Швейцарский стартап Deep Atomic AG анонсировал компактный малый модульный реактор (SMR), оптимизированный под нужды дата-центров. По данным пресс-службы компании, модель MK60 представляет собой водо-водяной реактор на лёгкой воде под давлением, способный генерировать 60 МВт электрической энергии и до 180 МВт — тепловой.

MK60 обеспечивает стабильные и управляемые поставки энергии в режиме 24/7, независимо от погодных условий или нестабильности в магистральных сетях. Это ключевое преимущество для операторов ЦОД. Модульный дизайн MK60 позволяет быстро установить дополнительные реакторы, нарастив мощность до 1 ГВт и более. Избыточная тепловая энергия от реактора и дата-центра может быть использована для отопления зданий, нужд сельского хозяйства, опреснения воды и т.д.

Источник изображения: Deep Atomic

В отличие от многих конкурентов, предпочитающих строить SMR большего размера, MK60 значительно компактнее. Для размещения реактора с сопутствующим оборудованием требуется всего 80 м², так что он может обслуживать удалённые и периферийные объекты, не подключённые к основной энергосети. Небольшой размер также снижает капитальные затраты, говорит Deep Atomic.

Источник изображения: Deep Atomic

SMR привлекают всё больше внимания операторов дата-центров. AWS вложится в строительство четырёх SMR X-energy. Google заключила соглашение о покупке энергии от нескольких SMR Kairos Power. Equinix закупила PPA на 500 МВт у компании Oklo, поддерживаемой Сэмом Альтманом (Sam Altman), а Prometheus Hyperscale (Wyoming Hyperscale) решила приобрести у неё же 100 МВт. А Oracle заявила, что запитает гигаваттный ИИ ЦОД от малых модульных реакторов.

В Министерстве экономики Тайваня поднят вопрос о создании объектов возобновляемой энергетики. При этом, как сообщает DigiTimes, они будут расположены не на территории острова, а на соседних Филиппинах — энергии не хватает, в том числе для производства чипов, и не исключается передача электричества подводными кабелями или буквально транспортировка морем. Поставщики энергии отчасти приветствуют подобные инициативы, но предупреждают, что строительство потребует тщательного учёта будущих затрат и рисков.

Во-первых, прокладка кабелей и сопутствующей инфраструктуры для передачи энергии обойдётся дороже NT$100 млрд ($3,1 млрд). Более того, не вся «зелёная» энергия одинакова. По информации издания, цены из-за инфляции растут, а крупные покупатели, включая производителей полупроводников, не готовы покупать электричество дороже $0,19 за кВт∙ч. Тем временем ветроэнергия с Филиппин может стоить и $0,25 за кВт∙ч из-за потерь при передаче. Если покупатели откажутся от подобных поставок, под угрозой окажется как энергобезопасность острова, так и доходы инвесторов.

Немалую роль играют и риски последнего времени. Не так давно Филиппины поменяли политику субсидирования бизнеса, из-за чего некоторые зарубежные инвесторы буквально терпят убытки. Компании, рассматривающие возможности инвестиций в Филиппины, могут столкнуться с серьёзными рисками, если филиппинские власти не предоставят надёжных гарантий. Кроме того, филиппинские субсидии на возобновляемую энергетику зависят от компонентов из материкового Китая, поэтому не исключено, что тайваньским генерирующим компаниям доступ к солнечной и ветряной энергии будет ограничен.

Источник изображения: Lin Jhih-Han / Unsplash

Важна и сложность технического обслуживание возможной инфраструктуры — ремонт подводных кабелей из-за инцидентов разной природы может увеличить расходы, а также привести к перебоям с поставками энергии. Например, подводные кабели станут приоритетными целями в условиях вероятного геополитического кризиса. Подводные ВОЛС острова уже пострадали в прошлом году.

Офшорная энергетика острова сегодня в тупике из-за цен, а развитие солнечной ограничено из-за недостатка земли и строгих требований властей к сосуществованию солнечных электростанций и сельскохозяйственных угодий. Лидеры энергоотрасли Тайваня уверены, что заброшенные и недоиспользованные земли острова можно было бы применять для развития солнечной энергетики. Эффективная координация действий между правительственными ведомствами могла бы снизить затраты и риски — тогда не пришлось бы прибегать к инвестициям в зарубежные «зелёные» проекты с высокими рисками.

Источник изображения: Jesse De Meulenaere/unsplash.com

От некоторых масштабных проектов передачи энергии по морскому дну уже пришлось отказаться. Например, в прошлом году Atlassian закрыла проект поставки «зелёного» электричества из Австралии в Сингапур — он тоже столкнулся с проблемами экономической целесообразности, хотя Сингапуру новые мощности не помешали бы. На самом Тайване дефицит электроэнергии мешает, в частности, развитию ИИ ЦОД.

Как заявило Международное энергетическое агентство (IEA) в ежегодном отчёте «Перспективы мировой энергетики» (World Energy Outlook), глобальный спрос на электроэнергию стремительно растёт. По данным агентства, в следующие 10 лет ежегодный прирост будет сравним с энергопотреблением целой Японии. Это повлияет на показатели сокращения выбросов, а спрос в 2035 году будет на 6 % выше, чем прогнозировалось ранее.

Что касается ЦОД, потребление будет стремительно расти из-за роста рынка ИИ и цифровизации в целом, однако на этот сектор по-прежнему будет приходиться лишь небольшая часть от общемировых энергетических затрат. Впрочем, пока прогнозы носят очень приблизительный характер, с учётом непредсказуемости проблем в цепочках поставок, увеличения энергоэффективности, политических факторов и т.п.

Долгое время рост энергопотребления сдерживался переносом нагрузок со старых корпоративных площадок в гораздо более эффективные облака. Однако этот козырь уже использован, а рост ИИ-нагрузок приведёт к взлёту энергопотребления на невиданный ранее уровень. Так, по оценкам IEA, энергопотребление дата-центров в 2022 году составило 230–340 ТВт∙ч, т.е. около 1 %–1,3 % от общемирового без учёта расходов на сети передачи данных и майнинг.

Источник изображений: IEA

Впрочем, в любом случае на долю ЦОД не будет приходиться основная доля потребления. Например, базовый сценарий предполагает, что на ЦОД будет приходиться менее 10 %% от общего роста спроса. Примерно такой же рост покажет индустрия опреснения воды, а у электромобилей запросы будут минимум втрое выше. Агентство упомянуло об агрессивных инвестициях операторов ЦОД в возобновляемые источники энергии. Другими словами, устойчивое развитие сектора вполне осуществимо.

Однако ограниченные возможности генерации и лимиты энергосетей могут оказать более серьёзное влияние «на местах», поскольку подходящих площадок для ЦОД всё меньше. Как правило, дата-центры концентрируются в одном регионе. В результате в Вирджинии (США) или Ирландии энергии недостаточно, а в Сингапуре и Амстердаме даже введены временные моратории. Дальше будет сложнее, поскольку ЦОД ёмкостью от 1 ГВт скоро станут вполне распространённым явлением.

В случае с США, по оценкам IEA, ситуация с размещением ЦОД хуже, чем с заводами, электростанциями и складами. Чтобы корректно оценить перспективы роста спроса на ЦОД, политикам, бизнесу и другим структурам следует теснее сотрудничать. В частности, в IEA отмечают участившиеся случаи аномальной жары, которые негативно влияют на энергопотребление систем охлаждения и энергоэффективность объектов в целом. Всего, по оценкам IEA, в мире насчитывается около 11 тыс. дата-центров.

Google и Kairos Power заключили соглашение о закупке энергии с малых модульных реакторов (SMR), разрабатываемых Kairos. Первый SMR должен заработать к 2030 году, а последующие реакторы — до 2035 года. Всего речь идёт о шести-семи реакторах суммарной мощностью до 500 МВт. Проект касается только Соединённых Штатов. Он обеспечит Google безуглеродной и относительно экобезопасной энергией.

Kairos разрабатывает SMR с охлаждением расплавами солей и гранулированным в керамические шарики топливом. Генерируемое тепло передаётся в паровую турбину для выработки электроэнергии. В июле Kairos Power уже начала строить демонстрационный реактор в Теннесси. Подробная информация о сделке, её стоимости и местоположении реактора не разглашается.

Похожие проекты реализуют и другие компании. В марте 2024 года AWS купила за $650 млн кампус ЦОД Talen Energy рядом с принадлежащей последней АЭС Susquehanna Steam Electric Station. Сообщалось, что АЭС обеспечит кампусу до 960 МВт. В мае AWS получила добро на перезонирование участка площадью около 650 га для строительства 15 зданий ЦОД. В минувшем сентябре Microsoft объявила о покупке возвращаемой к жизни атомной электростанции Three Mile Island мощностью 837 МВт.

Источник изображения: Kairos Power

Oracle также сообщила, что намерена построить кампус ЦОД на 1 ГВт с питанием от трёх SMR. Наконец, Equinix готова приобрести 500 МВт атомной энергии в виде PPA-соглашений у Oklo, у неё же Wyoming Hyperscale получит 100 МВт. При этом пока SMR остаются непроверенной технологией, внедрение которой неизбежно вызовет внимание и, возможно, противодействие регуляторов.

Недавнее исследование показало, что небольшие ветряные турбины при установке на системы охлаждения дата-центров могут генерировать достаточно электроэнергии, чтобы это было экономически выгодно. По информации Dcatacenter Dynamics, соответствующие эксперименты провели на действующем ЦОД в Колумбии.

Источник изображения: Tesup

Согласно публикации в журнале Scientific Reports, исследование, проведённое Дистанционным университетом Мадрида (Universidad a Distancia de Madrid) совместно с колумбийской компанией Grupo ZFB, показало эффективность подхода. Исследователи использовали «ветер» от систем охлаждения колумбийского ЦОД. Объект имеет три чиллера с восемью блоками вентиляторов в каждом. Вентиляторы вращаются со скоростью до 900 об./мин., а их номинальная мощность составляет 2,4 кВт. Поток воздуха от них является достаточно стабильным и мощным для попутной генерации электричества. Впрочем, обычный ветер тоже принимает участие в выработке энергии.

Источник изображения: Isabel C. Gil-García, Ana Fernández-Guillamón, Álvaro H. Montes-Torres / Scientific Reports

Для эксперимента выбрали вертикальные ветряные турбины Tesup V7 — за их компактность и лёгкую конструкцию. Шесть малых турбин установили над вентиляторами. Два из трёх чиллеров работают постоянно, что, согласно подсчётам, позволяет генерировать 513,82 МВт∙ч в год. С учётом запланированных и незапланированных простоев получается 467,6 МВт∙ч ежегодно, что само по себе позволяет избежать выбросов 300 т CO₂ в год. Сами вентиляторы при номинальной мощности потребляют 336,39 МВт∙ч, так что в чистом остатке получается 131,2 МВт∙ч, которые можно направить на нужды другого инженерного оборудования ЦОД.

Источник изображения: Isabel C. Gil-García, Ana Fernández-Guillamón, Álvaro H. Montes-Torres / Scientific Reports

Данное исследование — часть более масштабных изменений в секторе ЦОД. Операторы пытаются нарастить эффективность дата-центров. Так, многие из них начали активно инвестировать в системы использования «мусорного» тепла, передавая, его, например, в районные системы отопления или для обогрева бассейнов. Использование малых ветряных турбин может стать ещё одним способом оптимизации работы дата-центров для улучшения общей эффективности и достижения целей по обеспечению нулевых выбросов. Экономическая выгода будет зависеть от стоимости турбин и затрат на их обслуживание, а также срока эксплуатации. Но предварительные расчёты показывают, что данный подход оправдан.

ABB Robotics объявила о сотрудничестве с американским стартапом Molg для разработки роботизированных микрозаводов, способных восстанавливать и перерабатывать неисправное оборудование ЦОД. По данным Datacenter Dynamics, микрозаводы Molg автономно собирают и разбирают сложные электронные устройства вроде серверов, ноутбуков и промышленной электроники.

Поскольку многие из таких устройств содержат редкоземельные элементы, автоматизация их переработки обеспечит определённые экономические преимущества — материалы можно будет применять в новых устройствах. Микрозаводы предназначены для гиперскейлеров, управляющих крупными сетями дата-центров, и компаний, занятыми утилизацией различных IT-активов (IT Asset Disposition-компании).

Интерес к новым разработкам подогревается значительным прогрессом вычислительной техники. В результате появилась насущная необходимость обновлять оборудование на объектах гиперскейлерах более регулярно, что ведёт к появлению электронных отходов в больших объёмах.

Источник изображений: Molg

По словам представителя Molg, инвестиции ABB позволят ускорить работу по созданию более экоустойчивого, «циклического» производственного процесса для электроники, благодаря чему обеспечен круговорот в индустрии ценных материалов и повышается надёжность цепочки поставок.

«Циркулярный» подход к ЦОД стал весьма популярным. К 2030 году масса мировых электронных отходов должна достичь 75 млн тонн. Микрозаводы для их утилизации должны сыграть важную роль в сокращении таких отходов — также они поддержат более эффективные и устойчивые операции в секторе ЦОД.

В результате развития экоустойчивых подходов к переработке гиперскейлеры нарастили инвестиции в компании, занимающиеся утилизацией. Так, Microsoft инвестировала в Cyclic Materials — подконтрольный REE стартап, специализирующийся на переработке жёстких дисков. Seagate также пришла к восстановлению и очистке б/у HDD. Lenovo готова продавать восстановленные ПК и серверы. Amazon создала целую фабрику по восстановлению и переработке собственного серверного оборудования. А Meta✴ и вовсе экспериментирует с технологиями утилизации строительных отходов с помощью грибов.

Американская криптомайнинговая компания MARA (Marathon Digital Holdings) объединила усилия с компанией NGON. По данным Datacenter Dynamics, партнёры запустили микро-ЦОД на 25 МВт с питанием от попутного (факельного) газа с нефтяных скважин в Техасе и Северной Дакоте. Объекты планируется окончательно ввести в эксплуатацию к январю 2025 года.

ЦОД будут питаться только за счёт излишков газа, сопутствующего нефти на месторождениях. В противном случае они были бы просто сожжены. Это поможет местным энергокомпаниям более эффективно снизить выбросы метана. Эффективность утилизации метана при сжигании в факелах составляет 92 %, а в газовых генераторах — до 99 %. Всё это позволит значительно снизить операционные расходы, в то же время повысив экоустойчивость нефтедобычи. Дополнительно появится возможность генерации углеродных кредитов в реестре Verra.

Источник изображения: MARA

MARA располагет 760 МВт майнинговых мощностей. Часть работает на возобновляемых источниках энергии, но в основном электричество поступает из американских магистральных электросетей, на 80 % зависящих от ископаемого топлива. Компания намерена перейти на более экологичные меотды работы. В 2023 году был запущен пилотный проект с переработкой метана со свалок в Юте с установкой по добыче биткоинов на 280 кВт. В Финляндии MARA подключила свой ЦОД к районной системе центрального отопления.

Источник изображения: MARA

Операторы ЦОД, использующие электричество, получаемое в ходе сжигания попутного газа, подчёркивают, что процесс полезен окружающей среде, поскольку применяется «мусорная» энергия, которая тратилась бы впустую. При этом энергетические установки позволяют утилизировать больше метана, являющегося одним из самых опасных парниковых газов. При сгорании метана выделяется CO₂ — тоже парниковый газ, причём значительно более устойчивый. Тем не менее, для окружающей среды он считается намного менее опасным. Аналогичные проекты уже активно реализуются по всему миру. Такие решения есть, например, у Crusoe, CryptoBlox, White Rock и др.

«Газпром» предложил довольно необычное применение теплу дата-центров. По информации «Интерфакса», ссылающегося на одну из публикаций первого заместителя АО «Газпром промгаз» Николая Варламова, помочь в утилизации тепла ЦОД могут газораспределительные станции (ГРС) — при понижении давления сильно падает температура, поэтому дополнительный подогрев придётся как нельзя кстати.

По словам топ-менеджера компании, многие российские IT-бизнесы анонсируют строительство ЦОД в разных российских регионах. При этом дата-центры электроэнергию в «мусорное» тепло, которому ищут применение по всему миру — от обогрева теплиц и бассейнов до отопления домов. По словам Варламова, при строительстве ЦОД поблизости от газораспределительных станций можно было бы использовать тепло дата-центров для подогрева природного газа.

При этом ЦОД сможет получать дешёвую электроэнергию, вырабатываемую детандер-генераторными агрегатами (ДГА) газораспределительных станций. Эффективность такой технологии уже подверглась предварительной оценке — вырабатываемая ДГА энергия стоит менее 0,5 руб./кВт∙ч. Другими словами, энергией можно обеспечить не только системы охлаждения ЦОД, но и вычислительные мощности объектов, снижая расход на энергоснабжение ЦОД и выброс вредных веществ в окружающую среду.

Источник изображения: Chad Peltola/unsplash.com

Комплексный подход позволит добиться большей энергоэффективности и обеспечить энергоресурсами внутренние проекты участников. По мнению Варламова, на компрессорных станциях возможно получение энергии и при утилизации тепла выхлопных газов работающих турбин. На тех же станциях в теории можно генерировать водород, на газораспределительных станциях — получать сжиженный природный газ (СПГ), который, в числе прочего, способен служить резервным источником топлива.

У «Газпрома» имеется и собственная развитая IT-инфраструктура и постоянно ведётся работа над новыми проектами. Так, в сентябре 2024 года появилась новость, что компания потратит 45 млрд руб. на строительство дата-центра в Великом Новгороде.

Meta✴ совместно с CarbonBuilt ускорят производство «низкоуглеродного» бетона. По информации Datacenter Dynamics, при выпуске нового продукта углеродные выбросы снижены приблизительно на 70 % в сравнении с базовыми отраслевыми показателями.

Основанная в 2020 году CarbonBuilt специализируется на производстве низкоуглеродных бетонных продуктов. Соглашение позволит ей модернизировать и масштабировать производство альтернативного цемента, получившего название Reversa. Материал призван заменить т.н. портландцемент, при производстве которого углеродные выбросы довольно высоки — при этом это одна из самых распространённых марок в строительстве. В компании утверждают, что Reversa вступает в химическую реакцию с углекислым газом во время выдерживания бетона, при этом навсегда задерживая CO₂ в материале.

Источник изображения: CarbonBuilt

Все значимые решения, связанные с цементом и бетоном, требуют изменения инфраструктуры в той или иной степени. Быстрое изменение требует, чтобы участники отрасли видели привлекательную финансовую отдачу в ответ на свои инвестиции. Сотрудничество с Meta✴ поможет ускорить и масштабировать реализацию подобных проектов. В Meta✴ добавили, что компания ставит в приоритет многовекторный подход к ускорению декарбонизации в сложных секторах индустрии вроде производства строительных материалов бетона. Сотрудничество с CarbonBuilt позволит снизить выбросы и масштабировать бизнес.

В августе 2024 года сообщалось об испытаниях Open Compute Project Foundation (OCP) «низкоуглеродного» бетона производства CarbonCure. Кроме того, Microsoft ведёт эксперименты с использованием в строительстве ЦОД в штате Вашингтон низкоуглеродных бетонных смесей. В 2022 году сообщалось о строительстве ЦОД Meta✴ из «зелёного» бетона, созданного с помощью ИИ. Впрочем, Meta✴ работает и в других направлениях. Так, в сентябре техногигант заключил сделку, связанную с восстановлением лесов в Латинской Америке. Также Meta✴ разрабатывает и собственную технологию захвата углекислого газа для своих дата-центров.

По словам генерального директора Google Сундара Пичаи (Sundar Pichai), компания рассматривает снабжение своих дата-центров энергией атомных электростанций, в том числе SMR. По информации Asian Nikkei Review, техногигант ищет возможности снижения углеродных выбросов на фоне резко растущего энергопотребления ИИ ЦОД. Увеличатся и инвестиции в солнечную и тепловую энергетику.

Пока же Google наращивает инвестиции в ЦОД для продвижения ИИ-проектов. Материнская компания Alphabet только за апрель-июнь увеличила год к году капитальные затраты на 90 % до $13,1 млрд. По словам Пичаи, впервые появилась новая базовая технология, «пронизывающая» все сферы деятельности — она станет основой бизнеса компании. В ответ на критику больших затрат на ИИ-разработки, Пичаи ответил, что при каждом крупном «сдвиге платформы» инвестиции на начальных этапах непропорционально высоки, но позже эффективность повышается.

Источник изображения: Viktor Kiryanov/unsplash.com

Компания стремится добиться нулевых выбросов как в своих собственных операциях, так и в «цепочке создания стоимости» уже к 2030 году. При этом в 2023 году общие выбросы её парниковых газов оказались на 48 % больше, чем в 2019 году. Правда, сама компания говорит, такой уж большой вины ИИ в этом нет. По словам Пичаи, сейчас рассматриваются дополнительные инвестиции в современные технологии, от солнечной энергетики до, возможно, малых модульных реакторов (SMR).

Правда, глава Google не упомянул, когда могут начаться закупки энергии АЭС. Предполагается, что часть может закупаться в США. На этом поле не исключена конкуренция с Amazon, которая уже приобрела кампус ЦОД, запитанный от АЭС Susquehanna. Также в сентябре было объявлено о намерении Microsoft закупать электричество у АЭС Three Mile Island, которая будет перезапущена именно для этой цели.