Тепло расположенного в Бохуме (Германия) ЦОД планируется хранить в заброшенной шахте и в дальнейшем использовать в районной системе отопления. По данным Datacenter Dynamics, проект местного Рурского университета призван продемонстрировать потенциал теплоаккумулятора Mine Thermal Energy Storage (MTES). Проект финансируется в рамках поддерживаемой Евросоюзом схемы PUSH-IT, рассматривающей подземные объекты в качестве экоустойчивых хранилищ энергии.

Университет управляет собственной теплоэлектростанцией с 2019 года. Станция имеет два комбинированных тепловых/электрических модуля общей мощностью 9 МВт и три газовых котла с общей теплоотдачей 105 МВт. ТЭС не только обогревает университетский кампус, но обеспечивает энергией 5 тыс. квартир, 760 частных домов и 115 промышленных зданий. Оператором выступает Unique Wärme — совместное предприятие университета и коммунальной компании Stadtwerke Bochum, частично принадлежащей местным властям.

Источник изображения: Robert Thiemann/unsplash.com

При этом энергомодули расположены непосредственно над шахтой Мансфельд (Mansfeld) глубиной до 120 м, которая была закрыта в 1963 году. MTES позволит летом отправлять избыточное тепло дата-центра и других технических объектов университета в подземные глубины с помощью тепловых насосов. Там оно будет храниться в скважинах, откуда его по мере необходимости можно возвращать в систему отопления, когда спрос особенно высок, т.е. зимой.

MTES, как ожидается, может увеличить использование источников возобновляемой энергии и сгладить пиковые нагрузки в системе отопления в зимние месяцы. Это, в частности, приведёт к снижению углеродных выбросов и стоимости эксплуатации. По данным координаторов PUSH-IT, MTES пока находится на стадии разработки, а создание экспериментальных скважин предусмотрено осенью.

Похожий проект разрабатывается в стенах Эдинбургского университета, где «мусорное» тепло суперкомпьютерного ЦОД также предлагается сохранять в старой шахте до того, как использовать его для отопления местных домов. Такая схема позволит обогревать не менее 5 тыс. домов, если расчёты учёных подтвердятся. Впрочем, воду из подземных выработок можно использовать и просто для охлаждения дата-центров.

Французский оператор дата-центров Data4 совместно с Университетом Париж-Сакле (University of Paris-Saclay) работает над созданием прототипа установки, позволяющей использовать «мусорное» тепло ЦОД для генерации возобновляемой энергии. По данным Computer Weekly, получать её будут не напрямую, а с соблюдением «зелёной» повестки — из выращиваемой биомассы.

В последнее время операторы нередко используют тепло ЦОД для обогрева бассейнов или теплиц и, например, разведения рыб и отопления домов. Но Data4 с партнёрами ищут альтернативу в формате «циркулярной экономики». Уже подписано соглашение о сотрудничестве, в рамках которого будут проводиться эксперименты с переработкой углекислого газа путём выращивания водорослей. Исследование показало, что захват CO₂ в этом случае может быть в 20 раз эффективнее, чем у деревьев.

Полученная биомасса будет применяться для источников «циркулярной» энергии, а также производства продуктов для различных отраслей промышленности. Новый проект, по словам организаторов, является ответом на необходимость утилизации тепла дата-центров. Прототип решения успешно функционирует, так что оператор намерен вывести его на индустриальный уровень. Проект, как ожидается, поможет улучшить продовольственную и энергетическую безопасность региона. Однако это потребует системного подхода и сотрудничества всех игроков в регионе Эссон, где действует Data4.

Источник изображения: Zach Dyson/unsplash.com

Попытки конвертировать отходы в топливо и полезные продукты предпринимаются регулярно. В декабре 2023 года появилась новость о намерении Microsoft обеспечить питание ЦОД в Сан-Хосе, используя биогаз.

«Мусорное» тепло нового дата-центра Microsoft, строящегося в Дании, будет использоваться для отопления до 6 тыс. домов. Datacenter Dynamics сообщает, что ЦОД возводится в муниципалитете Хойе Таструп, расположенном в 25 км от Копенгагена — это один из трёх объектов, строящихся для зоны Azure, анонсированной ещё в 2020 году. Он должен заработать осенью этого года. Ещё два ЦОД возводятся в Роскилле и Кёге.

Тёплая вода от систем охлаждения дата-центра будет использоваться компанией VEKS, строящей районные системы отопления в окрестностях Копенгагена совместно с Høje Taastrup Fjernvarme (HTF). В VEKS и Microsoft рассчитывают, что первые «партии» тепла ЦОД смогут попасть к жителям во время отопительного сезона 2025–2026 гг. Дополнительно Microsoft пообещала создать парк отдыха.

Источник изображения: K B/unsplash.com

Строительство ЦОД в Хойе Таструпе Microsoft анонсировала и одобрила ещё в 2022 году, причём с самого начала планировалось использовать тепло, генерируемое ЦОД в качестве «побочного продукта». Правда, ЦОД обеспечивает лишь подачу тёплой воды температурой 20–30 °С, но HTF будет дешевле использовать тепловые насосы для её подогрева, чем нагревать изначально холодную воду. По данным VEKS, в т.н. «Большом Копенгагене» есть немалый потенциал для использования тепла ЦОД.

Занимающаяся пост-продакшном видео компания Dirty Looks перенесёт все вычисления в облако оператора Deep Green, чей микро-ЦОД занимается обогревом бассейна. Datacenter Dynamics сообщает, что речь идёт о водном парке развлечений в британском графстве Девон. Компания намерена в ближайшие пять лет охватить 1,5 тыс. бассейнов в Великобритании и довести суммарную мощность своих ЦОД до 300 МВт.

Deep Green известна передачей «мусорного» тепла HPC-серверов пользователям — компания бесплатно отдаёт его плавательным бассейнам, а вычислительные ресурсы продаёт по облачной модели при посредничестве сервис-провайдера Civo, который также сотрудничает с похожим на Deep Green стартапом Heata, предлагающим отапливать дома с помощью серверов.

Источник изображения: Thomas Park/unsplash.com

В Deep Green утверждают, что серверы дают 60 % необходимого бассейну тепла в городе Эксмут. Благодаря тому, что теперь можно надолго отключать бойлеры, работающие на ископаемом топливе, спортивный объект ежегодно будет экономить до £20 тыс., а заодно снизит углеродные выбросы на 28,5 т. Опробовав сервис, Dirty Looks подписала соглашение Deep Green на 18 месяцев. Заявляется, что аналогичные договоры смогут заключить и другие компании, ответственные за создание медиаконтента.

Источник изображения: Deep Green (via The Next Web)

Работа с видео всегда потребляет немало энергии, но не требует низкого уровня задержки, который нужен традиционным облачным сервисам, что позволяет использовать удалённые ЦОД. При этом в Deep Green заявляют, что обработка контента возможна и в реальном времени. А в Dirty Looks отметили экологичность подхода Deep Green.

Электричество, которое в противном случае всё равно применялось бы для нагревателей, можно использовать для вычислений, поэтому утилизация тепла ЦОД стала одной из ключевых элементов стратегий по обеспечению экобезопасности ряда стран. В частности, речь идёт о германском Законе об энергоэффективности (Energy Efficiency Act), а в Евросоюзе в целом — о Директиве по энергоэффективности (Energy Efficiency Directive). При этом на практике такие решения дороги, а то и бессмысленны.

Использование «мусорного» тепла ЦОД в сетях отопления, возможно, имеет смысл с точки зрения защиты окружающей среды, но, по мнению ассоциации цифровой торговли TechUK, при внедрении подобных технологий предстоит решить ряд важных сопутствующих вопросов.

Ассоциация опубликовала доклад, посвящённый использованию ЦОД в качестве части отопительной инфраструктуры. В британском правительстве намерены интегрировать дата-центры в новые сети отопления. Потенциальные преимущества включают как снижение стоимости обогрева зданий, так и сокращение углеродных выбросов. А операторы ЦОД благодаря таким технологиям смогут экономить на электричестве и воде для своих систем охлаждения и даже, возможно, зарабатывать.

Источник изображения: David Monaghan/unsplash.com

При этом TechUK предупреждает, что необходимо соблюсти баланс интересов. Не так давно в Германии появились правила, требующие от всех дата-центров, потребляющих более 2,5 ГВт∙ч энергии ежегодно, или утилизировать «мусорное» тепло, или передавать его заинтересованным сторонам. Новые меры раскритиковали, поскольку для реализации плана требуется создание сложной и дорогой инфраструктуры, причём такое тепло по факту мало кому нужно.

В TechUK считают, что Великобритания должна учиться на чужом опыте. С низкотемпературным теплом дата-центров могут работать новейшие отопительные сети пятого поколения, но большинство сетей в Великобритании сегодня принадлежат к третьему, имеющему значительно худшую энергоэффективность. Есть и другая сторона — дата-центры вводятся в эксплуатацию поэтапно, поэтому на старте загрузка будет минимальной. Другими словами, первое время он станет экспортировать совсем мало тепла, поэтому для акционеров интеграция с отопительной инфраструктурой выглядят крайне сомнительно.

Источник изображения: TechUK

С учётом того, как совершенствуются системы охлаждения, в долгосрочной перспективе вовсе не гарантируется, что ЦОД будут генерировать достаточно тепла для того, чтобы проект окупался, даже с учётом роста энергопотребления ИИ- и HPC-решениями. Летом такое тепло может оказаться и вовсе ненужным. Важную роль играет и расстояние от ЦОД до магистральной сети отопления. Небольшие дата-центры обычно расположены недалеко от объектов, которые необходимо обогревать, а вот ЦОД гиперскейлеров часто находятся далеко от поселений, так что организовать передачу тепла без потерь будет технически сложно. Наконец, коммунальные службы должны иметь беспрепятственный доступ в ЦОД, информационная неприкосновенность которых в результате может оказаться под угрозой.

Источник изображения: TechUK

В TechUK предупреждают, что для успешного использования тепла ЦОД потребуется закладывать подобные возможности ещё на стадии проектирования как самих вычислительных мощностей, так и отопительной инфраструктуры, а модернизация старых объектов может быть сложной и дорогостоящей. В целом, как отмечается, регуляторам стоит дать операторам достаточно времени на разработку новых вариантов интеграции ЦОД в отопительную инфраструктуру.

В любом случае отраслевые эксперты называют доклад TechUK важным «звоночком» для IT-индустрии. Долгое время последняя медлила с обеспечением экоустойчивости своих ЦОД, оказавшись теперь под давлением регуляторов. Эксперты уверены, что соблюдение баланса правительственных инициатив с интересами бизнеса поможет достичь успеха, причём у Великобритании есть потенциал для того, чтобы стать лидером в сфере сотрудничества ЦОД и коммунальных служб.

Европейская организация по ядерным исследованиям (CERN) объявила об открытии в Превессене во Франции нового ЦОД, который займётся обработкой информации, поступающей от Большого адронного коллайдера (БАК). Объект построен в рекордные сроки — менее чем за два года.

Общая площадь дата-центра превышает 6000 м². Предусмотрены шесть залов для размещения оборудования, каждый из которых рассчитан на мощность в 2 МВт и может вместить до 78 стоек. В ЦОД в основном будут размещены серверы на базе CPU для обработки данных экспериментов, а также небольшое количество систем и хранилищ для обеспечения непрерывности операций и аварийного восстановления. Ожидается, что на полное оснащение площадки оборудованием потребуется около десяти лет.

Источник изображения: CERN

Отмечается, что новый объект соответствует строгим техническим требованиям, обеспечивающим экологическую устойчивость. Развёрнута эффективная система рекуперации тепла, которое будет использоваться для отопления зданий на территории Превессена. Целевой коэффициент PUE составляет 1,1, а показатель эффективности использования воды (WUE) — 0,379 л/кВт·ч. Система охлаждения будет автоматически включаться, когда наружная температура достигнет 20 °C. При этом температура в самих помещениях дата-центра ни при каких условиях не должна превышать 32 °C.

БАК в настоящее время генерирует около 45 Пбайт информации в неделю, но ожидается, что этот объём удвоится после модернизации комплекса. Данные экспериментов передаются в глобальную вычислительную сеть Worldwide LHC Computing Grid (WLCG), объединяющую около 170 дата-центров, расположенных в более чем 40 странах. Общая ёмкость хранилищ составляет примерно 3 Эбайт, а для обработки данных задействован примерно 1 млн процессорных ядер. Существующий дата-центр CERN на площадке в Мерене (Швейцария) по-прежнему является основным для организации.

Компания Lenovo объявила о заключении контракта с Падерборнским университетом в Германии (University of Paderborn) на создание нового НРС-комплекса, мощности которого будут использоваться для обеспечения исследований в рамках Национальной программы высокопроизводительных вычислений (NHR).

В основу суперкомпьютера лягут двухузловые серверы ThinkSystem SD665 V3. Конфигурация каждого узла включает два процессора AMD EPYC Genoa и до 24 модулей оперативной памяти DDR5-4800. Применена технология прямого жидкостного охлаждения Lenovo Neptune Direct Water Cooling (DWC).

Кроме того, НРС-комплекс будет использовать GPU-серверы ThinkSystem SD665-N V3, несущие на борту четыре ускорителя NVIDIA H100, связанные между собой посредством NVLink. Общее количество ядер составит более 136 тыс. Для подсистемы хранения выбрана платформа IBM ESS 3500, обеспечивающая возможности гибкого использования SSD (NVMe) и HDD.

Новый суперкомпьютер расположится в Падерборнском центре параллельных вычислений (PC2). Монтаж оборудования планируется произвести во II половине текущего года. За интеграцию будет отвечать pro-com DATENSYSTEME GmbH. Ожидается, что по сравнению с нынешней системой центра Noctua 2 (на изображении), построенной Atos, готовящийся суперкомпьютер будет обладать примерно вдвое более высокой производительностью. Быстродействие Noctua 2 составляет до 4,19 Пфлопс (Linpack) для CPU-ядер и до 1,7 Пфлопс (Linpack) для GPU-блоков.

Источник изображения: University of Paderborn

Особое внимание при строительстве суперкомпьютера будет уделяться энергетической эффективности. Благодаря использованию источников питания с жидкостным охлаждением и полностью изолированных стоек более 97 % вырабатываемого тепла может быть передано непосредственно в систему циркуляции тёплой воды. Применение теплообменников и блоков распределения охлаждающей жидкости (CDU) обеспечивает температуру носителя в обратном контуре выше 45 °C, что позволяет повторно использовать генерируемое тепло.

Компания Danfoss заключила с Google соглашение о внедрении в ЦОД последней новых систем охлаждения. Как сообщает пресс-служба Danfoss, решения компании помогут утилизировать избыточное тепло дата-центров, а Google в рамках партнёрства обеспечит доступ к своим ИИ-сервисам. Это позволит оптимизировать взаимодействие Danfoss с с клиентами, внутренние рабочие процессы и поднять производительность в целом.

Danfoss разрабатывает системы охлаждения, отопления, преобразования энергии, управления двигателями и иное промышленное оборудование. В дата-центрах Google компания намерена внедрить малошумные безмасляные компрессоры Turbocor с магнитными подшипниками, применяемые в системах воздушного или водяного охлаждения. Дополнительно будут использоваться модули Danfoss для повторного использования тепла, которые обеспечат «зелёный» обогрев не только помещений самой Google, но и расположенных поблизости коммерческих и жилых строений.

Источник изображения: Danfoss

Применение ИИ-решений Google позволит Danfoss оптимизировать внутренние операции и пользовательский опыт. Например, ИИ можно применять для сбора информации, автоматизации базы знаний, а также создания описаний продуктов и использования чат-ботов в электронной коммерции.

Как заявляют в Google, речь идёт о сотрудничестве с лидером в создании энергоэффективных систем, именно такие решения помогут выполнить цель техногиганта по полному переводу ЦОД на «безуглеродную» энергию к 2030 году. В Danfoss также подчеркнули, что ИИ поможет произвести революцию в строительстве и декарбонизации ЦОД. Ранее Google и Danfoss совместно с Schneider Electric и Danish Data Center Industry учредители в Дании платформу Net Zero Innovation Hub, основной целью которой является ускорение «зелёной трансформации» дата-центров.

Международная группа учёных намеревается выяснить, можно ли сохранить «мусорное» тепло суперкомпьютера Эдинбургского университета в старых шахтах для того, чтобы впоследствии направить его на отопление местных домов. По словам учёных, в шахтах много воды, поэтому они способны стать идеальным хранилищем тепла. При этом для более чем 800 тыс. шотландских домохозяйств отопление является дорогим удовольствием, так что дешёвый источник тепла им не помешает.

Исследование обойдётся в £2,6 млн ($3,3 млн), сообщает Datacenter Dynamics. Эдинбургский университет выделит £500 тыс. ($633 тыс). из собственно фонда, связанного со снижением вредных выбросов, а правительство Шотландии предоставило грант на сумму £1 млн ($1,27 млн). Подключатся и другие структуры, включая даже Министерство энергетики США с грантом $1 млн.

Источник изображения: hangela/pixabay.com

Дата-центр Advanced Computing Facility (ACF) на территории Эдинбургского университета уже обслуживает один суперкомпьютер, а в 2025 году к нему присоединится машина экзафлопсного уровня, первый суперкомпьютер такого класса в Великобритании. В рамках исследования Edinburgh Geobattery, проводимого специалистами в области геотермальной энергетики TownRock Energy совместно с представителями науки и промышленности, будет оцениваться, возможно и целесообразно ли хранить тёплую воду (+40 °C) в заброшенных шахтах до того, как передать её на нужды городского отопления.

Предполагается, что тепло ACF поможет обогреть не менее 5 тыс. домохозяйств, если тесты подтвердят теоретические выкладки. ACF выделяет до 70 ГВт·ч тепла ежегодно, но после запуска нового суперкомпьютера этот показатель увеличится до 272 ГВт·ч. Новая машина, оснащённая СЖО, будет построена в специально возведённом крыле ACF, которое само по себе обойдётся в £31 млн ($39,24 млн).

Фото: EPCC ACF / Keith Hunter

Использование тепла ЦОД обычно считается довольно эффективным методом дополнительной эксплуатации дата-центров. Тем не менее, такая технология имеет серьёзный недостаток, поскольку передавать тепло туда, где оно востребовано, не всегда целесообразно. Некоторые европейские системы располагаются в «шаговой» доступности от систем районного отопления, а другие представляют собой небольшие вычислительные модули, которые предлагается размещать непосредственно в зданиях. Есть и проекты централизованного управления передачей тепла ЦОД.

В непосредственной близости от Эдинбурга находятся заброшенные угольные, сланцевые и другие шахты, частично затопленные подземными водами. Проект предусматривает передачу тепла ЦОД естественными потоками грунтовых вод, с последующим использованием теплонасосов для обогрева зданий. Более того, в университете утверждают, что четверть британских домов расположена над бывшими шахтами, поэтому гипотетически получить тепло таким способом могут до 7 млн домохозяйств.

Британская группа компаний Octopus Energy, занимающаяся инвестициями в проекты, связанные с возобновляемыми источниками энергии, вложила £200 млн ($255 млн) в компанию Deep Green, сообщила ресурс Datacenter Dynamics (DCD). Deep Green специализируется на строительстве небольших ЦОД рядом с объектами, для обогрева которых можно использовать «мусорное» тепло.

В прошлом году Deep Green запустила ЦОД с системой погружного охлаждения для обогрева бассейна в британском Эксмуте (Девон) на юго-западе Англии. «Чтобы противостоять энергетическому кризису, нам нужны инновационные решения необычных проблем», — заявила гендиректор Octopus Energy Generation Зойса Норт-Бонд (Zoisa North-Bond).

Источник изображения: Deep Green

Инвестиции были сделаны через специальный фонд Octopus Energy Transition Fund (OETF) и фонд Sky (ORI SCSp). Представитель группы сообщил ресурсу DCD, что Octopus на начальном этапе не будет участвовать в размещении «цифровых бойлеров» Deep Green. Основатель Deep Green заявил, что сделка позволит компании построить «сотни периферийных ЦОД для бассейнов и систем централизованного теплоснабжения».

Аналогичные решения создаёт французская компания Qarnot. В Великобритании производитель «цифровых бойлеров» Heata и облачный оператор Civo уже предлагают устанавливать серверы для отопления домов. А Aventuur планирует обогревать аквапарк в Новой Зеландии теплом ЦОД, питающегося от солнечных элементов.