Ассоциация AFCOM в очередном докладе о состоянии мировой индустрии ЦОД отмечает, что сейчас наблюдается бум в строительстве и инновационном проектировании ЦОД на фоне растущего рынка ИИ и расширение цифровых сервисов в целом. Но вместе с появлением новых решений появляются и новые вызовы в области энергоснабжения, охлаждения и обеспечения экоустойчивости дата-центров.

Как сообщается в материалах ассоциации, развитие ИИ-систем значительно влияет на рынок ЦОД и сопутствующую инфраструктуру. Изменения продвигаются гиперскейлерами, которые оптимизируют свою инфраструктуру для повышения вычислительной плотности, что необходимо для ИИ-задач. По мнению экспертов, дата-центры для ИИ-нагрузок оптимальнее строить с нуля, а не пытаться модернизировать уже существующие мощности, поскольку современная инфраструктура отличается уникальными требованиями к охлаждению и энергоснабжению.

Согласно опросу AFCOM, 53 % представителя индустрии уверены, что новые ИИ-проекты определённо увеличат требования к ёмкости в колокейшн-сегменте. 56 % респондентов заявили, что планируют внедрять в своих ЦОД решения для поддержки ИИ-нагрузок, причём в основном речь идёт о генеративном ИИ (43 %). Помимо ИИ, рост спроса на вторичных рынках и спроса на высокоёмкие колокейшн-сервисы также стали стимулами к реализации новых проектов ЦОД.

Источник изображения: Ricardo Gomez Angel/unsplash.com

Данные AFCOM косвенно подтверждается прогнозами Gartner на 2024 год — общие IT-расходы вырастут до $5 трлн (+6,8 % год к году), а сегмент ЦОД прибавит сразу 7,5 % и вырастет до $261 млрд. Эксперты уверены, что корпорации будут находить всё больше способов применения IT-технологий, а ЦОД формируют костяк корпоративной IT-инфраструктуры. И спрос почувствуют все, кто занят в строительстве и эксплуатации ЦОД.

Источник изображения: AFCOM

По мнению европейских экспертов, проблемы, связанные с экономическими причинами, цепочками поставок, доступностью земли и энергии, а также местными законами можно будет решить с помощью внедрения инноваций. Все эти вызовы могут стать главными для индустрии ЦОД в 2024 году. Так, 73 % респондентов намерены использовать возобновляемую энергию на своих объектах, а 27 % уже делают это.

Источник изображения: AFCOM

Также ожидается рост доли модульных ЦОД. 42 % респондентов приветствуют гибридный подход к строительству дата-центров, при котором наряду с капитальными строениями используются готовые модульные конструкции. В основном речь идёт и готовых модулях питания (78 %) и охлаждения (72 %). Модульный подход способен сократить время строительства ЦОД на 40–80 % и снизить на ⅔ углеродный выброс.

Источник изображения: AFCOM

При этом ИИ порождает не только проблемы и вызовы. Развитие систем ИИ способствует оптимизации работы самих дата-центров, а также повышению уровня безопасности. Например, ИИ может прогнозировать пиковые нагрузки и автоматически распределять физические и виртуальные ресурсы, а также учитывать доступность источников энергии, что повышает экоустойчивость площадок.

Операторы ЦОД оказались на переднем фронте монументальных изменений — по некоторым оценкам, внедрение ПО на основе больших языковых моделей (LLM) в следующие пять лет станет столь же повсеместным, как и обычных веб-приложений, а новые технологии способны произвести революцию в любом бизнесе.

Объём энергии, потребляемой дата-центрами, в результате роста криптовалют и ИИ-систем может увеличится более чем вдвое за три года. С соответствующим прогнозом выступило Международное энергетическое агентство (IEA). Тем не менее, рост потребления компенсируется появлением новых источников энергии.

Как сообщает агентство, сегодня в мире насчитывается более 8 тыс. ЦОД, 33 % из которых находятся в США, 16 % в Европе и около 10 % в Китае. В 2022 году их суммарное потребление составило около 460 ТВт∙ч, а в 2026 году оно может превысить уже 1000 ТВт∙ч. В США за этот период потребление вырастет с 200 ТВт∙ч (4 % от общего энергопотребления страны) до почти 260 ТВт∙ч в 2026 году (6 %). Основными драйверами роста станут развитие сетей 5G, облачных сервисов и налоговые льготы для операторов ЦОД.

В Китае, по оценкам госорганов, потребление ЦОД должно удвоиться до 400 ТВт∙ч к 2030 году в сравнении с 2020 годом. IEA же прогнозирует, что уже к 2026 году потребление вырастет до 300 ТВт∙ч, а драйверами роста станут 5G и IoT. Наконец, в Евросоюзе потребление в 2022 году было немногим ниже 100 ТВт∙ч (около 4 %), там на тот момент было 1240 ЦОД. Большинство кампусов приходится на рынки FLAPD (Франкфурт, Лондон, Амстердам, Париж, Дублина), но планируется строительство и новых объектов. В 2026 году энергопотребление в секторе должно вырасти почти до 150 ТВт∙ч.

Источник изображения: IEA

Например, по оценкам IEA, уже к 2026 году в Ирландии, ставшей одним из важнейшим хабов для ЦОД, последние будут потреблять 32 % всей электроэнергии в стране — 82 дата-центра здесь уже функционируют, 14 строятся и возведение ещё 40 утверждается. В 2022 году речь шла лишь о 17 % энергопотребления страны. При этом энергетический кризис в стране так и не закончился.

Источник изображения: IEA

Быстрая интеграция ИИ во многих секторах экономики увеличивает общее потребление энергии ЦОД. Например, поисковики могут столкнуться с ростом потребления в 10 раз в случае тотального внедрения ИИ. С учётом кратной разницы в использовании электричества при запросах в обычном поисковике и обращений к LLM вроде ChatGPT, эксперты предполагают, что только поиск с помощью ИИ потребует 10 ТВт∙ч ежегодно. ИИ-индустрия в целом, как ожидается, в 2026 году будет потреблять минимум на порядок больше энергии, чем в 2023 году.

Что касается криптовалют, то в 2022 году на них пришлось около 110 ТВт∙ч (0,4 % от мирового энергопотребления). За базовый вариант берётся прогноз, при котором потребление в этом секторе к 2026 году вырастет более чем на 40 % до 160 ТВт∙ч. При этом скорость развития отрасли ещё предстоит уточнить.

Источник изображения: IEA

Всего к 2026 году потребление электричества вырастет лишь на 3,4 %. Впрочем, рост не должен вызвать острого дефицита — его компенсируют за счёт источников возобновляемой энергии вроде ветряных, солнечных и гидроэлектростанций. Кроме того, большая ставка делается на рост «мирного атома». Уже к 2026 году на источники энергии с низкими выбросами придётся почти половина мирового производства электричества, для сравнения — в 2023 году речь шла о менее 40 %. В целом рост энергопотребления будет меньше, чем рост генерации возобновляемой энергии.

Источник изображения: Bloomberg/IEA

По словам главы IEA Фатиха Бироля (Fatih Birol), сегодня энергетический сектор производит углекислого газа больше, чем любая другая сфера экономики, поэтому быстрый рост возобновляемой и атомной энергетики в ближайшие три года не может не обнадёживать. В то же время должна уменьшиться глобальная интенсивность выбросов, связанных с выработкой энергии. Ожидается, что она в среднем будет падать до 2026 года по 3,5 % ежегодно. Для Евросоюза этот показатель составит и вовсе 13 % в год.

Amazon утверждает, что в 2023 году компания стала крупнейшим корпоративным покупателем возобновляемой энергии в мире и инвестировала в более 100 новых проектов, связанных с ветряными и солнечными электростанциями. Как сообщает пресс-служба Amazon, IT-гигант заключил за год больше соглашений о покупке энергии (PPA), чем любой другой бизнес с 2020 года.

В своё время компания объявила о намерении добиться нулевых выбросов в атмосферу к 2040 году, но её нередко критикуют за недостаточную прозрачность отчётности, связанной с «зелёной» повесткой. На сегодня Amazon утверждает, что поддержала более 500 ветряных и солнечных проектов по всему миру. Когда все из них будут введены в эксплуатацию, то станут поставлять свыше 77 тыс. ГВт∙ч «чистой» энергии ежегодно — такого объёма, например, достаточно, чтобы удовлетворить потребности 7,2 млн домохозяйств США.

Источник изображения: Amazon

В числе новых инициатив Amazon за последние 12 месяцев — проект, в результате которого загрязнённую территорию старой угольной шахты в Мэриленде (США) перепрофилировали в солнечную электростанцию. Дополнительно компания поддержала свой первый проект по генерации возобновляемой энергии в Южной Корее, а также реализовала 10 похожих схем в Техасе. Все они уже прямо или косвенно снабжают ЦОД, офисы и другие объекты Amazon и поставляют чистую энергию в местные электросети. Кроме того, только в 2022 году экологические схемы Amazon обеспечили поддержку занятости, эквивалентной 39 тыс. рабочих мест.

В AWS уже заявили, что ещё в прошлом году более 90 % её операций выполнялись за счёт «зелёной» энергии и компания намерена оптимизировать производство и потребление таким образом, чтобы добиться 100 % использования возобновляемой энергии к 2025 году. При этом многие эксперты скептически относятся к энергетическим инициативам компании. В отличие от соперников вроде Microsoft Azure и Google Cloud, AWS не предлагают клиентам выбора ЦОД в зависимости от уровня выбросов. Более того, компания не публикует PUE своих объектов.

Эффективность PPA в качестве инструмента сокращения выбросов тоже остаётся под вопросом. Как сообщает Datacenter Dynamics, опубликованное в прошлом году исследование лаборатории ZERO Lab Принстонского университета свидетельствует, что покупка «зелёной» энергии в больших объёмах ведёт к непредвиденным последствиям. Поскольку PPA предусматривает закупку энергии без привязки к региону, генерация вредных выбросов просто смещается, а производство чистой энергии не развивается.

Исследователи считают, что закупки должны осуществляться с учётом времени генерации «зелёной» энергии, с почасовым сопоставлением потребления и производства. Некоторые игроки вроде Google и Microsoft уже заключили соглашения с соответствующими условиями, но в Amazon такие меры всё ещё не приняты.

В Кении начато строительство необычного для Африки дата-центра Ecocloud Data Centre в бизнес-парке KenGen Green Energy Park. По данным DataCenter Dynamics, питание 70-МВт ЦОД будет осуществляться исключительно за счёт геотермальной энергии.

Речь идёт о совместном проекте местной энергоснабжающей компании KenGen, организацией Konza Technopolis Development Authority (KoTDA) и местных инвесторов. По данным KenGen, речь идёт о первом проекте такого рода в Африке, а новый ЦОД станет первым резидентом KenGen Green Energy Park, размещённом на геотермальном поле, что позволит запитать дешёвой энергией ($0,07/кВт·ч) и дата-центр, и другие предприятия.

Местное правительство чрезвычайно заинтересовано в реализации новой инициативы. Уже заявлено о необходимости отказа от мощностей, увеличивающих углеродный след, и ведётся работа над поправками в законы о климате. В правительстве приветствуют строительство в стране большего количества «зелёных» ЦОД.

Источник изображения: KenGen/Twitter.com

В последнее время на рынке ЦОД Кении наблюдается высокая активность. Так, компания IXAfrica вслед за первым кампусом ЦОД готовится к строительству второго, а японская IIJ объявила об изучении возможности создания здесь же модульного контейнерного ЦОД. В конце 2022 года появилась информация о том, что Huawei намерена возглавить цифровую 5G-трансформацию на континенте, в том числе в Кении, опережая обладателей капиталов и технологий из США и Европы.

Соглашения о покупке энергии (PPA) обеспечивают оператором дата-центров возможность использовать электричество, получаемое из возобновляемых источников. Как сообщает DataCenter Dynamics, компания Microsoft заключила PPA сроком на 10 лет с новозеландской компанией Contact Energy, причём договор заключили ещё в сентябре 2022 года.

По имеющимся данным, это первый контракт Contact Energy такого типа в Новой Зеландии. Фактически Microsoft скупила на этот срок мощности, обеспечиваемые геотермальной электростанцией Te Huka Unit 3 — всего 41,4 МВт. Как сообщают в компании, электростанция, в свою очередь, получила уверенность в будущей поддержке и развитии своего проекта.

В прошлом году Contact Energy уже анонсировала намерение инвестировать порядка $182,4 млн в Unit 3. Это четвёртая геотермальная станция на площадке Te Huka, станция должна быть введена в эксплуатацию уже в конце 2024 года. Кроме того, компания работает над геотермальной станцией Tauhara на 168 МВт, которая тоже заработает уже в следующем году.

Источник изображения: Sophie Turner/unsplash.com

Microsoft сообщила о желании построить новый облачный регион Azure в Новой Зеландии ещё в 2020 году. С тех пор аналогичные намерения выразили AWS и Amazon, а AWS даже ранее в этом году заключила PPA на 103 МВт с компанией Mercury, также поставляющей возобновляемую энергию.

В прошлом году Microsoft анонсировала партнёрство с компанией Ecotricity, также являющейся поставщиком возобновляемой энергии в Новой Зеландии, хотя о сделке пока почти ничего не известно. В Microsoft New Zealand заявляют, что у компании в стране большие планы, а сотрудничество обеспечит более быстрый переход на 100 % возобновляемую энергию к 2025 году.

Помимо геотермальной, Microsoft покупает и другую энергию. Так, компания уже подписала несколько PPA о закупке энергии, частично поставляемой АЭС, а также PPA, предусматривающее возможную закупку электричества, которое потенциально будет вырабатываться за счёт термоядерного синтеза компанией Helion.

Оператор дата-центров Aruba Global Cloud приобрёл две гидроэлектростанции на итальянской реке Брембо. Они обеспечат дополнительной «зелёной» энергией кампус компании в провинции Бергамо. Оператор всерьёз подходит к реализации «зелёных» проектов — теперь у компании в собственности есть сразу девять ГЭС и ряд других источников экологически безопасной энергии.

Источник изображения: Aruba

Мощность новых ГЭС Paladina и Ponte Briolo составляет 2 МВт, они расположены на одной реке недалеко от ЦОД Aruba, расположенного на территории муниципалитета Понте-Сан-Пьетро провинции Бергамо. Ещё одна из уже имеющихся в распоряжении компании электростанций тоже расположена на той же реке. Суммарная мощность всех ГЭС компании достигает 9,2 МВт, а ежегодно компания намерена получать от них порядка 50 ГВт·ч.

Как сообщает DataCenter Dynamics, Aruba инвестировала немалые средства в «зелёные» источники энергии. Так, кампус в Понте-Сан-Пьетро (30 тыс. м²) питается от солнечных элементов совокупной мощностью почти 5 МВт, а также получает энергию от ГЭС и геотермальных источников. Но этого мало, поскольку в перспективе планируется нарастить площадь кампуса до 200 тыс. м² , а мощность довести до 60 МВт. Также у Aruba есть два объекта в городе Ареццо, а ещё два — в Риме и в чешском Ктише — пока строятся. Экологически чистая энергия будет поставляться как минимум на некоторые из этих площадок. В частности, солнечные панели будут активно применяться в римском ЦОД.

Крупные американские операторы ЦОД, по сообщению Datacenter Dynamics со ссылкой на исследование S&P Global, в течение 2022 года увеличили закупки энергии из возобновляемых источников приблизительно на 50 % по сравнению с предыдущим годом. Львиная доля таких контрактов приходится всего на четырёх гиперскейлеров: Amazon, Google, Meta✴ и Microsoft. Все они в перспективе намерены добиться нулевых выбросов парниковых газов в атмосферу.

Источник: S&P Global

Говорится, что дата-центры в США зарезервировали 40 ГВт «зелёной энергии». Это составляет примерно ⅔ от общего объёма ветровой и солнечной энергии, доступной американским корпоративным заказчикам. Лидером по закупкам является Amazon с контрактами на более чем 20 ГВт возобновляемой энергии. Google, Meta✴ и Microsoft занимают второе, третье и четвёртое места соответственно. Более мелкие заказчики, такие как Iron Mountain, Digital Realty, QTS и Switch, зарезервировали 1,5 ГВт. При этом Google, Microsoft и Iron Mountain стремятся к тому, чтобы их площадки питались возобновляемой энергией круглосуточно.

Источник изображения: Jan Huber/unsplash.com

На мировом рынке наблюдается аналогичная картина. С учётом потребностей Apple, «большая пятёрка» заключила контракты на закупку 45 ГВт «зелёной» энергии по всему миру — это более половины (приблизительно 57 %) от общей выработки, но без учёта изолированных источников вроде солнечных панелей на крышах самих ЦОД. Все вышеупомянутые компании намерены перейти на 100-% «зелёное» питание. Участники рынка полагают, что в долгосрочной перспективе темпы роста потребления возобновляемой энергии могут негативно повлиять на планы других предприятий по обеспечению нулевых углеродных выбросов.

Хотя гиперскейлеры заключили контракты на 40 ГВт возобновляемой энергии в США, текущая оценка их общего потребления составляет немногим более 22 ГВт, а в ближайшие несколько лет эта цифра вырастет до 33 ГВт. Такая картина объясняется тем, проекты по возобновляемым источникам энергии указывают свою пиковую мощность, в то время как средняя выработка электроэнергии намного ниже из-за погодных и других факторов.