Исследовательская компания 451 Research опубликовала отчёт, в котором говорится, что плотность «упаковки» вычислительных мощностей в ЦОД активно растёт, и эта тенденция будет продолжаться.

До недавних пор показатель потребления энергии составлял в среднем 5 киловатт на стойку, однако, в последний год наблюдался активный рост, а 45% из 750 опрошенных компаний ожидают дальнейшего повышения этого показателя до 11 и более киловатт в течение следующего, 2020 года. 

В прошлом году лишь 18% опрошенных сообщили о мощностях свыше 10 киловатт на стойку, так что это очень серьёзный рост. Что вызывает такой рост плотности и потребляемых мощностей? Серьезная доля приходится на набирающие популярность приложения машинного интеллекта. Именно в этой сфере используются максимально сложные процессоры, упакованные в максимально компактный формат ‒ по нескольку огромных и имеющих солидное энергопотребление чипов в каждом серверном корпусе.

И это не только чипы-монстры, разработанные NVIDIA или AMD ‒ можно вспомнить анонс тензорного процессора Groq TSP с производительностью 1 Петаопс (PetaOPS, 10¹⁵ операций в секунду) или новые ИИ-ускорители Graphcore C2 с 1216 ядрами и огромным кристаллом.

Всё это создаёт ряд проблем, включая растущие требования к охлаждению серверных комнат, наполненных подобным оборудованием. Владельцы ЦОД активно ищут новые способы отвода огромного количества тепла и всё охотнее внедряют системы жидкостного охлаждения.

Пример стойки с ИИ-ускорителями Google, использующей жидкостное охлаждение

По мнению 451 Research, 2020 год должен стать годом активного внедрения такого охлаждения в крупных центрах обработки данных. Катализатором может послужить решение Google о переводе последнего поколения серверного аппаратного обеспечения компании на СЖО. Впрочем, некоторые гиганты, например, Microsoft, хотя и экспериментируют с жидкостными системами, но пока откладывают окончательное решение, а иные, как Facebook, считают, что у воздушного охлаждения ещё есть задел на будущее.

Организация Greenpeace и Северо-Китайский энергетический университет сделали прогноз относительно энергопотребления центров обработки данных, расположенных на территории КНР.

Сообщается, что китайские дата-центры в течение нескольких лет обойдут по энергопотреблению всю Австралию, то есть целый континент.

На все домохозяйства и бизнес-структуры в Австралии в 2018 году понадобилось 261 ТВт·ч энергии.

Прогнозируется, что центры обработки данных, расположенные на территории Китая, увеличат потребление энергии на 66 % в период с нынешнего года по 2023-й.

В результате, в 2023-м китайским дата-центрам понадобится 267 ТВт·ч. Таким образом, эти платформы обойдут по энергопотреблению целый континент — Австралию. Однако нужно отметить, что и эта страна в течение четырёх лет может увеличить свои энергетические расходы. 

Компания J’son & Partners Consulting опубликовала результаты исследования «Анализ рынка облачных IoT-платформ и приложений для оптимизационного управления энергосетями».

Как утверждают аналитики J’son & Partners Consulting, на примере электроэнергетики можно изучать эффективность процессов цифровой трансформации и роль в этом облачных IoT-платформ и приложений.

Наибольшего эффекта от сглаживания пиков энергопотребления можно достичь только при условии сквозной оптимизации. Применяемая в США программа Demand Response для предотвращения (сглаживания) резких пиков энергопотребления за счёт управления энергопотреблением в жилом секторе обеспечивает экономический эффект, исчисляемый в сотнях миллионов долларов. Благодаря этому появляется возможность выплачивать бонусы конечными потребителями, без которых сглаживание пиков невозможно.

Полученная прибыль позволяет энергосбытовым компаниям субсидировать установку средств автоматизации управления климатом и энергопотреблением в зданиях – конечных потребителях, так как максимальный эффект достигается при условии автоматического взаимодействия систем управления ограничением энергопотребления (DRMS) энергосбытовых компаний и систем управления инженерным и бытовым оборудованием зданий (BMS, умные термостаты и т. д.)

В отличие от Северной Америки и Западной Европы, в Китае, несмотря на лидерство по количеству установленных умных счетчиков (50 % всего количества в мире), практически отсутствует использование облачных сервисов для сбора и анализа данных с них. Поэтому Поднебесная потенциально является наиболее перспективным рынком для разработчиков и провайдеров облачных IoT-платформ и приложений для электроэнергетики.

Что касается России, то здесь к разработчикам IoT-платформ предъявляются существенно более жёсткие требования, чем в Северной Америке и Западной Европе. Потребление облачных сервисов интеграционных и аналитических платформ на данный момент составляет в России всего около $3,2 млн. Для сравнения, общемировой объём рынка, по оценкам J’son & Partners, составляет $860 млн.

Сбор данных с умных подключённых счетчиков потребления электроэнергии осуществляется в России преимущественно с использованием проприетарных on-premise систем коммерческого учёта электроэнергии (АСКУЭ), а в структуре потребления преобладают крупные коммерческие компании, такие как Роснефть, РЖД, а не сбытовые компании. Программы сглаживания пиков энергопотребления в данном случае отсутствуют, и экономический эффект ограничен рамками крупных коммерческих потребителей электроэнергии.

Развёртыванию АСКУЭ в жилом секторе препятствуют два фактора. Во-первых, в структуре российского жилого фонда, на который в основном и ориентированы программы Demand Response в мире, преобладает жильё в многоквартирных домах, подключённых к централизованным системам отопления и горячего водоснабжения (65 % от общего количества квартир и индивидуальных жилых домов). Здесь эффект от оптимизации энергопотребления будет минимальным. К тому же, в многоквартирных домах установка собственных источников генерации, что является важным элементом Smart Grid, практически нереализуема.

Во-вторых, в России одна из самых низких в мире  стоимость электроэнергии, что тоже влияет на размер экономического эффекта — в среднем $80 в год на подключённый объект жилого сектора против $200 в США.

Поэтому для России более целесообразен подход «pay as you go», реализуемый с помощью управляемых сервисов, основанных на использовании облачных IoT-платформ (интеграционных и аналитических).

Внедрение сквозного оптимизационного управления энергопотреблением в России желательно начинать с индивидуального жилого фонда, действуя точечно, и лишь на следующем этапе переходить на многоквартирное жильё. При этом, необходимо субсидирование установки на стороне конечных потребителей элементов систем «Умный дом», без которых невозможно автоматическое управление конечным энергопотреблением. 

Коммерческий успех отечественных разработчиков в России, где присутствуют наиболее жёсткие требования по удельной себестоимости, может стать отправной точкой для успешной работы в других странах, в частности, в Китае.