В апреле 2023 года Hyperion Research при поддержке Dell, Intel и NVIDIA провела опрос относительно экологической устойчивости высокопроизводительных вычислений (HPC). В опросе приняли участие менеджеры и руководители ЦОД HPC и провайдеров облачных услуг (CSP), а также учёные, исследователи и инженеры.

По словам Жаклин Лудема (Jaclyn Ludema), ведущего аналитика по устойчивому развитию Hyperion Research, исследование свидетельствует о значительном повышении важности показателей экоустойчивости и энергоэффективности в списках приоритетов для многих планов закупок, уступающих лишь показателю производительности, и обладающих даже более высоким приоритетом, чем цена.

Согласно опросу, 57 % респондентов нацелены на то, чтобы выполнить больше работ с меньшими затратами энергии. По мере роста числа рабочих нагрузок, связанных с искусственным интеллектом (ИИ), машинным обучением (ML) и высокопроизводительным анализом данных (HPDA) стремление к расширению вычислительных возможностей сталкивается с увеличением затрат на энергию. 55 % респондентов, включая промышленный сектор, госучреждения и научные организации, отметили, что затраты на электроэнергию влияют на уровень инвестиций в новые системы HPC.

Источник изображения: Hyperion Research

О непомерно высоких затратах на электроэнергию сообщили 33 % участников опроса. Вместем с тем 48 % респондентов назвали экологические, социальные и управленческие цели (ESG) важными именно в контексте экологически устойчивого развития, а не только в контексте затрат. Впрочем, госрегулирование также является мотиватором устойчивого развития.

Отвечая на вопрос по поводу влияния расходов на электроэнергию на работу ЦОД HPC, 58 % респондентов указали несколько последствий воздействия этого фактора. В том числе:

• 60 % сообщили, что рост затрат на электроэнергию отсрочит покупку новых систем;
• 43 % считает, что это ограничит возможности существующих систем;
• 34 % указали, что из-за этого сократят время работы своих систем.

Исследователи отметили, что рост использования облачных сервисов HPC обусловлен целым рядом факторов, в том числе возможностью передать на аутсорсинг операционные вопросы, такие как затраты на электроэнергию и ресурсы. Также сообщается, что всё больше предприятий обращаются к провайдерам облачных услуг для удовлетворения новых требований к энергоэффективности.

Респонденты распределили главные приоритеты при решении задач устойчивого развития следующим образом:

• 52 % отдают предпочтение эффективной конфигурации оборудования (более высокая производительность на Ватт);
• 42 % — оптимизации охлаждению и распределению энергии;
• 34% — оптимизации рабочих нагрузок (выявление эффективных нагрузок для работы локально и в облаке).

Исследователи ожидают, что закупка более экологичного оборудования будет частью регулярных планов закупок для 48 % площадок. Также отмечено, что использование интеллектуального управления питанием (телеметрии) находится на подъёме. В течение следующих 18 месяцев количество объектов, внедряющих телеметрию, увеличится до 40 % с нынешних 27 %.

Почти половина (49 %) руководителей ЦОД, участвовавших в опросе, сообщили, что в настоящее время они имеют возможность измерять углеродный след, потребление энергии или воздействие на окружающую среду, что повышает вероятность успеха в реализации планов по обеспечению устойчивого развития.

Согласно исследованию Hyperion Research, для создания энергоэффективного ЦОД требуются:

• Возобновляемые источники энергии;
• Эффективная конфигурация оборудования;
• Оптимизированная технология охлаждения;
• Интеллектуальное управление платформой;
• Управление питанием центра обработки данных;
• Оптимизированные рабочие нагрузки;
• Ответственный вывод оборудования из эксплуатации.

В Министерстве энергетики США объявили о выделении $40 млн 15 вендорам и университетским лабораториям на создание технологий охлаждения, которые позволят расходовать на отвод тепла лишь 5 % от общего потребления энергии дата-центром. Как сообщает Network World, подведомственное министерству агентство Advanced Research Projects Agency–Energy (ARPA-E) инициировало программу COOLERCHIPS, в рамках которой и распределяются средства.

В агентстве считают, что в современных системах эффективность использования энергии (PUE) не должна превышать коэффициент 1,05 — из всей выделяемой ЦОД энергии не более 5 % должно тратиться на охлаждение. Хотя некоторые передовые дата-центры, использующие жидкостное или иммерсионное охлаждение, уже сегодня демонстрируют PUE соответствующего уровня, в большинстве случаев для ЦОД этот показатель, по данным Uptime Institute, в среднем составляет 1,55.

Фото: LiquidStack

В Министерстве подчёркивают, что основной целью программы является минимизация воздействие ЦОД на окружающую среду, чему и будут способствовать инвестиции. Суммы грантов для 15 получателей составляют от $1,2 млн для мелких компаний до $5 млн для бизнесов вроде NVIDIA. Деньги выделяются на разнообразные технологии охлаждения, преимущественно жидкостные, но в некоторых случаях речь идёт, например, и о новых конструктивных решениях самих ЦОД.

Например, компании Flexnode выделили $3,5 млн на разработку быстровозводимых дата-центров модульной конструкции для периферийных вычислений, которые можно будет собирать, как конструктор LEGO. Калифорнийскому университету в Дэвисе тоже выделят $3,5 млн — но уже на разработку «Комплексных модульных энергоэффективных решений для направленного охлаждения (HoMEDiCS) для периферийных вычислений». Конструкция HoMEDiCS обеспечивает теплоотвод от CPU и ускорителей с помощью контура жидкостного охлаждения и применения высокоэффективных, но недорогих теплообменников.

Наконец, NVIDIA получит $5 млн на комбинированную систему Green Refrigerant, для ультраэффективного экологичного охлаждения HPC-решений. В данном случае будет сочетаться прямое охлаждение чипов, а также одно- или двухфазное охлаждение со встроенными насосами и парожидкостным сепаратором.

Хотя сумма в $40 млн невелика в сравнении с десятками миллиардов долларов, выделенных в рамках т.н. « Закона о чипах», относительно недавно принятого в США для развития полупроводниковой отрасли, компании с удовлетворением принимают и такие средства. Кроме того, по мнению американских экспертов, США должны иметь конкурентоспособное решение для всех звеньев производственной цепочки, а полученные результаты в числе прочего могут пригодиться в государственном секторе и военной сфере.

Помимо принимаемых в всём мире мер по снижению PUE, ищутся и другие способы сохранения окружающей среды. Например, в апреле поступили данные о том, что Евросоюз поставит на учёт крупные ЦОД и в рамках Директивы по энергетической эффективности (EED) не только обяжет операторов ЦОД в Евросоюзе обеспечить свободный доступ к данным о воздействии их проектов на окружающую среду, но и заставит некоторые ЦОД отдавать избыточное тепло со своих площадок на нужды общества.

Британская компания Kao Data, специализирующаяся на HPC-платформах и облачных сервисах, объявила о планах по строительству крупного дата-центра в Манчестере. Этот ЦОД обеспечит мощность до 40 МВт, а начало его коммерческой эксплуатации запланировано на 2025 год.

Для строительства дата-центра выбрана бывшая промышленная зона в Кенвуд-Пойнт площадью приблизительно 39 тыс. м². На территории комплекса расположатся девять залов для оборудования. Инвестиции в проект оцениваются в £350 млн, или приблизительно $440 млн.

Предполагается, что объект получит сертификацию OCP Ready и NVIDIA DGX Ready. Площадка предоставит эффективную инфраструктуру для НРС-задач и проектов в области ИИ. Коэффициент PUE нового ЦОД заявлен на уровне 1,2. Питание дата-центр будет на 100 % получать от возобновляемых источников. Для резервных генераторов планируется применение гидрированного растительного масла (HVO) вместо традиционного дизельного топлива. Кроме того, при проектировании ЦОД учитывается возможность утилизации выделяемого тепла.

Источник изображения: Kao Data

Дата-центр в Манчестере станет первой площадкой Kao Data уровня Tier II в Европе. «Мы считаем, что наш объект установит новый стандарт для устойчивых дата-центров в регионе и обеспечит часть базовой инфраструктуры, которая поддерживает как передовые вычислительные кластеры Северной Англии, так и стремление правительства Великобритании стать технологическим и экономическим центром НРС и ИИ», — заявляет Kao Data.

Компания Gartner опубликовала свежий прогноз по развитию дата-центров. Аналитики полагают, что к 2027 году приблизительно 75 % операторов ЦОД во всём мире внедрят программу устойчивого развития инфраструктуры, что поможет оптимизировать затраты и повысить эффективность работы.

Выводы Gartner базируются на результатах опроса 221 компании в Северной Америке, Европе и в Азиатско-Тихоокеанском регионе. Исследование проводилось во второй половине 2022 года.

Источник изображения: Microsoft

Выяснилось, что ключевыми преимуществами от реализации стратегии устойчивого развития в сегменте дата-центров являются снижение затрат до 60 % — прежде всего благодаря увеличению срока эксплуатации оборудования с трёх до пяти лет. Ещё одно преимущество — оперативное внедрение инновационных решений: например, могут быть использованы специализированные средства телеметрии для отслеживания энергопотребления и повышения эффективности работы дата-центра. Кроме того, улучшается управление рисками и сокращается их влияние на бизнес-процессы.

Согласно результатам опроса, более 85 % бизнес-лидеров согласны с тем, что устойчивое развитие — это инвестиции, которые обеспечат стабильное функционирование ЦОД и защиту от сбоев. Среди других преимуществ внедрения программ устойчивого развития названы улучшение репутации бренда, повышение эффективности использования доступных ресурсов, более высокий уровень удовлетворённости клиентов, снижение негативного воздействия на окружающую среду, повышение выручки и чистой прибыли и пр.

Компания Meta✴ прибегла к необычному экспериментальному способу утилизации строительного мусора. Совместно с биоинженерами Mycocycle она занялась превращением остатков гипсокартона, сохранившихся после строительства ЦОД Meta✴ в Галлатине (США), в ценное сырьё. Как сообщает DataCenter Dynamics, мусор буквально пожирают грибы. Ранее Meta✴ c партнёрами уже разработали с помощью ИИ «зелёный» экобетон для своих новых дата-центров.

Только в США ежегодно «генерируется» 660 млн тонн строительных отходов, как от самой стройки, так и в результате предварительного сноса зданий и очистки строительных площадок. Одним из наиболее распространённых и при этом проблемных материалов является гипсокартон, простые методы переработки которого пока отсутствуют — гипсокартон может вступать в реакции с другими материалами, в результате чего выделяются опасные вещества, в том числе сероводород и аммиак. Meta✴ же является одним из крупных «поставщиков» таких отходов на мусорные полигоны.

Источник изображения: Meta✴

В результате сотрудничества Meta✴ с Mycocycle с 2022 года разрабатывается метод, позволяющий буквально «скармливать» гипсокартон грибам, в результате чего создаётся перспективный побочный продукт, который тоже можно использовать в качестве строительного материала. Он, например, может применяться в составе термо- или шумоизоляционных панеле. В Meta✴ уже сообщили о сотрудничестве с крупными строительными компаниями для расширения экспериментов по созданию многократно перерабатываемого сырья.

Вырастая на гипсокартоне, грибы распространяют грибницу, которая буквально «взламывает» сам материал, питаясь мелкими остатками. Новый композит на основе остатков гипсокартона и грибницы может служить для формирования огнеупорного, крепкого и водонепроницаемого сырья, в перспективе способного заменить пластик. Известно, что Mycocycle уже участвовала в исследовании на эту же тему, профинансированным Microsoft.

Источник изображения: Meta✴

По мнению представителей строительной компании DPR, тоже участвующей в проекте Meta✴, инициатива имеет критически важное значение, поскольку отходы гипсокартона являются огромной проблемой для строительной отрасли. Как сообщает DataCenter Dynamics, Mycocycle уже «тренировала» грибы для переработки других типов материалов — например, битумной черепицы. Пока не уточняется, какие меры безопасности принимаются и как грибы смогут отличить «полезный» гипсокартон от строительного мусора.

Компания Seagate Technology Holdings объявила о том, что она более чем на 50 % выполнила план по полному переходу на возобновляемые источники энергии. Кроме того, увеличен срок службы более 1 млн HDD и SSD в рамках программы восстановления в 2022 финансовом году. Данные приведены в отчёте Seagate Sustainable Datasphere: FY2022 ESG Performance Report.

Seagate отмечает, что на сегодняшний день четыре из семи её глобальных производственных площадок полностью переведены на «зелёную» энергию. Это обеспечивается благодаря контрактам на покупку возобновляемой энергии, а также путём установки солнечных батарей. Таким образом, теперь компания получает более половины всей затрачиваемой энергии из возобновляемых источников. Также компания в течение года продлила срок службы 1,16 млн накопителей. Они были восстановлены путём ремонта, что дало возможность их повторного использования. А это предотвратило попадание на свалку более 540 т электронных отходов.

Источник изображения: Seagate

Говорится также, что в 2022 финансовом году компания выработала благодаря солнечным панелям на своих объектах 1352 МВт·ч энергии. Около 82 % опасных отходов, образовавшихся в течение года, было переработано. Повторное использование воды в годовом исчислении увеличилось на 17,5 %. В целом, благодаря инициативам по энергосбережению и повышению эффективности в 2022 финансовом году сэкономлено 21 ГВт·ч электроэнергии против первоначальной цели в 10 ГВт·ч.

Принадлежащая шведскому фонду Areim компания EcoDataCentr, занимающаяся строительством и эксплуатацией экобезопасных ЦОД, намерена возвести в шведском Эстерсунде экоустойчивый дата-центр EcoDataCenter 2. Как сообщает HPC Wire, новый кампус предусматривает внедрение «циркулярной» экосистемы, и в числе прочего, обеспечит «симбиоз» с производителями еды.

Известно, что оператор уже реализовал проект EcoDataCenter 1, в рамках которого возведён «первый в мире» ЦОД, построенный полностью из дерева и при участии местной рабочей силы — его избыточное тепло используется при выпуске древесных гранул. Впрочем, теперь речь идёт о значительно более сложном «зелёном» проекте.

EcoDataCenter 2 расположится в муниципалитете Эстерсунд (Östersund) — известно, что в местных энергосетях циркулирует только электричество из возобновляемых источников. Проект позволит создать 800–1000 рабочих мест, а «зелёная» энергия, помимо прочего, позволит выращивать в этой местности нехарактерные для местного холодного климата продукты питания.

Источник изображения: EcoDataCenter

В расчёт принимается и то, какие материалы используются или применяются повторно, как организованы трудовые отношения, какая именно энергия потребляется и другие важные аспекты. Ключевым участником процесса стала компания Wa3rm, на основе идей которой будет строиться «циркулярный» бизнес, именно она будет заниматься производством продуктов питания. В компании заявляют, что проект изначально проектируется с прицелом на реализацию «циркулярной» концепции.

По словам оператора ЦОД, поскольку большая часть HPC-вычислений мало зависит от временных задержек, размещение ЦОД для таких проектов можно проектировать именно там, где будет обеспечен наиболее высокий уровень экологической эффективности систем. К 2026 году планируется ввести в эксплуатацию первую очередь проекта мощностью 20 МВт, к 2033 году он должен «разрастись» до 150 МВт. Известно, что похожие проекты, предусматривающие выращивание рыб и омаров, уже реализованы в Японии и Норвегии.

Европарламент и Евросовет, наконец, согласовали текст Директивы по энергетической эффективности (EED). Как сообщает ComputerWeekly, документ обязывает операторов ЦОД в Евросоюзе обеспечить свободный доступ к данным о воздействии их проектов на окружающую среду. Кроме того, в скором будущем некоторые ЦОД станут обязаны отдавать избыточное тепло со своих площадок на нужды общества.

Ассоциация Sustainable Digital Infrastructure Alliance (SDIA), намеренная добиваться того, чтобы дальнейший рост индустрии ЦОД не продолжался за счёт ущерба окружающей среде, и выступающая за использование открытых и доступных технологий энергоснабжения, приветствовала финальный вариант директивы. В SDIA назвали утверждение окончательного варианта документа важной вехой в деле перехода на экоустойчивую цифровую инфраструктуру к 2030 году.

Согласно новому документу, операторы ЦОД, у которых мощность объектов превышает 500 кВт, будут обязаны отчитываться о воздействии на окружающую среду не реже раза в год, а первый отчёт придётся подать не позже 15 мая 2024 года. SDIA активно участвует в формировании требований о том, какими именно данными должны будут делиться операторы ЦОД.

Изображение: Jan Huber / Unsplash

Так, операторы должны будут включать в отчёт подробности о потребляемой энергии, а также данные о температурах на объекте, использовании возобновляемой энергии и другие сведения. Еврокомиссия создаст базу ЦОД, куда и будет внесена вся эта информация. На основе собранных данных директива будет скорректирована, и к 15 мая 2025 года обновлённый документ получит уточнённые нормы и стандарты для ЦОД, а также план по переходу к нулевым углеродным выбросам.

Важным новым требованием к дата-центрам мощностью более 1 МВт является обязательная утилизация избыточного тепла. Если это по каким-либо причинам невозможно, от операторов потребуется техническое или финансовое обоснование отказа. При этом спрос на такое тепло пока мал. При этом новые экологические нормативы, по данным Uptime Institute, будут одной из причин роста затрат на строительство и обслуживание ЦОД в ближайшие годы.

Американская Green Energy Partners (GEP), специализирующаяся на ЦОД и энергетике, как сообщает DataCenter Dynamics, намерена возвести сразу 30 новых ЦОД по соседству с АЭС. Впоследствии компания планирует построить новые источники энергии для основного и резервного питания этих дата-центров. Причём речь идёт об атомной и водородной энергетике.

Строительство предполагается вести на участке рядом с 1,6-ГВт АЭС Surry Nuclear Power Plant, принадлежащей оператору Dominion Energy — здесь GEP приобрела участок площадью около 260 га. Два реактора станции (PWR) будут эксплуатироваться минимум до 2052–2053 гг. Они обеспечат новые ЦОД энергией на первое время, а когда дата-центры начнут приносить существенную прибыль, рядом будут построены и малые модульные реакторы (SMR).

Первый этап возведения кампусов начнётся в 2024 году. Они будут расположены между «долиной дата-центров» в Северной Вирджинии (преимущественно в округе Лаудон) и наземной станцией подключения подводных ВОЛС в Вирджиния-Бич. Это позволит разгрузить север региона, например — в округе Лаудон ЦОД потребляют около 20 % всей электроэнергии, из-за чего дальнейшее развитие индустрии ЦОД здесь затруднено из-за нехватки электричества и даже недостатка ЛЭП.

Источник изображения: NuScale

Изначально ЦОД будут питаться от уже существующей электросети, но позже будет организовано строительство 250-МВт SMR. Более того, в ближайшие 10–15 лет они будут не только давать «безуглеродную» энергию для ЦОД, но и станут использоваться для производства «зелёного» водорода для резервных генераторов всё тех же ЦОД и продажи сторонним заказчикам, в том числе для подачи по существующим газопроводам в смеси с природным газом. Ожидается, что реакторы займут площадь 14 га, а ещё 8 га — мощности для производства водорода.

Предполагается, что на площадке будут использоваться реакторы Voygr компании NuScale, уже сотрудничающей с Shell в деле изучения возможностей SMR для электролиза. Главная проблема в том, что энергия именно такого реактора на данный момент стоит $90 за МВт·ч — это не только дороже электричества из обычных источников, но даже и энергии из возобновляемых источников, солнечных или ветряных электростанций. В остальном проект представляет собой почти идеальную комбинацию, обеспечивающую производство и потребление зелёной энергии вблизи готовой кабельной инфраструктуры.

Возведение ЦОД рядом с прицелом на использование атомной энергии — уже не уникальный случай. Так, в конце января Talen Energy завершила строительство первой очереди ЦОД при АЭС в Пенсильвании, а Bahnhof собирается построить в Стокгольме реактор для питания своего дата-центра. При этом Вирджиния обгоняет по ёмкости сверхкрупных дата-центров и Европу, и Китай, поэтому малые модульные реакторы могут стать именно тем решением, которое позволит разгрузить местную энергетическую инфраструктуру.

Компания Keppel Data Centres поделилась информацией о перспективах возведения парка плавучих ЦОД (FDCP). Как сообщает DataCenter Dynamics со ссылкой на представителей компании, Keppel получила одобрение от регуляторов Сингапура и теперь ведёт переговоры о реализации проекта с владельцами акватории, в которой должно осуществляться строительство.

Известно, что ещё в 2019 году компания начала изучать возможность строительства FDCP, к тому моменту уже инвестировав $10 млн в аналогичный калифорнийский проект Nautilus Data Centers, который был реализован двумя годами позже. Предполагается, что дата-центры FDCP будут иметь модульный дизайн, а постоянный доступ к морской воде для охлаждения позволит поднять экологический рейтинг проекта благодаря снижению потребности в очищенной воде.

Источник изображения: Keppel Data Centers

Владелец площадки для претворения в жизнь собственной инициативы пока неизвестен, но ранее сообщалось о сотрудничестве с Loyang Offshore Supply Base, управлением которой занимается Toll Group. С последней в 2020 году был подписан меморандум о взаимопонимании с Toll Group. Параллельно Keppel заключила целый ряд соглашений и меморандумов с целью изучения возможности поставок и использования сжиженного природного газа или водорода для питания плавучих объектов.

Источник изображения: Keppel Data Centers

После того как от Keppel Data Centres отделилась Keppel Offshore & Marine (KOM), занимающаяся строительством морских платформ и в итоге объединившаяся с Sembcorp Marine, будущее проекта FDCP ставилось многими экспертами под вопрос. Тем не менее, компания официально заявила, что имеет достаточно знаний и навыков для реализации проекта, а также сотрудничает с рядом партнёров, готовых выполнять её задания.

Как показывает судьба проекта Nautilus Data Centers, плавучие решения вполне востребованы и в конце 2022 года Nautilus Data Technologies подписала договоры об аренде двух новых площадок для ЦОД, в США и Франции. Однако для Сингапура, где введены жёсткие регуляции для ЦОД, плавучие дата-центры могут стать настоящим спасением. Также предлагается создавать подводные ЦОД или размещать ЦОД на морских платформах.