Мировое потребление электричества дата-центрами может вырасти более чем вдвое к 2026 году. По данным AI Business, соответствующие данные содержатся в докладе Fueling the Future компании PGIM, специализирующейся на управлении активами. Одним из ключевых факторов, влияющих на энергопотребление, называются высокие нагрузки при обучении больших языковых моделей (LLM).

Более того, если сегодня на долю ЦОД приходится всего 2 % от всего потребляемого в мире электричества, то к 2030 году потреблением может стремительно вырасти — до более 20 %. Также сообщается, что развитые страны просто не успевают расширять свою электрическую инфраструктуру. Например, спрос на энергию со стороны ЦОД в Ирландии, где её и так не хватает, должен удвоиться к 2026 году, составив до трети общего потребления электричества страны.

Источник изображения: American Public Power Association/unsplash.com

В PGIM считают, что операторы дата-центров должны искать баланс между наращиванием вычислительной мощности и возможностью получать энергию из каких-либо источников. В докладе отмечается, что операторы отвечают на этот вызов по-разному — некоторые активно сотрудничают с поставщиками «зелёной» энергии для интеграции «безуглеродных» источников непосредственно с комплексами ЦОД.

Источник: PGIM

Некоторые операторы, включая Microsoft, расширяют водородную энергетику — компания участвует в разработке водородных топливных ячеек, способных заменить дизельные генераторы. Перспективной является атомная энергия. Например, AWS приобрела принадлежавший Talen Energy кампус ЦОД возле АЭС. Некоторые рассчитывают на малые модульные реакторы (SMR), разрабатываемые многими стартапами, например — поддерживаемой Сэмом Альтманом (Sam Altman) компанией Oklo, их можно будет устанавливать в непосредственной близости от ЦОД и снабжать кампусы «чистой» энергией.

Как заключили авторы доклада, сегодня операторам ЦОД приходится не только думать о том, как масштабировать свой бизнес для увеличения вычислительных мощностей, но и как получать дешёвое электричество в достаточных объёмах. И пока это получается далеко не у всех.

По сообщению Datacenter Dynamics, первый дата-центр EdgeCloudLink (ECL) емкостью 1 МВт развернут для поставщика облачных услуг Cato Digital в Маунтин-Вью, Калифорния. Строительство объекта финансировалось Molex и Hyperwise, общая сумма инвестиций составила $7 млн. В ECL заявили, что ее модульные ЦОД спроектированы с нуля для высокоплотного размещения ускорителей, спрос на которые стимулирует рост генеративных ИИ-нагрузок. При этом дата-центры ECL имеют нулевой выброс CO₂.

Для снижения стоимости и сроков развертывания модульные дата-центры могут быть построены с использованием 3D-принтеров. По словам CEO и основателя компании Юваля Бачара (Yuval Bachar), компания намерена печатать модульные конструкции на 3D-принтере за пределами площадки для размещения, поскольку это наиболее экологичный способ. Для более крупных проектов ECL может развернуть множество модульных ЦОД суммарной ёмкостью до 100 МВт, причём в течение всего 12 месяцев. Кроме того, компания предлагает свои решения по модели ЦОД-как-услуга, в этом случае она управляет построенным дата-центром от имени клиента.

Источник изображения: ECL

Энергия поступает от водородных топливных элементов, расположенных в каждом ЦОД. Вода, получающаяся в результате их работы, направляется на охлаждение оборудования. Используются теплообменники на задних дверях стоек (RDHx). Нагретая вода может использоваться для других нужд. Каждая стойка имеет мощность от 5 до 75 кВт, а в будущем при использовании прямого жидкостного охлаждения мощность можно довести до 125 кВт. ECL утверждает, что ее дата-центры имеют PUE 1,05 и могут быть развернуты практически в любом месте. ВОЛС-подключение при необходимости компания берёт на себя. Также отмечается, что ЦОД ECL имеют низкий уровень шума.

Источник изображения: ECL

Критики дата-центров, работающих на водороде, говорят, что они не так уж эффективны, поскольку сейчас добывать водород экономически выгоднее с использованием ископаемого топлива, так что итоговая экологичность подобных проектов находится под вопросом. Тем не менее, ECL намерена в течение года с небольшим развернуть 100–150 МВт для своих заказчиков, уточняет Fierce Network. По словам компании, её решения могут быть на треть и более дешевле в сравнении с традиционными дата-центрами.

Сингапур рассчитывает дать операторам дата-центров ещё 300 МВт электроэнергии. Хотя в стране фактически действует мораторий на возведение новых ЦОД, ёмкость, по данным The Register, всё-таки будет выделена благодаря оптимизации уже действующих объектов. Ещё 200 МВт добавят за счёт новых «зелёных» энергопроектов. Сегодня в Сингапуре находятся более 70 ЦОД общей ёмкостью более 1,4 ГВт.

С 2019 года здесь фактически действует мораторий на строительство новых дата-центров, хотя уже одобренные проекты разрешено завершить, что, например, удалось сделать Singtel и Keppel. Запрет несколько ослабили в 2022 году — некоторым компаниям позволили подавать заявки на получение новых разрешений, хотя условия получения лицензий значительно ужесточили. Equinix, GDS, Microsoft и консорциум AirTrunk и ByteDance смогли получить одобрение на ввод 80 МВт новых мощностей, а недавно AWS анонсировала планы инвестировать $9 млрд в свои сингапурские ЦОД.

Источник изображения: Jisun Han/unsplash.com

Местный орган Infocomm Media Development Authority (IMDA) представил план по оптимизации энергопотребления ЦОД Green Data Centre Roadmap путём внедрения новых аппаратных и программных решений. Целью заявлено соблюдение климатических обязательств и получение «лишних» 300 МВт в краткосрочной перспективе. Операторы ЦОД должны будут совместно с клиентами увеличить энергоэффективность своих объектов. При этом освобождающиеся ёмкости будут распределять между теми, для кого приоритетными являются «зелёные» проекты, хотя экономическая целесообразность тоже будет учтена.

Речь идёт о более широком внедрении СЖО, отказе от воздушного охлаждения, повышении допустимых температур в машинных залах, использовании различных типов «зелёного» ПО и более современного оборудования. К концу года IMDA обновит стандарт BCA-IMDA Green Mark, ужесточив критерии энергоэффективности дата-центров в целом. К 2025 году будут представлены отдельные стандарты оценки энергоэффективности IT-оборудования и СЖО. В течение ближайших 10 лет PUE всех дата-центров Сингапура должен стать не выше 1,3 при 100 % загрузке, а WUE — быть не хуже 2 м³/МВт∙ч.

Оператор ЦОД Wyoming Hyperscale покупает 100 МВт энергии у стартапа Oklo, занимающегося разработкой малых модульных реакторов (SMR). Datacenter Dynamics сообщает, что компания уже подписала не влекущее юридических обязательств письмо о намерениях, в котором очерчивается соглашение о покупке «зелёного» электричества в течение 10 лет. В прошлом месяце появилась информация, что Oklo будет поставлять до 500 МВт Equinix.

Oklo, поддерживаемая главой OpenAI Сэмом Альтманом (Sam Altman), разрабатывает малые ядерные реакторы на быстрых нейтронах. Первая линейка продуктов — реакторы Aurora потенциально способны генерировать 15 МВт электричества. Сама Oklo в этом месяце стала публичной в результате обратного слияния со SPAC-компанией AltC Acquisition. Ещё в марте сообщалось, что Oklo формирует команду для захвата рынка ЦОД.

Wyoming Hyperscale строит кампус ЦОД на площади 23,5 га на горе Аспен — в удалённой местности в Вайоминге. Компания заявляет, что речь идёт о самом передовом экоустойчивом дата-центре в США. Оператор уже пообещал использовать жидкостное охлаждение, а тепло будет отводиться для обеспечения нужд близлежащей фермы. В Wyoming Hyperscale утверждают, что целью компании является создание дата-центров с минимальным воздействием на окружающую среду. Сотрудничество с Oklo полностью соответствует этой цели.

Источник изображения: Frédéric Paulussen/unsplash.com

Через день после объявления о сделке с Wyoming Hyperscale в Oklo сообщили, что готовятся подписывать новые контракты на поставку энергии с другими операторами ЦОД. По данным компании, 80 % запросов на энергию поступает сегодня от дата-центров. Считается, что 100 МВт — даже не верхушка, а лишь «царапина на верхушке айсберга», поскольку речь будет идти о намного больших объёмах поставок энергии.

Правда, эксперты уверены, что пройдут годы прежде, чем Oklo сможет удовлетворить растущий спрос. Более того, калифорнийской компании для начала надо дождаться одобрения регуляторов для строительства своего первого рабочего реактора. И есть сомнения, что его введут в эксплуатацию раньше 2027 года. Над питанием ЦОД с помощью малых и больших реакторов задумываются не только Oklo и партнёры. Так, Microsoft собирает свою команду для работы над малыми реакторами.

Microsoft и G42, базирующаяся в ОАЭ, объединили усилия для постройки дата-центра в Кении. Его электропитание будет обеспечиваться за счёт геотермальной энергии. Datacenter Knowledge сообщает, что это лишь начальная часть многолетнего плана, в рамках которого будут значительно увеличены облачные мощности на востоке Африки. В конце прошлого года Кения уже заявляла о намерении направить $4,5 млрд на «зелёные» проекты: 200-МВт ЦОД EcoCloud, геотермальную энергетику и умное сельское хозяйство.

G42 займётся инвестициями на первом этапе и будет отвечать за строительство объекта в Олкарии, где расположено немало геотермальных источников. Это важно для континента, где перебои с электроэнергией — скорее норма, чем исключение. Кроме того, проект отвечает планам Microsoft по декарбонизации своей деятельности. Первая очередь обеспечит 100 МВт и будет введена в эксплуатацию в ближайшие пару лет. Для полной реализации проекта потребуется 1 ГВт, причём пока не сообщается, сколько времени пройдёт до ввода всех объектов в эксплуатацию и во сколько это обойдётся.

Microsoft намерена использовать первую очередь объекта для создания восточноафриканского региона Azure. Пока ближайший к клиентам из Кении ЦОД Microsoft расположен в Южной Африке. В рамках новой сделки кенийские власти согласились перенести больше своих сервисов в облака, что, по расчётам Microsoft, будет стимулировать спрос в целом. Новый ЦОД предложит ИИ-сервисы и облачные вычисления и ближайшим странам вроде Уганды, Руанды и Танзании.

Источник изображения: Matt Palmer/unsplash.com

Инициатива Microsoft и G42 анонсирована накануне встречи американского и кенийского президентов, намеренных объявить об укреплении связей между странами для противостояния китайскому и российскому влиянию в регионе. Компании вроде Huawei активно вкладывают деньги в Африку, создавая ЦОД, интернет-сервисы, системы слежения и умные энергосети. А экспансия в Кении — лишь часть проекта ОАЭ по получению влияния в Африке, куда Эмираты готовы инвестировать $100 млрд.

В апреле Microsoft согласилась инвестировать $1,5 млрд в G42. Активное участие в сделке приняла администрация президента США — предположительно, G42 согласилась прекратить ведение бизнеса с компаниями КНР, включая Huawei, и обязалась использовать вместо китайских американские технологии. При этом президент Microsoft Брэд Смит (Brad Smith) должен войти в состав совета директоров G42, а последняя будет использовать облако Azure для своих ИИ-проектов.

В Кении G42 будет работать над большими языковыми моделями для суахили и английского, а также французского и других локальных языков. Также компания будет создавать ИИ-модели для сельского хозяйства и других сфер деятельности, а Microsoft будет отвечать в том числе за киберзащиту местных клиентов и поможет обеспечить широкополосным интернетом около 40 % населения Кении уже к концу следующего года. Ожидается, что прибыль партнёры начнут получать через несколько лет.

Норвежская энергетическая компания Norsk Kjernekraft намерена строить малые модульные реакторы (SMR) для дата-центров. Datacenter Dynamics сообщает, что поможет разгрузить энергетические сети страны. Это особенно актуально на фоне прошлогоднего скандала, когда строящийся для нужд TikTok дата-центр практически «отобрал» энергию у оборонного предприятия.

Часто атомная энергия называется экологически безопасной и подходящей для обеспечения работы ЦОД. SMR в перспективе будут дешевле и проще в строительстве и эксплуатации, чем крупные АЭС, а компании вроде Norsk Kjernekraft готовятся внедрять их непосредственно рядом с кампусами ЦОД. По расчётам последней, в ближайшие годы в Норвегии понадобится дополнительно от 50 до 233 ТВт∙ч, тогда как в 2023 году все электростанции страны поставили 156 ТВт∙ч.

Источник изображения: Michael Fousert/unsplash.com

Уже сегодня норвежские электросети полностью работают на возобновляемой энергии, в основном благодаря гидроэлектростанциям, на которые приходится 88 % поставок электричества в стране, а также ветряным электростанциям. С учётом прохладного климата Норвегия является оптимальным местом для размещения дата-центров.

При этом атомных реакторов там до сих пор нет, но в Norsk Kjernekraft подчёркивают необходимость получения дополнительного электричества в больших объёмах. Вопрос в том, сколько смогут вырабатывать электростанции страны в экоустойчивом режиме. Дело в том, что имеется «потолок» для объёмов именно возобновляемой энергии, поэтому придётся пересмотреть взгляды на энергетику в целом.

В Norsk Kjernekraft заявляют, что установка SMR при дата-центрах высвободит ресурсы магистральных электросетей, сегодня используемых для питания цифровой инфраструктуры. А тепло реакторов можно дополнительно направить на производственные нужды, для захвата углерода, добычи водорода, аммиака и т.н. электротоплива, а также обогрева помещений. Огромным преимуществом является отсутствие необходимости в прокладке к ЦОД серьёзных ЛЭП.

Пока разработчик не сообщает, сколько энергии будут генерировать SMR, как и того, вызвала ли идея интерес у местных операторов ЦОД. Компания предлагает построить до пяти SMR в коммуне Эйгарден (Øygarden) к западу от Бергена. Уже заключена сделка с Rolls-Royce, которая должна будет поставлять реакторы для площадки. Ранее последняя предлагала свои SMR напрямую операторам. Согласно расчётам, электростанция должна заработать в ближайшие десять лет.

Целесообразность использования атомной энергии уже изучается некоторыми операторами ЦОД. Например, в марте 2024 года Amazon (AWS) заплатила $650 млн за кампус ЦОД в Пенсильвании, который строится вблизи АЭС и будет питаться от неё, а Microsoft формирует команду специалистов по атомной энергетике для того, чтобы изучить возможность использования SMR для энергоснабжения собственных ЦОД.

По данным Bloomberg, Google намерена потратить на расширение основного дата-центра в Финляндии €1 млрд ($1,1 млрд) — преимуществом ЦОД является его лёгкий доступ к «зелёной» энергии. Расширение позволит на четверть увеличить штат, наняв ещё 500 человек в этом и следующем годах.

ЦОД расположен в городе Хамина на южном побережье Финляндии. В регионе хорошо налажены поставки возобновляемой энергии, что вполне соответствует цели компании по полному переходу офисов и дата-центров на «зелёную» энергетику до конца текущего десятилетия.

IT-гигант развивает и сотрудничество с местной коммунальной компанией — тепло от работы ЦОД будет передаваться в местную систему отопления. Технология районного центрального отопления весьма популярна в этой части севера Европы. Если проект успешно реализуют, это будет способствовать и будущим инвестициям. По словам представителя Google, со временем новые площадки, возможно, будут строиться в местах, где легче использовать «мусорное» тепло дата-центров. В ходе пилотного проекта тепло коммунальной компании Haminan Energia Oy будет поставляться бесплатно.

Источник изображения: rivage/unsplash.com

Google — не первая технологическая компания, предлагающая тепло своих ЦОД местным поставщикам тепла в северных широтах. Например, Microsoft намерена обогреть теплом ЦОД в Дании до 6 тыс. домов. С той же целью тепло нескольких ЦОД применяется и в Стокгольме. При этом финский дата-центр Yandex почти восемь лет назад начал отапливать дома жителей Мянтсяля.

Кампус ЦОД ёмкостью 386 МВт и стоимостью около £3 млрд ($3,8 млрд), строительство которого планируется в графстве Линкольншир (Великобритания), должен стать источником тепла для не только для районной системы отопления, но и для подсобного тепличного хозяйства, передаёт Datacenter Dynamics.

Согласно заявке, строительство кампуса Humber Tech Park предполагается в поселении Южный Киллингхолм. Компания намерена получить разрешение на строительство объекта из трёх зданий общей площадью 278 тыс. м². ЦОД подойдёт для размещения ИИ-систем, хотя о том, какое именно оборудование будет использовано, пока не сообщается. На территории кампуса будет построена и новая электроподстанция для обеспечения потребностей оборудования и инфраструктуры в энергии.

Источник изображения: Markus Spiske/unsplash.com

Проект предполагает несколько вариантов утилизации «мусорного» тепла для повышения экологичности. Предложено уже традиционное подключение к локальной отопительной системе. Но план предусматривает и постройку комплекса теплиц площадью 27 тыс. м² для выращивания помидор. Ожидается, что подсобное хозяйство будет приносить до £3,5 млн ($4,43 млн) ежегодно. Тепло ЦОД в последние годы часто применяется для выращивания водорослей, овощей и рыбы, поэтому британский проект стал лишь одним из многих подобного типа.

C 2020 года Microsoft увеличила выбросы углекислого газа приблизительно на 30 %, передаёт The Register. Из-за этого ранее заявленная цель достижения углеродно-отрицательного баланса компанией к 2030 году стала ещё более труднодостижимой, а виной тому, судя по всему, широкое внедрение ИИ-систем.

Как сообщается в докладе 2024 Environmental Sustainability Report, который посвящён статистике 2023 фискального года, закончившегося 30 июня прошлого календарного, с 2020 года выбросы CO2 взлетели на 29,1 %. В основном из-за непрямых выбросов Scope 3, связанных со строительством и снабжением всё большего числа ЦОД. В указанный период Microsoft начала наращивать поддержку ИИ после взрывного роста интереса к теме с дебютом ChatGPT компании OpenAI.

Источник изображения: Marcin Jozwiak/unsplash.com

В докладе компания констатирует, что ИИ требует модернизации инфраструктуры — повышения эффективности ЦОД и систем передачи энергии для того, чтобы добиться углеродной нейтральности. По имеющимся данным, некоторые крупные поставщики товаров и услуг для Microsoft будут обязаны перейти на 100 % безуглеродную энергетику к 2030 году. Во всяком случае, эти требования будут входить в документ Supplier Code of Conduct с 2025 фискального года. Сама компания к текущему моменту заключила договоры на поставку 19,8 ГВт из «зелёных» источников.

На Scope 3 приходится более 96 % всех выбросов Microsoft, включая те, что касаются работы цепочек поставок, а также выбросов, связанных с жизненным циклом устройств и прочими непрямыми источниками. «Собственные» выбросы (Scope 1 и 2) компании снизились на 6 % с 2020 года, благодаря закупкам чистой энергии, участии во всевозможных «зелёных» программах и покупке сертификатов на возобновляемую энергию.

Источник изображения: Microsoft

В Microsoft утверждают, что использование возможности перевода серверов в режим низкого энергопотребления уже обеспечило сокращение использования энергии приблизительно на 25 %. Соответствующие энергосберегающие технологии опробовали в 2022 году на нескольких тысячах серверов, а к концу 2023 года речь шла уже приблизительно о миллионе серверов. Ожидается, что 90 % серверов и иного облачного оборудования компании будут перерабатываться и использоваться повторно к 2025 году.

Новые ЦОД Microsoft разработаны и оптимизированы для поддержки ИИ-вычислений и не будут потреблять воду для охлаждения вообще. Впрочем, в докладе признаётся, что за 2023 финансовый год потребление воды даже выросло, с 6,4 млн м³ годом ранее до 7,8 млн м³. При этом в 2022 фискальном году рост водопотребления тоже составил 34 % год к году. Microsoft уже увеличила инвестиции в программы защиты водных ресурсов, направив ещё $16 млн в 49 проектов их восполнения по всему миру. Речь потенциально идёт о возвращении 62 млн м³ чистой воды, но эффект от таких проектов часто становится хоть как-то заметен лишь спустя годы после старта.

Источник изображения: Microsoft

Президент компании Брэд Смит (Brad Smith) уже заявил, что вред природе, наносимый из-за ИИ, будет с избытком компенсироваться преимуществами использования подобных систем — замедлять внедрение ИИ не стоит в любом случае, только надо делать подобные системы более «зелёными». Microsoft намерена утроить скорость строительства дополнительных ЦОД в I половине фискального 2025 года.

Согласно прогнозам правительства Японии, в стране придётся производить на 35 % или даже 50 % больше энергии к 2050 году. По данным Reuters, это связано с растущим спросом на электричество со стороны заводов по выпуску полупроводников и ростом числа дата-центров, занятых ИИ-вычислениями.

Если в текущем десятилетии ожидается энергогенерация на уровне 1 трлн кВт∙ч, то в 2050 году речь будет идти уже о 1,35-1,5 трлн кВт∙ч. Как сообщили в правительстве страны в понедельник, это будет необходимо для того, чтобы удовлетворить спрос, поскольку Япония строит всё больше дата-центров, заводов по выпуску чипов и прочих предприятий, потребляющих электроэнергию в больших объёмах.

Власти отмечают, что столь заметный рост спроса на энергию ожидается впервые за 20 лет, что потребует крупномасштабных вложений в создание генерирующих мощностей. Кроме того, предполагается, что если объёмы генерации возобновляемой энергии не увеличатся, о стабильных поставках энергии не может быть и речи, поскольку сейчас Япония сильно зависит от углеводородов с Ближнего Востока.

Источник изображения: Tianshu Liu/unsplash.com

Поэтому уже разрабатывается обновлённая стратегия декарбонизации и промышленной политики до 2040 года. В частности, в прошлом году принят закон об инвестициях в декарбонизацию более ¥150 трлн ($962 млн) в течение 10 лет в частном и государственном секторах. Для того, чтобы удовлетворить спрос в возобновляемой энергии, в Японии планируют применять современные перовскитные солнечные элементы, плавучие оффшорные ветроэлектростанции, возобновить работу АЭС и представить реакторы нового поколения.

В стране наблюдается дефицит собственных природных ресурсов — она практически полностью зависит от импорта энергоносителей. При этом уже к 2030 году планируется снизить углеродные выбросы на 46 % в сравнении с 2013 годом, а полной «углеродной нейтральности» достичь к 2050 году. Пока же Япония считается пятой страной мира по объёмам выбросов углекислого газа.

С учётом своих планов она пересмотрела решение о фактически полном отказе от АЭС — с учётом высоких цен на нефть и газ, было решено возобновить работу некоторых реакторов, включая крупнейшую в стране АЭС Kashiwasaki Kariwa на 8,2 ГВт. При этом Япония в формате G7 подписала запрет на использование угольных ТЭС до 2035 года, но, похоже, временно не станет его придерживаться наряду с Германией — из-за зависимости этих стран от стабильной угольной энергетики при отсутствии сопоставимых альтернатив.