Неопределённость на энергетическом рынке Европы вынуждает крупных потребителей электроэнергии задуматься о её бесперебойных поставках в случае форс-мажорных обстоятельств. Как сообщает DataCenter Dynamics, немецкий оператор Deutsche Telecom начал внедрять новые энергохранилища в рамках масштабного проекта общей ёмкостью 300 МВт·ч. Внедрение началось с головного офиса Deutsche Telecom в Мюнхене и дочерней компании Power & Air Solutions (1 МВт, 6 МВт·ч).

Руководство компании подчёркивает необходимость инвестиций в энергохранилища на фоне энергетических вызовов в Европе. В компании считают, что ключом к переходу на «зелёную» энергетику являются именно аккумуляторные энергохранилища, позволяющие пополнять запасы даже из нестабильных источников. Пока неизвестно, намерена ли Deutsche Telecom применять технологии только для энергоснабжения офисов или они будут использоваться и для критической инфраструктуры.

Pixii PowerShaper. Источник изображения: Pixii

Говорится об использовании модульного контейнерного оборудования PowerShaper компании Pixii. Каждый из модулей обеспечивает мощность до 50 кВт, но компания предлагает широкий спектр вариантов хранилищ мощностью от 10 кВт до 1 МВт. Подобные модульные решения способны применять или литий-железо-фосфатные (LiFePO₄, LFP), или литий-никель-марганец-кобальт-оксидные (LiNi_xMn_yCo_zO₂, Li-NMC) аккумуляторы. Известно, что системы АКБ общей ёмкостью в 300 МВт·ч планируется развернуть к 2030 году, а первые 60 МВт·ч будут развёрнуты уже до конца 2023 года.

По «зелёному» пути идут и другие европейские бизнесы родственного профиля. Так, финский телеком-оператор Elisa получил правительственный грант на создание «виртуальной электростанции», состоящей из разбросанных по стране энергохранилищ общей ёмкостью 150 МВт·ч и управляемых с помощью ИИ. А Omdia отмечает, что операторы ЦОД готовы интегрировать свои ИБП с энергосетями. Пилотные проекты такого рода есть, например, у Google, Microsoft и Telia.

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.

Оператор дата-центров Princeton Digital Group (PDG) приобрёл сертификаты возобновляемой энергии (REC) из геотермальных источников. Как сообщает DataCenter Dynamics, компания приобретает их для трёх ЦОД в Индонезии и на фоне того, что страна уделяет мало внимания «зелёной» энергетике, новая инициатива поможет внести весомый вклад в обеспечение экобезопасности. Сертификаты приобретаются у государственного поставщика энергии PLN, в качестве компенсации за эксплуатацию ЦОД в Джакарте, Бандунге и Пеканбару.

REC покрывают выработку энергии на геотермальном поле Камоджанг — здесь работают мощности компании Pertamina. Подчёркивается, что приобретаемые сертификаты имеют международное признание и соответствуют актуальным международным требованиям. Впрочем, экспертами часто указывается, что лучшим решением для бизнеса является заключение соглашений о покупке энергии (PPA), в рамках которых напрямую спонсируется генерация возобновляемой электроэнергии.

Источник изображения: PDG

По мнению некоторых специалистов по безопасности окружающей среды, REC, использующиеся во многих случаях для формального обеспечения нулевых углеродных выбросов ЦОД, на деле не дают права заявлять об использовании на 100 % возобновляемой энергии, поскольку потребляемое в этом случае электричество фактически может быть получено из любых источников и компенсируется за счёт «зелёной» энергетики лишь косвенно.

PDG в 2019 году приобрела 70 % доли в ЦОД индонезийского телеком-оператора XL Axiata, в результате чего получила пять дата-центров и уже построила ещё один объект мощностью 22 МВт в Джакарте. По словам представителей PDG, сертификаты компенсируют углеродный выброс нескольких ЦОД компании и демонстрируют клиентам приверженность оператора «зелёным» ценностям. Ожидается, что все её ЦОД будут обеспечены экобезопасной энергии уже к 2030 году.

Тем не менее, на фоне общих индонезийских показателей инициатива PDG выглядит довольно прогрессивно, поскольку страна числится в списке мониторинговой группы Climate Action Tracker (CAT) как принимающая «крайне недостаточные» меры для борьбы с углеродными выбросами. Более того, она всё увеличивает потребление угля в энергетике, а «углеродной нейтральности» намерена добиться только к 2060 году. В CAT уверены, что страна могла бы достичь этой цели на 10 лет раньше.

Компания Amazon, по сообщению The Register, планирует перевести некоторые из своих американских дата-центров в Орегоне на топливные элементы, работающие на природном газе. Это позволит частично решить энергетические проблемы, с которыми облачный провайдер столкнулся в этом регионе.

Отмечается, что у Amazon в Орегоне возник конфликт с землевладельцами, которые возражали против того, чтобы высоковольтные линии электропередачи (ЛЭП) пересекали их территории. Кроме того, в начале текущего года сообщалось, что этот штат намерен резко ужесточить требования по выбросам CO₂ для ЦОД. Причём считается, что именно Amazon является одним из главных источников парниковых газов.

Как теперь стало известно, Amazon планирует установить топливные элементы мощностью около 75 МВт в трёх ЦОД (3×24,3 МВт) с возможностью расширения до четырёх дополнительных площадок в будущем. Такие системы позволят генерировать энергию на месте, что избавит Amazon от необходимости прокладки ЛЭП, и будут использоваться в качестве основного источника энергии. Однако при использовании природного газа побочным продуктом по-прежнему останется CO₂, что может вызвать недовольство властей. Впрочем, в перспективе установки могут быть переведены, например, на биогазы, получаемые от сельского хозяйства.

Источник изображения: Amazon

Согласно отчёту об устойчивом развитии Amazon, в 2021 году выбросы CO₂ компании поднялись на 18 %. В 2022 году Amazon анонсировала в 11 странах 133 новых проекта по выработке возобновляемой энергии суммарной мощностью 8,3 ГВт, поставивив очередной рекорд. Всего у компании есть 401 такой проект, из которых 164 приходится на солнечные и ветряные электростанции, а ещё 237 касаются размещения солнечных панелей на крышах. Amazon намерена получать от них до 56,881 ГВт·ч ежегодно. Компания рассчитывает стать углеродно-нейтральной к 2040 году, а полностью перейти на обеспечение своих потребностей в энергии из возобновляемых источников к 2025 году.

В своё время компания Microsft поставила перед собой задачу добиться к 2030 году использования 100 % возобновляемой энергии. Тем не менее, как сообщает The Register, даже недавнее соглашение с южнокорейской Hanwha Qcells о строительстве солнечных электростанций на 2,5 ГВт в США вряд ли позволит добиться подобных показателей. Суммарно к концу прошлого года компания заключила PPA на 10 ГВт.

Соглашение с Qcells предусматривает разработку, закупку и строительство солнечных электростанций используя т.н. PPA — соглашений о покупке электроэнергии. Это своеобразные «индульгенции», позволяющие оплачивать производство «зелёной» энергии в пределах региона, где они функционируют. PPA предусматривает, что компания будет покупать энергию из указанного источника по фиксированной цене в течение 10–20 лет. Примечательно, что компании редко заключают прямые соглашения со строителями станций, обычно пользуясь услугами посредников.

Источник изображения: Andreas Gücklhorn/unsplash.com

Преимуществом для облачного гиганта является то, что Hanwha Qcells не имеет отношения к китайским производителям, для которых в США наступили не лучшие времена. Одна из основных проблем в том, что Microsoft представляет собой громоздкую структуру с более 200 офисов и 60 облачными регионами. Только для одного среднестатистического региона вполне обычно потребление 50‒60 МВт, а по мере того, как на рынок поступают всё более мощные чипы, энергопотребление будет только расти.

Источник изображения: veeterzy/unsplash.com

Microsoft уже отказалась от кредитов на возобновляемые источники энергии (RCA) в пользу PPA. В компании утверждают, что последние предпочтительнее, поскольку гарантируется, что возобновляемая энергия генерируется для той же энергосети, где она потребляется. Тем не менее, стоит отметить лукавство подобного т.н. «зелёного камуфляжа». Сама компания и её мощности могут потреблять немного энергии, а непосредственные выбросы парниковых газов могут быть невелики. Однако в расчётах редко учитываются выбросы Scope 2 и выше, которые образуются в цепочке поставок.

Согласно последнему докладу Microsoft, большинство выбросов в объёме 13,7 млн метрических тонн CO₂ (2021 год) связаны с покупкой или продажей продуктов и сервисов, транспортировкой, использованием этих продуктов в течение их жизненного цикла. Другими словами, многое зависит не только от Microsoft, но и от её партнёров и клиентов. Хотя компания заявила, что её первичные выбросы упали в 2021 году на 16,9 %, общие выбросы, связанные с работой компании, на самом деле увеличились почти на 23 %, что, по информации Microsoft, обусловлено ростом облачного бизнеса и продаж соответствующих сервисов.

План, предусматривающий обеспечение 15 % всех потребностей Сингапура в электроэнергии благодаря солнечным элементам питания, расположенным в Австралии, потерпел неудачу. Как сообщает The Register, не так давно его главным сторонником выступал глава компании Atlassian, планировавший проложить для передачи электричества кабель протяжённостью 4 000 км по дну океана. Это позволило бы решить проблемы с дефицитом энергии и, в частности, не упустить «представляющийся раз в жизни» шанс стать мировым хабом для дата-центров.

Проект Australia-Asia PowerLink (AAPL) предусматривал создание конструкций циклопического масштаба. В частности, в Австралии должны были построить в пустынной местности 120 км² солнечных панелей, способных отдавать 3,2 ГВт энергии, которая накапливалась бы в гигантском аккумуляторе, а уже потом отправлялась бы в Сингапур. Ожидалось, что проект обойдётся примерно в $21 млрд. Он привлёк более $150 млн инвестиций, а для его реализации была сформирована компания SunCable.

Источник: SunCable

Регулятор Infrastructure Australia признал проект «готовым к инвестициям» летом 2022 года, а уже в октябре сингапурские потребители подписали обязательства закупать столько энергии, сколько вообще возможно. При этом, несмотря на необычность проекта, отдельные его составляющие не выглядели такими уж фантастическими: по дну океана проложены сотни тысяч километров кабелей, крупными солнечными электростанциями никого не удивить, а первая крупная АКБ появилась именно в Австралии.

Однако в ходе разработки проекта выяснилось, что солнечная электростанция и энергохранилище должны стать самыми крупными в мире, а главное, кабель от Австралии до Сингапура будет невероятно дорогим. Для прокладки пришлось бы создать специальные корабли — на пути лежат глубокие участки, нефтепроводы, многочисленные линии связи, а также «самые опасные в мире для кабельных систем воды». Кроме того, специалисты утверждают, что кабель будет невозможно починить в случае обрыва. А обрывы в этом регионе случаются регулярно из-за высокой тектонической активности на некоторых участках пути.

На прошлой неделе SunCable объявила, что в компании вводится т.н. «добровольная администрация» — процедура во многом похожа на банкротство. В компании заявили, что не удалось добиться совпадения целей всех акционеров относительно будущей деятельности и даже структуры финансирования. Известно, что один из акционеров также инвестирует в водородные проекты, поэтому, возможно, он намеревался заниматься электролизом и переправлять в Сингапур просто водород.

Власти Германии намерены законодательно обязать использование избыточного тепла дата-центров в местных отопительных системах. Однако представители индустрии относятся к инициативе весьма скептически. Как сообщает DataCenter Knowledge, теоретически подобные инновации способны снизить углеродный выброс, на практике же выясняется, что потенциальные потребители подобного тепла просто не желают его принимать. Эксперты подчёркивают — если закон примут без важных изменений, многие дата-центры могут столкнуться с непреодолимыми проблемами, а новые проекты, возможно, будут уже не столь привлекательны для реализации в Германии.

Избыточного тепла ЦОД в Германии довольно много, поскольку количество дата-центров в стране велико. Именно поэтому местные власти намерены принять в свете энергетического кризиса законы, обязывающие ЦОД передавать тепло в местные отопительные системы. Принуждение к использованию подобного тепла в результате может отпугнуть потенциальных IT-инвесторов. В рамках законопроекта предусматривается использование как минимум 30 % тепла новых ЦОД к 2025 году.

Источник изображения: geralt/pixabay.com

Проблема в том, что такое «мусорное» тепло не соответствует критериям отопительных систем и ему трудно найти какое-то масштабное применение в муниципальных коммунальных сетях — как минимум придётся закупать специальные тепловые насосы, чтобы поднять температуру носителя, что только повысит расход энергии и лишь увеличит углеродный выброс. Хотя операторы ЦОД готовы делиться теплом, тратить деньги на донагрев для систем отопления никто не хочет, пока это экономически нецелесообразно.

Источник изображения: Bloomberg

Обновление и обслуживание такой инфраструктуры для сотен германских ЦОД может обойтись в €680–730 млн в ближайшие десятилетия. Хотя представители отрасли выражают готовность участвовать в отопительных проектах, предлагается разделить ответственность с коммунальными службами, которых необходимо обязать принимать часть избыточного тепла. Эксперты также не исключают, что поставка тепла ЦОД может стать целесообразнее в случае применения новых технологий охлаждения, позволяющих сохранять более высокие температуры при передаче тепла жилым массивам.

Немецкая ассоциация коммунальных служб, например, прямо заявляет, что использование низкотемпературного тепла сложно и дорого. Впрочем, именно поэтому власти предлагают размещать новые ЦОД вблизи объектов, готовых принимать тепло, вроде плавательных бассейнов, а операторы должны дополнительно рассматривать строительство локальных систем отопления, установку тепловых насосов и соответствующей энергоинфраструктуры.

Американская компания GenH2, занимающаяся топливными инфраструктурными проектами, разработала удобную мобильную установку для доставки водорода. Как сообщает DataCenter Dynamics, контейнер размером с трейлер способен выдавать от 2 до 20 кг H₂ ежедневно. Установка LS20 годится и для сжижения, и для хранения готового топлива. Она оснащена цистерной ёмкостью 400 л.

Такое решение способно служить резервным источником энергии, способным производить до 20 кг жидкого водорода — это приблизительно эквивалентно 2400 мДж или 666 кВт·ч, что достаточно для резервного энергоснабжения. LS20 нуждается во внешнем источнике сырья и может питаться от портативного генератора или другого источника электроэнергии. Задействована система захвата и возврата испаряющегося газа, а для предотвращения катастроф LS20 имеет датчики кислорода, пламени, а также конструкцию, позволяющую контролировать давление, и, конечно, систему аварийной вентиляции.

Источник: GenH2

Цистерна для жидкого водорода может отсоединяться для транспортировки, но имеются и ультралёгкие компактные ёмкости, которые можно использовать в автомобилях, грузовиках и беспилотниках. Компания предлагает и более масштабные решения, рассчитанные на 100 и даже 1000 кг топлива. В GenH2 заявляют, что технология была разработана при непосредственном участии NASA и обеспечивает новый источник сырья для современной «водородной» экономики. В частности, установка, благодаря своей мобильности, может применяться во всевозможных пилотных проектах, а также для тестирования систем питания ЦОД.

Хотя бизнес-среда для деятельности ЦОД в американском штате Орегон считается весьма благоприятной, местные законотворцы подготовили проект, устанавливающий жёсткие экологические стандарты. Как сообщает DataCenter Dynamics, за нарушение новых правил предусмотрены санкции, значимые даже для гиперскейлеров. В законопроекте предусмотрены требования для потребляющих много энергии объектов по снижению выбросов парниковых газов с привязкой к объёмам использованного электричества.

Так, «базовый уровень выбросов» оценивается в 0,428 метрической тонны CO₂ на 1 МВт·ч. ЦОД и криптомайнеры должны снизить выбросы на 60 % в сравнении с этим уровнем к 2027 году, на 80 % — к 2030 году, на 90 % — к 2035 году. Наконец, к 2040 году выбросов не должно быть вовсе (эта же цель поставлена местным коммунальным службам). Законопроект предусматривает штраф в размере $12 тыс./день за каждый лишний МВт·ч, а также отмену налоговых льгот и другие санкции. Кроме того, операторы должны ежегодно отчитываться Департаменту качества окружающей среды Орегона.

Орегон. Источник изображения: Cristofer Maximilian/unsplash.com

Под удар потенциально попадают ЦОД Amazon, Apple, Google, Meta✴ и Twitter, давно обосновавшиеся в штате благодаря налоговым льготам, введённым ещё в 1980-е годы. По имеющимся данным, только Amazon, Apple, Facebook✴ и Google сэкономили $650 млн на подобных льготах. Правда, «налоговые каникулы» Google истекли в конце 2022 года, спустя 15 лет после их начала. По данным The Register, под исключение из общего правила попадают малые операторы.

Amazon является одним из главных «подозреваемых» — выбросы CO₂ на каждый МВт·ч с момента её прибытия в 2010 году на территорию обслуживания Umatilla Electric Cooperative выросли на 543 %. Компания отказалась прокомментировать законопроект и рассказывать о планах развития в регионе, но заявила, что к 2025 году намерена перейти на 100 % возобновляемую энергию, а сейчас её ЦОД имеют на 88 % меньший углеродный выброс, чем среднестатистический корпоративный дата-центр в США. Не исключено, что Amazon прибегнет к т.н. «зелёному камуфляжу», допускающему инвестиции в экопроекты в обмен на формальное признание снижения углеродных выбросов.

Потребляющие немало энергии дата-центры уже неоднократно вызывали озабоченность властей всех стран и защитников природы — в основном они используют энергию, получаемую за счёт ископаемого топлива. Как сообщает The Register, в докладе Omdia эксперты предлагают рассмотреть в качестве альтернативы другим видам энергии т.н. малые модульные реакторы (ММР).

По данным МАГАТЭ, модульные реакторы способны вырабатывать от десятков до сотен мегаватт — это делает их вполне приемлемым выбором для ЦОД. Впрочем, в подобных решениях нет ничего нового, их десятилетиями используют ВМС многих стран. Впрочем, коммерческих проектов пока не так много. Например, в 2020 году в России введена в эксплуатацию плавучая атомная электростанция с двумя реакторами по 35 МВт.

Фото: Boudewijn Huysmans / Unsplash

Сколько реакторов может понадобиться дата-центру, оценить трудно, поскольку гиперскейлеры и облачные провайдеры не слишком охотно делятся данными о реальном энергопотреблении своих ЦОД. Эксперты полагают, что лучше всего мини-АЭС подойдут не для среднестатистических, а для больших кампусов ЦОД, особенно расположенных в регионах с ограниченным доступом к электроэнергии вроде Вирджинии и Ирландии, где нехватка энергии уже давно стала проблемой.

По мнению экспертов, оптимальным будет использование на объектах с энергопотреблением более 100 МВт, а избыточную мощность смогут покупать местные предприятия или коммунальные службы. С учётом данных о российской плавучей АЭС, можно предположить, что для ЦОД мощностью 125 МВт понадобится около 4 малых реакторов. Не исключено и использование т.н. «микрореакторов», способных служить альтернативой резервным дизель-генераторм или аккумуляторам.

Фото: Dan Meyers / Unsplash

Впрочем, ММР имеют важный недостаток — обычно они намного «грязнее» больших атомных электростанций. При этом атомная энергия не является возобновляемой и становится источником большого количества радиоактивных отходов. По последним данным, ММР генерируют в среднем в 35 раз больше таких отходов, чем крупные электростанции. Впрочем, по данным Omdia, малые реакторы требуют замены топлива только раз в 10 лет, а новые варианты, возможно, будут «перезаряжаться» раз в 30-40 лет.

Главным вопросом является экономическая целесообразность ММР. Пока трудно утверждать, насколько эффективны модульные реакторы в этом отношении. Стартап NuScale заявляет, что т.н. «нормированная стоимость» LCOE (рассчитанная с учётом всего жизненного цикла электростанции) её реакторов составит $40-65 МВт·ч. Для станций на природном газе и наземных ветряных электростанций этот показатель составляет $37/МВт·ч, для солнечной энергетики — $33 МВт·ч. При этом Microsoft, например, готова в той же Ирландии построить 170-Вт газовую электростанцию для питания своих ЦОД.

Фото: Thomas Kelley / Unsplash

Ожидается, что для ММР ситуация будет только улучшаться, поскольку в течение 20 лет стоимость ветряной энергии и энергии из ископаемых источников будет только расти. Тем не менее, начало реального коммерческого применения ММР в США не ожидается — даже по самым оптимистичным прогнозам — ранее 2030 года. Скорее всего, их начнут внедрять в течение 10-15 лет, впрочем, как и в других странах, занимающихся подобными разработками.