодая компания Unigrid, по сообщению TechCrunch, провела раунд финансирования Series A, в ходе которого привлечено $12 млн. Деньги пойдут на дальнейшую разработку натрий-ионных аккумуляторов, которые, как ожидается, станут менее дорогой альтернативой традиционным литий-ионным батареям.

Несмотря на широкую распространённость, литий-ионные источники питания стоят весьма дорого — около $140 в расчёте на 1 кВт·ч. В то же время натрий-ионные изделия при производстве в сопоставимых масштабах обещают значительное снижение цены благодаря более доступному сырью.

Источник изображения: Unigrid

Однако имеются сложности. Дело в том, что существующие технологии не позволяют создавать натрий-ионные батареи с такой же высокой плотностью, как у литий-ионных. А это значит, что при аналогичной ёмкости натрий-ионные изделия будут значительно крупнее и тяжелее. Еще одна трудность заключается в том, что из-за разных характеристик заряда и разряда требуется другая управляющая электроника. Unigrid утверждает, что смогла решить обе проблемы.

В частности, повысить ёмкость удалось благодаря новому химическому составу. В одной части источника питания применяется хромат натрия, а в другой — олово. Батареи Unigrid занимают не больше места, чем литий-железо-фосфатные элементы, а иногда и меньше. Плюс к этому энергетические характеристики новых аккумуляторов схожи с параметрами литий-ионных источников, что позволяет использовать существующую управляющую электронику.

Деньги в рамках раунда финансирования Series A стартапу Unigrid предоставили Transition VC, Ritz Venture Capital, Union Square Ventures и Foothill Ventures. Производство новых батарей компания намерена организовать на мощностях сторонних предприятий.

Предполагается, что натрий-ионные аккумуляторы найдут применение в различных областях, в том числе в ИБП для дата-центров, медицинских учреждений и пр. Ещё одним преимуществом таких батарей перед литий-ионными изделиями является высокая температура возгорания — несколько сотен градусов Цельсия. Таким образом, повышается безопасность при эксплуатации.

Между тем оператор ЦОД Digital Edge планирует заменить литий-ионные аккумуляторы на своих площадках на «гибридные суперконденсаторы» Donghwa ES. Компания Kinetic Solutions получит для своего ЦОД в Аризоне (США) альтернативу резервными литий-ионным аккумуляторам — ванадиевые проточные редокс-батареи, разработанные британской Invinity Energy Systems. А FDK и ZincFive предлагают никель-цинковые аккумуляторы.

Как сообщает Data Centre Dynamics (DCD), оператор ЦОД Digital Edge в отчете ESG за 2024 год анонсировал партнерское соглашение с южнокорейской компанией Donghwa ES о разработке так называемого «гибридного суперконденсатора» (HSC) в качестве нового типа источника питания для своих ИБП, который может заменить традиционные литий-ионные аккумуляторы.

Из приведённого компанией описания технологии HSC можно заключить, что она представляет собой некий гибрид двухслойного конденсатора и литий-ионной батареи. HSC, по утверждению компаний, в сравнении с другими технологиями позволяет снизить износ отрицательного электрода, обеспечить зарядку за «считанные минуты» и получить повышенные термостойкость (до +65 °С), срок службы (15 лет) и надёжность (более 100 тыс. циклов перезарядки).

Источник изображения: Donghwa ES

Donghwa ES создала оригинальную концепцию технологии, а Digital Edge предоставила экспертные знания в области систем бесперебойного питания. Donghwa ES намерена коммерциализировать HSC для более широкого использования в промышленности в течение 2024 года. По словам Digital Edge, первоначальные испытания «оказались успешными» и теперь компания приступает к развертыванию HSC «в небольших масштабах» в своих новых ЦОД и только для некритических нагрузок, но перевод на эти батареи существующих объектов пока не планируется.

Компания Ippon анонсировала однофазные источники бесперебойного питания (ИБП) семейства Novus с чистой синусоидой на выходе. Утверждается, что устройства надёжно обеспечивают стабилизированное питание для важного оборудования. В серию вошли модели Novus 6K, Novus 6KL и Novus 10K с двойным преобразованием.

Первые две версии характеризуются полной мощностью 6 кВА и активной мощностью 5,4 кВт. Решения обладают высокой адаптацией к широкому диапазону входного напряжения и частот, включая CVCF (компенсацию коэффициента мощности). Это позволяет использовать ИБП в различных условиях, а также способствует снижению энергопотребления.

Источник изображений: Ippon

В свою очередь, модификация Novus 10K имеет полную мощность в 10 кВА и активную мощность в 9 кВт. Данное устройство предлагает высокий уровень надёжности, стабильности и эффективности, что «делает его отличным выбором для обеспечения бесперебойного электропитания в различных промышленных и коммерческих приложениях», говорит компания.

Решения Novus 6K и Novus 10K оборудованы необслуживаемыми герметичными свинцово-кислотными аккумуляторами. Время заряда с 0 % до 90 % составляет около 7 часов. Модификация Novus 6KL не имеет установленных батарей в комплекте.

Все новинки наделены дисплеем, который позволяет контролировать состояние ИБП и получать информацию о его работе, включая уровень заряда батареи, нагрузку, ошибки и предупреждения. Номинальное напряжение — 220/230/240 В. КПД в линейном режиме составляет 94 %, в режиме ECO — 98 %. Предусмотрена защита от короткого замыкания, от высоковольтных выбросов, а также от перегрузок в линейном режиме, режиме работы от батареи и режиме работы автоматического байпаса. Имеется интерфейс RS232. ИБП могут эксплуатироваться в температурном диапазоне от 0 до +40 °C. Устройства выполнены в соответствии со стандартом IP20.

Оператор дата-центров Digital Realty намерен реорганизовать систему питания своих ЦОД в Ирландии таким образом, чтобы та могла отдавать электричество в энергосети во время пиковых нагрузок. The Register сообщает, что это поможет сгладить нагрузки на энергосистемы, снизить выбросы углекислого газа и обеспечить операторам дополнительную выручку.

Один из крупнейших в мире операторов дата-центров работает с энергораспределяющей компанией Enel X, которая позволит сохранить стабильность сетей с помощью систем бесперебойного питания ЦОД. Это, например, даст возможность снизить зависимость от электростанций, работающих на ископаемом топливе в часы максимальных нагрузок. Digital Realty уже ранее реализовала подобный проект с помощью Enel X в Сиднее.

Только вокруг Дублина оператор ЦОД имеет девять объектов. Он утверждает, что аккумуляторы их ИБП прошли самые строгие проверки и одобрены для снабжения резервной энергией электросетей. Для начала в программе будут участвовать источники бесперебойного питания мощностью 6 МВт. Соглашение с Enel X позволит Digital Realty использовать по-новому использовать энергетические активы дата-центров, в числе прочего позволяя подключать к сети больше возобновляемых источниках энергии.

Источник изображения: israel palacio/unsplash.com

Ирландия уже получает 30–40 % энергии из возобновляемых источников, что имеет и негативные стороны. В частности, неизбежны перепады качества энергоснабжения из-за нестабильности работы ветряков и других подобных источников. В Digital Realty подчёркивают, что в таких ситуациях пригодится энергия ИБП дата-центров. В этом месяце оператор EirGrid объявил о снижении минимального числа больших генераторов на ископаемом топливе, которые должны работать в энергосети страны в любое время — с пяти до четырёх, в ответ на растущую доступность возобновляемой энергии.

Впрочем, Digital Realty не первой представляет подобную схему в Ирландии. Microsoft уже анонсировала внедрение интерактивной ИБП-технологии в собственном ЦОД в Дублине в середине 2022 года, она сотрудничает с Eaton и той же Enel X. Последняя служит агрегатором для объединения коммерческих источников энергии в «виртуальные электростанции». В прошлом году Microsoft объявила, что проект увенчался успехом и заявила о намерении масштабировать его на другие ЦОД по всей планете.

Энергия для ЦОД стала весьма обсуждаемой темой в последнее время, эксперты предупреждают, что рост ёмкости дата-центров на фоне взрывного спроса на ИИ-сервисы может привести к тому, что только в США ЦОД будет потребляться к 2030 году 20–25 % всей электроэнергии, а в Ирландии к 2026 году — около трети. Это уже привело к рационированию вычислительных ресурсов AWS.