В соответствии с принятой Google стратегией по углеродно-нейтральному статусу своих дата-центров, компания планирует к 2030 году полностью перейти на возобновляемые источники электроэнергии. Сложность перехода заключается в том, что многие такие источники работают не постоянно и зависят от погодных условий и времени суток. Google решает эту проблему, перемещая «подвижные» задачи между ЦОД в разных регионах в зависимости от текущего уровня доступности в них «зелёной» энергии.

К «подвижным» Google относит такие задачи, которые не критичны к задержкам или к требованиям национальных законодательств о суверенитете данных. Это, в первую очередь, кодирование, анализ и обработка мультимедийных файлов, загружаемых в YouTube, Google Photos и Gоogle Drive. А вот нагрузки клиентов Google Cloud остаются в том ЦОД, в котором они были запущены.

Фото: Google

Перемещение данных между дата-центрами в режиме реального времени требует сложного ПО и большого запаса пропускной способности. Распределение нагрузки между регионами происходит с помощью интеллектуальной платформы Google, которая составляет прогнозы на день вперёд: насколько сильно тот или иной ЦОД будет нуждаться в электроэнергии из традиционных источников, каковы средняя почасовая «углеродоемкость» местной электросети и ее изменения в течение дня.

На основе этих данных система перераспределяет нагрузку на ЦОД, расположенных в регионах с временным избытком «зелёной» энергии. При этом такие перемещения остаются прозрачными и незаметными для конечных пользователей — они могут продолжать выполнять необходимые им задачи (смотреть потоковое видео, загружать фотографии, пользоваться картами и т.д.) в обычном режиме.

Фото: Google

Google заявила, что поделится своей методологией и результатами работы с отраслью в ближайших научных публикациях. «Мы надеемся, что наши результаты вдохновят другие организации на развертывание собственных версий платформы, учитывающей углеродные выбросы, и вместе мы сможем стимулировать переход к экологически чистой энергетике во всем мире», — заявили в компании.

В прошлом году компания Microsoft также объявила о планах по снижению выбросов углекислого газа к 2030 году и начала отслеживать влияние на климат своих поставщиков, а Amazon и Apple закупили значительное количество возобновляемой энергии для своих центров обработки данных. Сама же Google пытается освоить новые источники «зелёные» энергии — геотермальные.

Производитель OCP-систем ITRenew объединил усилия с голландским облачным хостинг-провайдером Blockheating, чтобы предложить контейнеризированные дата-центры «всё-в-одном», которые поставляют ненужное тепло в теплицы.

Blockheating производит микро-ЦОД с жидкостным охлаждением, благодаря чему «мусорное» тепло может передаваться с водой (t°=65 °C) в близлежащие теплицы. В рамках партнёрства контейнеры будут укомплектованы стоечными серверами и системами хранения Sesame от ITRenew. Согласно совместному заявлению компаний, в Нидерландах имеется более 3700 га коммерческих теплиц.

Один микро-ЦОД может обогревать два гектара теплиц летом и полгектара зимой. Этого, по словам Blockheating, достаточно для выращивания тонны помидоров в год. Что более важно, тепло, выделяемое в виде отходов ЦОД, обходится намного дешевле природного газа, сжигаемого фермерами для обогрева теплиц.

Blockheating заявила о разработке «нового способа водяного охлаждения серверов», который делает его рентабельным. В 2019 году компания провела испытания тестового ЦОД мощностью 60 кВт в Венло, недалеко от границы с Германией (на фото выше). Сейчас решения Blockheating имеют мощность 200 уже кВт. Поскольку они охлаждаются жидкостью, это устраняет потребность в установке оборудования для кондиционирования воздуха и повышает энергоэффективность.

Blockheating

В свою очередь системы ITRenew Sesame, устанавливаемые в микро-ЦОД, используют б/у-оборудование гиперскейлеров вроде Facebook✴ и Microsoft. Таким образом, снижается стоимость покупки и владения, почти на четверть сокращаются выбросы CO₂ и объёмы электронного мусора, связанные с ИТ-индустрией.

Администрация Куинси (Массачусетс) планирует запустить летом следующего года установку по очистке сточных вод ЦОД при финансовой поддержке Microsoft. Основным пользователем установки будет корпорация, так как департамент экологии города сообщил, что именно её ЦОД способствуют слишком высокой концентрации минералов на существующих станциях очистки сточных вод.

Очищенная вода будет возвращаться в ЦОД для повторного использования. Microsoft управляет ЦОД мощностью в сотни мегаватт в своем кампусе площадью 270 акров (109 га) в западном Куинси.

Глава администрации города Пэт Хейли (Pat Haley) отметил, что финансирование строительства установки возложено полностью на Microsoft, так как уровень примесей в сточных водах её ЦОД превышает установленные нормы. По его словам, стоимость проекта исчисляется миллионами долларов.

В результате будет построено совершенно новое «Центральное сооружение для повторного использования сточных вод», «предназначенное специально для очистки воды, поступающей в результате обратной промывки системы охлаждения ЦОД, которую вы не можете отправить в другую систему очистки, потому что это нарушит процесс очистки», — сообщил Хейли.

Хотя Microsoft будет основным арендатором установки, мэрия будет поощрять подключение к системе очистки ЦОД других провайдеров, которым придётся оплачивать прокладку трубопроводов и нести другие стандартные операционные расходы. В числе владельцев дата-центров в этом районе Хейли назвал Intuit, Vantage и Yahoo, отметив при этом, что не все компании используют для систем охлаждения воду. Другие же используют воду для охлаждения четыре или пять раз, прежде чем слить её обратно в городские магистрали для очистки.

Microsoft сообщила, что успешно протестировала использование водородных топливных элементов для резервного питания своих серверов в центрах обработки данных. Это первый шаг к внедрению новых технологий, исключающих использование дизельного топлива в системах аварийного питания.

Водород хранился в резервуарах на трейлерах, припаркованных возле лаборатории в Солт-Лейк-Сити, штат Юта. Такой вариант хранения водорода был продемонстрирован в ходе эксперимента, но в дальнейшем планируется использовать стационарные резервуары. Microsoft намерена прекратить использование дизельного топлива к 2030 году в рамках своих инициатив по снижению вредных выбросов.

В эксперименте использовалась нагрузка в виде 10 стоек облачных серверов Microsoft Azure: в течение 48 часов использовалась 250-КВт система на топливных элементах. Такое время работы от топливных элементов выбрано не случайно, поскольку большинство перебоев в подаче электроэнергии длятся менее 48 часов.

Ранее для подобной задачи использовались шесть дизель-генераторов. Следующим шагом Microsoft планирует испытать систему резервного питания на топливных элементах мощностью 3 МВт, чтобы продемонстрировать как масштабируется система для больших дата-центров.

Дизельные генераторы на данный момент являются оптимальным выбором для большинства ЦОД, однако Microsoft стремится к сокращению выбросов углекислого газа и хочет полностью отказаться от дизельного топлива к 2030 году. Цель амбициозная, но достижимая. Пока основным препятствием к ее осуществлению является цена. Водород сам по себе до сих пор остается дорогим топливом, а его транспортировка и хранения обходятся еще дороже.

Следует также учесть, что водород более взрывоопасен, чем дизельное топливо, поэтому его хранение может стать большой проблемой для дата-центров, расположенных в крупных городах. Кроме радикальных мер по переводу аварийного питания дата-центров на водород, Microsoft рассматривает и более реальные альтернативы в виде питания генераторов от природного газа, который дает намного меньше выбросов, по сравнению с дизельным топливом, также рассматривается синтетическое дизельное топливо, которое при сгорании выделяет меньше углерода.

Проектами по созданию более экологичных источников питания занимаются и другие компании: Rolls-Royce и Daimler Truck AG разработают топливные элементы для ЦОД, а Keppel и Mitsubishi намереваются создать водородную электростанцию. Ещё одной альтернативой могут стать ёмкие аккумуляторы — оператор Switch для своего дата-центра в Неваде построит комплекс из солнечной электростанции мощностью 127 МВт и модулей Tesla MegaPack суммарной ёмкостью 240 МВт∙ч