В Министерстве энергетики США объявили о выделении $40 млн 15 вендорам и университетским лабораториям на создание технологий охлаждения, которые позволят расходовать на отвод тепла лишь 5 % от общего потребления энергии дата-центром. Как сообщает Network World, подведомственное министерству агентство Advanced Research Projects Agency–Energy (ARPA-E) инициировало программу COOLERCHIPS, в рамках которой и распределяются средства.

В агентстве считают, что в современных системах эффективность использования энергии (PUE) не должна превышать коэффициент 1,05 — из всей выделяемой ЦОД энергии не более 5 % должно тратиться на охлаждение. Хотя некоторые передовые дата-центры, использующие жидкостное или иммерсионное охлаждение, уже сегодня демонстрируют PUE соответствующего уровня, в большинстве случаев для ЦОД этот показатель, по данным Uptime Institute, в среднем составляет 1,55.

Фото: LiquidStack

В Министерстве подчёркивают, что основной целью программы является минимизация воздействие ЦОД на окружающую среду, чему и будут способствовать инвестиции. Суммы грантов для 15 получателей составляют от $1,2 млн для мелких компаний до $5 млн для бизнесов вроде NVIDIA. Деньги выделяются на разнообразные технологии охлаждения, преимущественно жидкостные, но в некоторых случаях речь идёт, например, и о новых конструктивных решениях самих ЦОД.

Например, компании Flexnode выделили $3,5 млн на разработку быстровозводимых дата-центров модульной конструкции для периферийных вычислений, которые можно будет собирать, как конструктор LEGO. Калифорнийскому университету в Дэвисе тоже выделят $3,5 млн — но уже на разработку «Комплексных модульных энергоэффективных решений для направленного охлаждения (HoMEDiCS) для периферийных вычислений». Конструкция HoMEDiCS обеспечивает теплоотвод от CPU и ускорителей с помощью контура жидкостного охлаждения и применения высокоэффективных, но недорогих теплообменников.

Наконец, NVIDIA получит $5 млн на комбинированную систему Green Refrigerant, для ультраэффективного экологичного охлаждения HPC-решений. В данном случае будет сочетаться прямое охлаждение чипов, а также одно- или двухфазное охлаждение со встроенными насосами и парожидкостным сепаратором.

Хотя сумма в $40 млн невелика в сравнении с десятками миллиардов долларов, выделенных в рамках т.н. « Закона о чипах», относительно недавно принятого в США для развития полупроводниковой отрасли, компании с удовлетворением принимают и такие средства. Кроме того, по мнению американских экспертов, США должны иметь конкурентоспособное решение для всех звеньев производственной цепочки, а полученные результаты в числе прочего могут пригодиться в государственном секторе и военной сфере.

Помимо принимаемых в всём мире мер по снижению PUE, ищутся и другие способы сохранения окружающей среды. Например, в апреле поступили данные о том, что Евросоюз поставит на учёт крупные ЦОД и в рамках Директивы по энергетической эффективности (EED) не только обяжет операторов ЦОД в Евросоюзе обеспечить свободный доступ к данным о воздействии их проектов на окружающую среду, но и заставит некоторые ЦОД отдавать избыточное тепло со своих площадок на нужды общества.

Британская компания Kao Data, специализирующаяся на HPC-платформах и облачных сервисах, объявила о планах по строительству крупного дата-центра в Манчестере. Этот ЦОД обеспечит мощность до 40 МВт, а начало его коммерческой эксплуатации запланировано на 2025 год.

Для строительства дата-центра выбрана бывшая промышленная зона в Кенвуд-Пойнт площадью приблизительно 39 тыс. м². На территории комплекса расположатся девять залов для оборудования. Инвестиции в проект оцениваются в £350 млн, или приблизительно $440 млн.

Предполагается, что объект получит сертификацию OCP Ready и NVIDIA DGX Ready. Площадка предоставит эффективную инфраструктуру для НРС-задач и проектов в области ИИ. Коэффициент PUE нового ЦОД заявлен на уровне 1,2. Питание дата-центр будет на 100 % получать от возобновляемых источников. Для резервных генераторов планируется применение гидрированного растительного масла (HVO) вместо традиционного дизельного топлива. Кроме того, при проектировании ЦОД учитывается возможность утилизации выделяемого тепла.

Источник изображения: Kao Data

Дата-центр в Манчестере станет первой площадкой Kao Data уровня Tier II в Европе. «Мы считаем, что наш объект установит новый стандарт для устойчивых дата-центров в регионе и обеспечит часть базовой инфраструктуры, которая поддерживает как передовые вычислительные кластеры Северной Англии, так и стремление правительства Великобритании стать технологическим и экономическим центром НРС и ИИ», — заявляет Kao Data.

Компания Gartner опубликовала свежий прогноз по развитию дата-центров. Аналитики полагают, что к 2027 году приблизительно 75 % операторов ЦОД во всём мире внедрят программу устойчивого развития инфраструктуры, что поможет оптимизировать затраты и повысить эффективность работы.

Выводы Gartner базируются на результатах опроса 221 компании в Северной Америке, Европе и в Азиатско-Тихоокеанском регионе. Исследование проводилось во второй половине 2022 года.

Источник изображения: Microsoft

Выяснилось, что ключевыми преимуществами от реализации стратегии устойчивого развития в сегменте дата-центров являются снижение затрат до 60 % — прежде всего благодаря увеличению срока эксплуатации оборудования с трёх до пяти лет. Ещё одно преимущество — оперативное внедрение инновационных решений: например, могут быть использованы специализированные средства телеметрии для отслеживания энергопотребления и повышения эффективности работы дата-центра. Кроме того, улучшается управление рисками и сокращается их влияние на бизнес-процессы.

Согласно результатам опроса, более 85 % бизнес-лидеров согласны с тем, что устойчивое развитие — это инвестиции, которые обеспечат стабильное функционирование ЦОД и защиту от сбоев. Среди других преимуществ внедрения программ устойчивого развития названы улучшение репутации бренда, повышение эффективности использования доступных ресурсов, более высокий уровень удовлетворённости клиентов, снижение негативного воздействия на окружающую среду, повышение выручки и чистой прибыли и пр.

Перфторалкильные и полифторалкильные вещества (PFAS, «вечные химикаты»), вероятно, представляют угрозу для здоровья людей, хотя их вредоносность по многим параметрам пока не получила документальных подтверждений. Тем не менее, как сообщает портал HPC Wire, PFAS привлекают всё больше внимания регуляторов, а принятые против них в ЕС меры грозят всей полупроводниковой индустрии. Теперь этими веществами заинтересовались и американские регуляторы, включая Агентство по охране окружающей среды США (EPA), что может привести к изменению перспектив развития HPC-индустрии.

Дело в том, что PFAS используются в двухфазных системах погружного охлаждения. В частности, речь идёт о жидкостях Novec и Fluorinert компании 3M, также применяемых при выпуске полупроводников и в других сферах. В конце 2022 года 3M заявила, что намерена полностью отказаться от их производства уже к 2025 году и уже остановила крупнейший завод по их выпуску в Бельгии. Действия регуляторов и отказ 3M от производства может привести к серьёзным изменениям в HPC-индустрии, поскольку поставит под угрозу бесперебойность поставок необходимых компонентов и материалов.

Источник изображения: 3M

Но есть и другие факторы. Так, крупные международные производители СЖО будут ориентироваться на страны с наиболее жёсткими регуляторными нормами, даже если на других рынках условия более благоприятны. А крупные заказчики вроде Google и Microsoft, декларирующие достижение определённых целей по защите окружающей среды, могут отказаться от PFAS просто из-за репутационных рисков, даже если PFAS будут вполне легальны. По мнению экспертов Motivair, ужесточение контроля за PFAS может представлять угрозу широкомасштабному распространению технологий двухфазного погружного охлаждения.

Впрочем, далеко не все уверены, что новые ограничения могут изменить тренды на рынке HPC, поскольку многие игроки здесь применяют, по их словам, эффективные и безопасные системы на основе других технологий СЖО и химикатов. Как сообщает DataCenter Dynamics, по данным производителя иммерсионных СЖО LiquidStack, большее влияние ограничения на использование PFAS могут оказать на полупроводниковую отрасль, где подобные вещества широко применяются в процессе производства. В компании утверждают, что имеется немало альтернатив жидкостям 3M, хотя как минимум некоторые из них тоже являются PFAS.

Провайдер облачных услуг Civo сообщил о сотрудничестве с компанией Heata с целью обеспечения горячей водой домов в Великобритании за счёт отвода тепла от размещённых локально серверов, подключённых к системам отопления. Heata позиционирует себя как разработчик инновационной экологически чистой распределённой вычислительной сети, которая использует «мусорное» тепло, генерируемое при обработке вычислительных нагрузок, для нагрева воды.

Компании планируют запустить совместный пилотный проект, в рамках которого клиентам Civo будет предоставлена возможность опробовать облачные нагрузки в сети Heata. Компании заявили, что это позволит клиентам Civo обеспечить тех, кто столкнулся с нехваткой топлива, бесплатной горячей водой.

Источник изображения: Heata

Компактные серверы Heata (36 × 28 см) устанавливаются на внутридомовых бойлерах. Заказчики платят Heata за обработку своих облачных нагрузок на этих серверах (в пакетном режиме), а отводимое от них тепло используется для нагрева воды в бойлере. Работа системы увязана с существующими системами отопления. Бойлеры были протестированы в сотрудничестве с British Gas. Один такой блок позволяет сократить выбросы углекислого газа на 1 т в год.

В настоящее время Heata вместе с Innovate UK занимается определением домов, где будет установлено вычислительное оборудование. Концепция «цифровых бойлеров» не нова. Наиболее известна такими решениями компания Qarnot из Франции, которая недавно привлекла €35 млн инвестиций. А вот компания Nerdalize, занимавшаяся производством «вычислительных» радиаторов, обанкротилась в 2019 году.

Google раскрыла объёмы потребления воды своих ЦОД. На этот шаг компания пошла после судебного процесса между местной газетой The Oregonian и властями Даллеса (штат Орегон), которые пытались сохранить данную информацию в секрете. В прошлом году The Oregonian затребовала данные о водопотреблении у Google, но не получила их и обратилась к городским властям. Муниципалитет отказался предоставлять эту информацию, объявив её коммерческой тайной, после чего газета подала к нему иск. В итоге городским властям пришлось пойти на попятную.

Выяснилось, что в течение 2021 года на объектах поисковой компании в Даллесе было израсходовано около 1,2 млрд л воды, что гораздо меньше по сравнению с 3,8 млрд л, израсходованными инфраструктурой ЦОД Google в Каунсил-Блаффсе (штат Айова). В целом в 2021 году потребление воды на объектах Google в США составило 12,4 млрд л, а за пределами США — 4,4 млрд л. Сама компания считает, что это не так уж и много, утверждая, что общее годовое потребление воды её дата-центрами сопоставимо с расходом воды на обслуживание 29 полей для гольфа на юго-западе США.

Google уточнила, что речь идёт о питьевой воде и указанные объёмы не включают воду из других источников, например, морскую воду. По данным The Oregonian, потребление воды ЦОД Google в Даллесе почти утроилось за последние пять лет и теперь составляет более четверти всего объёма воды, используемой в городе. Эти цифры будут расти, поскольку компания планирует построить в городе ещё два ЦОД. Следует также отметить, что Даллес находится в засушливом регионе и здесь наблюдается пик многолетней засухи.

Изображение: Google

Исполнительный директор некоммерческой правозащитной группы WaterWatch Джон ДеВоу (John DeVoe) заявил, что увеличение потребления ЦОД воды в два или три раза в течение следующего десятилетия может иметь серьёзные последствия для обитателей водоёмов и других водопользователей в районе Даллеса. Он отметил, что потребление воды в городе удвоилось с 2002 по 2021 год, что поставило под угрозу протекающую здесь реку и отдельные виды обитающих в ней рыб. ДеВоу уточнил, что на долю Google приходится до 29 % всего городского потребления воды.

В свою очередь, Google и городские власти заявили, что заключённый контракт учитывает потребности города в воде и что компания обязуется выделить $28,5 млн на модернизацию систем поставки воды. Кроме того, она передала городу права на использование воды на своих промышленных землях в обмен на большее количество воды из городских резервуаров. Город обязался предоставить Google больше воды для новых ЦОД, начав перекачку не использовавшихся ранее подземных вод.

Понимая, что у общественности растёт обеспокоенность по поводу значительных объёмов расхода воды ЦОД, технологические компании весьма неохотно делятся такой информацией. Согласно исследованию Uptime Institute, лишь около половины компаний сообщает об использовании воды или выбросах углекислого газа в ЦОД.

Как сообщает DataCenter Dynamics, американская продовольственная компания Cargill разработала жидкость NatureCool 2000 для погружных СЖО, которая является более экологичной альтернативой для составов, полученных в результате перегонки углеводородов, поскольку на 90 % состоит из растительных масел. Разработчики подчёркивают, что, поскольку она получена из растений с естественным образом «связанным» углеродом, её можно назвать углеродно-нейтральной. Кроме того, новинка является биоразлагаемой.

Источник изображения: Robert Anderson/unsplash.com

При этом показатели NatureCool 2000 не только не уступают самым передовым синтетическим альтернативам, но и превосходят их по теплоотдаче на 10 %. Кроме того, жидкость соответствует всем необходимым стандартам безопасности. В частности, говорится о том, что температура вспышки составляет 325°C, а сама жидкость гаснет после устранения источника высокой температуры, тогда как традиционные синтетические жидкости в этом случае могут продолжать гореть.

Источник: Cargill

Известно, что Cargill уже присоединилась к инициативе Open Compute Project, причём члены команды продовольственной компании принимают активное участие в развитии спецификаций погружных СЖО. Cargill постепенно осваивает нишу продуктов для ЦОД, хотя пока подобный профиль деятельности не является основным для компании.

Дизель-генератор — неотъемлемая часть подсистемы резервного питания любого серьёзного ЦОД, но по природе своей он не может похвастаться нейтральностью выхлопа. Многие ищут традиционным генераторам замену, и в их числе Microsoft. На днях компания сообщила, что ей удалось достичь важной вехи в освоении водородных топливных элементов, которые, по замыслу Microsoft, и должны заменить традиционные дизель-генераторы в принадлежащих ей центрах обработки данных.

Компания начала тестирование новой генераторной станции мощностью 3 МВт, построенной на базе топливных ячеек с протонообменной мембраной (PEM). Она способна обеспечивать питание 10 тыс. серверов. С топливными элементами компания экспериментирует давно, ещё с 2013 года, но более ранние разработки использовали природный газ и не по факту не являлись такими уж экологичными.

Тестовая станция мощностью 3 мВт. Источник: Microsoft/John Brecher

Разработать водородные PEM-ячейки компании удалось в сотрудничестве с Plug Power. В течение нескольких недель июня компании совместно протестировали прототип генератора нового поколения. Новая система, выбрасывающая в атмосферу лишь нагретый водяной пар, сработала успешно, так что Plug Power уже работает над созданием коммерческой версии системы.

Протонообменная мембрана: конструкция и принцип действия. Источник: Encyclopedia Britannica

Первый же экземпляр будет установлен научно-исследовательском центре Microsoft, но пока конкретных сроков пока озвучено не было. У IT-гиганта большие надежды на подобные технологии: к 2030 году компания планирует обновить системы резервного питания во всех своих ЦОД.

В работе система выделяет только горячий водяной пар. Источник: Microsoft/John Brecher

Правда, в полной экологичности водородных топливных элементов есть сомнения: работают они без вредных выбросов, но само их производство может оказаться далеко не таким чистым, как эксплуатация. Тем не менее, администрация США одобрила план стоимостью $8 млрд по развитию производства водорода в рамках программы альтернатив ископаемому топливу. В Европе есть аналогичные инициативы — как совсем скромные (€2,5 млн), так и весьма крупные (€1 млрд).

Группа Climate Neutral Data Centre Pact (CNDCP), объединяющая 90 % европейских операторов ЦОД, предложила добровольно снизить потребление воды до 400 мл на 1 кВт·ч к 2040 году и добиться углеродной нейтральности намного раньше 2050 года. Соответствующая цель уже поставлена ЕС, но операторы намерены добиваться её без законодательного принуждения и с опережением графика, — сообщает Data Center Dynamics.

Хотя использование воды способно оказать значительное влияние на экологию, этот фактор часто недооценивают, учитывая только расход энергии. При этом многие ЦОД активно используют воду для охлаждения оборудования, благодаря чему снижается расход всё той же энергии, но растут затраты самой жидкости, что имеет критическое значение для некоторых регионов.

Источник изображения: Christian Lue/unsplash.com

Группу CNDCP сформировали в 2021 году с намерением достичь углеродной нейтральности европейских ЦОД к 2030 году, а также обеспечить достойный ответ прочим экологическим вызовам, в том числе снизить расход воды. Для оценки эффективности использования воды используется коэффициент WUE, который отражает расход воды на каждый затраченный киловатт·час электричества. Например, исследование 2016 года показало, что на тот момент WUE для ЦОД в США составлял в среднем 1,8 л/кВт·ч.

Цели поставлены с учётом жизненного цикла уже действующих систем охлаждения, поскольку их немедленная массовая замена может принести больше вреда, чем пользы из-за ущерба экологии в процессе производства самих систем. Поэтому в CNDCP заявили, что все 74 оператора ЦОД, участвовавшие в заключении пакта, добьются потребления не более 400 мл/кВт·ч только к 2040 году. Такой показатель вывели с учётом разницы технологий, климатических и иных условий, характерных для тех или иных ЦОД.

Источник изображения: Google

Отдельные участники рынка уже заявили о намерении добиться положительного водного баланса для своих дата-центров — ЦОД будут отдавать больше чистой воды, чем потреблять. Так, Meta✴ и Microsoft планируют добиться этой цели к 2030 году. Последняя также начала устанавливать станции для очистки сточных вод ЦОД. А вот Google отметилась тем, что пыталась всеми возможными способами скрыть расход воды своими дата-центрами даже от властей.

Помимо ограничения расхода воды, подписанты CNDCP предложили ввести и другие цели для дата-центров. Например, уже сформированы две рабочие группы для подготовки к переходу на «циркулярную экономику» со вторичным использованием материалов и переработкой различных ресурсов. В частном порядке аналогичную инициативу уже несколько лет развивает Microsoft в рамках проекта Circular Center.

Жители Северной Вирджинии всё более и более недовольны распространению дата-центров гиперскейл-класса и готовы активно противостоять их строительству. По данным DataCenter Dynamics, вслед за жителями округа Принс-Уильям (Prince William), жалующихся на невыносимый уровень шума ЦОД Amazon, обитатели округа Фокир (Fauquier) потребовали от властей запретить строительство дата-центра той же компании, которая за последний десяток лет вложила в местные ЦОД более $35 млрд.

Примечательно, что Северная Вирджиния десятилетиями является едва ли не крупнейшим хабом для строительства дата-центров в мире, последовательно привлекающим новые компании, объекты и инвестиции. Изначально ЦОД концентрировались преимущественно в округе Лаудон, а теперь распространяются на территорию округов Калпепер (Culpeper), Фокир и Принс-Уильям, жители которых начали вести организованную борьбу с инициативами IT-гигантов и местных властей.

Фото: Taylor Vick / Unsplash.com

В наиболее «пострадавшем» округе Лаудон предложили новые правила зонирования для дата-центров, определяющих, где будущие ЦОД можно строить так, чтобы не побеспокоить местных жителей. Кроме того, предложено пересмотреть экологические стандарты строительства и допустимого уровня шума. Ожидается, что в определённых местах будет прекращено и одобрение строительства ЦОД в ускоренном порядке.

Жители округа Калпепер подали в суд, требуя аннулировать разрешение на перезонирование и развитие ЦОД Amazon. В округе Фокир Amazon уже купила более 16 га земли, подала заявку на строительство нового дата-центра и договорилась с местной энергосбытовой компанией Dominion Energy. Изначально местные жители протестовали против строительства 230-кВ линий электропередач над их домами, но потом поняли, что они вообще не понадобятся, если дата-центра не будет.

Местных жителей беспокоит не только экология и комфортность окружающей среды, но и экономика — скупка земли для ЦОД поднимает её цены. Кроме того, всё чаще задаётся вопрос, почему налоги для жителей не падают по мере развития дата-центров. О полном отказе от ЦОД речь не идёт, поскольку они обеспечивают около трети местных налоговых поступлений.