На накопители приходится значительная доля углеродных выбросов и энергозатрат IT-индустрии. Как сообщает портал IEEE Spectrum, эксперты уверены — в обозримом будущем обеспечить экологическую безопасность и экономическую эффективность хранения можно с помощью технологии хранения информации на магнитных лентах.

По данным экспертов, в 2019 году 60 % всех данных были «холодными», т.е. редко востребованными, но всё ещё очень важными. Полный переход на ленточные накопители (LTO) для таких данных позволит снизить не только выбросы CO₂, но и улучшить экономические показатели. По некоторым оценкам, при переходе на LTO мировые выбросы углекислого газа, связанные с накопителями, снизятся на 58 % или на 79 млн т.

Источник изображения: Brad Johns Consulting

Потребность в накопителях только растёт, и уже в 2025 году, по данным IDC, придётся хранить 17 Збайт данных. Как выяснили IDC совместно с Seagate, в 2021 году 62 % данных хранились на HDD, 9 % на SSD и 15 % — на LTO. Хотя HDD объективно удобнее и значительно быстрее LTO, средний срок эксплуатации жёстких дисков составляет всего 5 лет, в течение которых генерируется эквивалент 2,55 кг CO₂ на 1 Тбайт ежегодно. Для ленточных хранилищ этот показатель составляет всего 0,07 кг/год.

При переходе на LTO снизятся и объёмы электронных отходов. Если HDD в среднем работают 5 лет, то ленточные накопители — 10; поэтому их придётся менять вдвое реже. Например, если ЦОД хранит 100 Пбайт данных в течение 10 лет, то использование HDD приведёт к появлению 7,4 т электронных отходов. Если 60 % информации перенести на ленты, отходов станет меньше на 51 % — 3,6 т. Таким образом, по ряду параметров ленточные накопители будут предпочтительнее HDD ещё минимум десятилетие.

Источник изображения: Brad Johns Consulting

Финансовая выгода такого подхода тоже очевидна. По оценкам Fujifilm, хранение 100 Пбайт обойдётся в $17 707 468, тогда как при переносе 60 % данных на ленты стоимость хранения снизится до $9 476 339. И если крупные операторы активно закупают LTO, то для многих других верная оценка того, какие именно данные являются «холодными», является непростой и дорогой задачей — это одна из причин медленного отказа от HDD в пользу ленточных решений в малых ЦОД.

Тем не менее, будущее ленточных накопителей остаётся под вопросом. Хотя у них пока имеется конкурентное преимущество перед жёсткими дисками, уже ведутся разработки накопителей нового типа. Впрочем, технологии LTO тоже не стоят на месте. Так, в начале года Western Digital предложила новый тип накопителей — высокоинтегрированный LTO-картридж в корпусе HDD.

Компания Thames Water, являющаяся крупнейшей коммунальной службой в Великобритании и занимающаяся водоснабжением и водоотведением для 15 млн человек, выдвинула ультиматум операторам некоторых ЦОД. Как сообщает The Register, им предложено сократить расход воды самостоятельно, или это будет сделано в принудительном порядке. Также не исключается повышение цен в периоды пиковых нагрузок.

В прошлом году Thames Water оценила использование воды дата-центрами в зоне обслуживания компании, включающей как большую часть британской столицы, так и долину Темзы на юге Англии. В дальнейшем планировалось снизить использование воды, координируя действия с ЦОД — страна как раз переживала необычайную жару, из-за которой пострадали и сами дата-центры.

Фото: Kevin Grieve / Unsplash

Теперь, похоже, компания готова прибегнуть и к мерам принуждения, в частности, ограничивать в случае необходимости подачу воды тем, кто расходует её слишком много, или взимать больше в периоды пикового спроса. В июле прошлого года сложилась критическая ситуация — из-за рекордной жары внешние модули систем кондиционирования британских ЦОД буквально приходилось обрызгивать водой из шлангов во избежание перегрева.

По имеющимся данным, рассматривается ограничение подачи воды как минимум одному лондонскому оператору ЦОД в периоды пикового потребления — подобные меры необходимы во время летней жары уже нынешнего года на фоне роста потребностей в воде со стороны бизнесов и граждан. Пока неизвестно, рассматривается ли подобная политика в качестве временной меры или ограничения могут ввести навсегда. Также не сообщается, будут ли ограничения тотальными или станут применяться только в районах компактного размещения кластеров ЦОД.

Фото: Benjamin Davies / Unsplash

Конечно, в Thames Water утверждают, что предпочли бы добровольное ограничение потребления операторами прежде чем вводить репрессивные меры. ЦОД, например, могли бы изучить возможность переработки и использования сточных вод непосредственно по месту потребления. В Thames Water заявили, что компания также поощряет использование дата-центрами альтернативных источников воды. К счастью, не все ЦОД полагаются на пресную воду, но те, что прибегают к ней, часто тратят порядка 4–19 тыс. м³ ежедневно.

Впрочем, это не единственная проблема коммунальных компаний в Англии. В этом году их активно критикуют за сброс неочищенных сточных вод в реки и даже прибрежные морские воды. Кроме того, службы не успевают ремонтировать стареющую инфраструктуру. Из-за этого Thames Water теряет больше любой компании такого профиля в Великобритании — по данным BBC, ежедневно она допускает утечку более 600 тыс. м³, что уже привело к смене её руководства в прошлом месяце.

Uptime Institute опубликовал данные ежегодного, 13-го по счёту, опроса операторов ЦОД Global DataCenter Survey 2023, который показал, что из-за недостаточного сбора данных об использовании электроэнергии и воды им будет сложно соответствовать новым требованиям и нормативным актам по отчётности в области экологически устойчивого развития.

На фоне ужесточения контроля со стороны регулирующих органов за деятельностью отрасли с целью уменьшения вредного воздействия ЦОД на окружающую среду результаты исследования показывают, какую работу необходимо выполнить в данном секторе для улучшения отслеживания объёмов потребляемых ресурсов и генерируемых выбросов.

«В нескольких исследованиях, проведённых за последние годы, Uptime Institute отмечал, что сбор и представление данных, связанных с устойчивостью, а также расчёт соответствующих показателей в лучшем случае носят фрагментарный характер. Опрос ещё раз подтверждает это мнение», — говорится в сопроводительной записке.

Источник: Uptime Institute

«Многим операторам будет сложно соответствовать новым требованиям к отчётности в области устойчивого развития или требованиям некоторых клиентов и даже общественности». В отчёте указано, что операторы, как правило, фокусируются на мониторинге использования электроэнергии и воды на своих объектах, а не на учёте количества выделяемых ими парниковых газов, по соображениям экономии средств.

«Потребление электроэнергии, PUE и расход воды легко отслеживать, и любое улучшение в этих областях часто позволяет сэкономить средства, — говорится в отчёте. — Сокращения выбросов CO₂, которое, конечно, может быть частично достигнуто за счёт добросовестного управления энергопотреблением, гораздо сложнее добиться и это приносит меньше непосредственной выгоды». 88 % участников опроса заявили, что следят за потреблением электроэнергии, а 71 % — что контролируют PUE, но менее половины респондентов сообщили о том, что докладывают о потреблении воды или что следят за утилизацией своих серверов.

«Отчётность о показателях, связанных с фактическими выбросами CO₂, остаётся очень слабой, что говорит о том, что в предстоящие годы потребуются некоторые быстрые восстановительные работы», — указано в отчёте. Впервые за 13 лет участникам также был задан вопрос о ключевых проблемах в управлении, вызывающих у них обеспокоенность. В ответ многие в качестве главной проблемы назвали кадровый вопрос, который со временем многие надеются решить с помощью ИИ, а также необходимость повышения энергоэффективности своих дата-центров.

Источник: Uptime Institute

В частности, было отмечено, что по показателю энергоэффективности прогресс застопорился. В течение четырёх–пяти лет среднегодовой показатель PUE остаётся на отметке 1,58–1,59. Это говорит о том, что простые способы улучшения PUE уже исчерпали себя. Для повышения энергоэффективности многих существующих объектов необходимы капитальные работы, дорогостоящие и потенциально опасные. Естественно, более современные объекты имеют лучшие показатели: 16 % респондентов в этом году сообщили о среднегодовом показателе PUE ниже 1,3, в основном в Европе, США и Канаде.

В опросе Uptime Institute участвовали более 850 владельцев и операторов центров обработки данных, а также 700 поставщиков и консультантов, которым были заданы вопросы о состоянии отрасли с точки зрения устойчивости, результативности, укомплектования персоналом и регулирования.

Компания Microsoft получила разрешение на строительство газовой электростанции на 170 МВт для своего кампуса Grange Castle в пригороде Дублина. Как сообщает DataCenter Dynamics, объект стоимостью €100 млн будет использоваться для повседневного питания ЦОД, а в случае отключения от национальной энергосети станция и 21 дизель-генератор станут единственным источником питания всего кампуса. По данным Business Post, суммарно планируется установить 150 генераторов.

Экоактивисты уже выступили против проекта, обвинив IT-гиганта в попытке обойти запрет оператора EirGrid на новые подключения ЦОД к электросетям в Дублине и его окрестностях до 2028 года. Защитники природы подчёркивают, что хотя благодаря собственной электростанции Microsoft ограничит нагрузку на местные энергосети, электростанция будет только способствовать росту углеродного выброса. При этом власти Ирландии всё ещё намерены добиться того, чтобы к 2030 году 80 % энергии в стране должно поступать из возобновляемых источников.

Источник изображения: Microsoft

Хотя в Ирландии в целом строительство дата-центров не запрещено и даже приветствуется, в Дублине и окрестностях оно ограничено, поскольку здесь и без того уже действует немало ЦОД. Из-за введённых ограничений некоторые крупные компании уже приостановили реализацию ряда проектов. Экоактивисты призывают вообще заблокировать строительство новых ЦОД, утверждая, что это помешает декарбонизации страны. Строительство газовых электростанций может стать временным ответом на ограничения, позволив сделать ЦОД вообще автономными.

При этом власти Ирландии ещё в конце 2022 года предостерегли оператора Gas Networks Ireland от заключения новых контрактов с операторами ЦОД, предполагающими обеспечивать свои объекты преимущественно за счёт газовых генераторов для обхода существующих норм. Известно, что Microsoft, для соблюдения существующих в Ирландии правил, не станет эксплуатировать станцию круглосуточно — она будет работать всего по 8 часов в день. Вместе с тем это вряд ли поможет планам компании по полном переводу её ирландских ЦОД на «зелёную» энергию.

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.

Перфторалкильные и полифторалкильные вещества (PFAS, «вечные химикаты»), вероятно, представляют угрозу для здоровья людей, хотя их вредоносность по многим параметрам пока не получила документальных подтверждений. Тем не менее, как сообщает портал HPC Wire, PFAS привлекают всё больше внимания регуляторов, а принятые против них в ЕС меры грозят всей полупроводниковой индустрии. Теперь этими веществами заинтересовались и американские регуляторы, включая Агентство по охране окружающей среды США (EPA), что может привести к изменению перспектив развития HPC-индустрии.

Дело в том, что PFAS используются в двухфазных системах погружного охлаждения. В частности, речь идёт о жидкостях Novec и Fluorinert компании 3M, также применяемых при выпуске полупроводников и в других сферах. В конце 2022 года 3M заявила, что намерена полностью отказаться от их производства уже к 2025 году и уже остановила крупнейший завод по их выпуску в Бельгии. Действия регуляторов и отказ 3M от производства может привести к серьёзным изменениям в HPC-индустрии, поскольку поставит под угрозу бесперебойность поставок необходимых компонентов и материалов.

Источник изображения: 3M

Но есть и другие факторы. Так, крупные международные производители СЖО будут ориентироваться на страны с наиболее жёсткими регуляторными нормами, даже если на других рынках условия более благоприятны. А крупные заказчики вроде Google и Microsoft, декларирующие достижение определённых целей по защите окружающей среды, могут отказаться от PFAS просто из-за репутационных рисков, даже если PFAS будут вполне легальны. По мнению экспертов Motivair, ужесточение контроля за PFAS может представлять угрозу широкомасштабному распространению технологий двухфазного погружного охлаждения.

Впрочем, далеко не все уверены, что новые ограничения могут изменить тренды на рынке HPC, поскольку многие игроки здесь применяют, по их словам, эффективные и безопасные системы на основе других технологий СЖО и химикатов. Как сообщает DataCenter Dynamics, по данным производителя иммерсионных СЖО LiquidStack, большее влияние ограничения на использование PFAS могут оказать на полупроводниковую отрасль, где подобные вещества широко применяются в процессе производства. В компании утверждают, что имеется немало альтернатив жидкостям 3M, хотя как минимум некоторые из них тоже являются PFAS.

Провайдер облачных услуг Civo сообщил о сотрудничестве с компанией Heata с целью обеспечения горячей водой домов в Великобритании за счёт отвода тепла от размещённых локально серверов, подключённых к системам отопления. Heata позиционирует себя как разработчик инновационной экологически чистой распределённой вычислительной сети, которая использует «мусорное» тепло, генерируемое при обработке вычислительных нагрузок, для нагрева воды.

Компании планируют запустить совместный пилотный проект, в рамках которого клиентам Civo будет предоставлена возможность опробовать облачные нагрузки в сети Heata. Компании заявили, что это позволит клиентам Civo обеспечить тех, кто столкнулся с нехваткой топлива, бесплатной горячей водой.

Источник изображения: Heata

Компактные серверы Heata (36 × 28 см) устанавливаются на внутридомовых бойлерах. Заказчики платят Heata за обработку своих облачных нагрузок на этих серверах (в пакетном режиме), а отводимое от них тепло используется для нагрева воды в бойлере. Работа системы увязана с существующими системами отопления. Бойлеры были протестированы в сотрудничестве с British Gas. Один такой блок позволяет сократить выбросы углекислого газа на 1 т в год.

В настоящее время Heata вместе с Innovate UK занимается определением домов, где будет установлено вычислительное оборудование. Концепция «цифровых бойлеров» не нова. Наиболее известна такими решениями компания Qarnot из Франции, которая недавно привлекла €35 млн инвестиций. А вот компания Nerdalize, занимавшаяся производством «вычислительных» радиаторов, обанкротилась в 2019 году.

Google раскрыла объёмы потребления воды своих ЦОД. На этот шаг компания пошла после судебного процесса между местной газетой The Oregonian и властями Даллеса (штат Орегон), которые пытались сохранить данную информацию в секрете. В прошлом году The Oregonian затребовала данные о водопотреблении у Google, но не получила их и обратилась к городским властям. Муниципалитет отказался предоставлять эту информацию, объявив её коммерческой тайной, после чего газета подала к нему иск. В итоге городским властям пришлось пойти на попятную.

Выяснилось, что в течение 2021 года на объектах поисковой компании в Даллесе было израсходовано около 1,2 млрд л воды, что гораздо меньше по сравнению с 3,8 млрд л, израсходованными инфраструктурой ЦОД Google в Каунсил-Блаффсе (штат Айова). В целом в 2021 году потребление воды на объектах Google в США составило 12,4 млрд л, а за пределами США — 4,4 млрд л. Сама компания считает, что это не так уж и много, утверждая, что общее годовое потребление воды её дата-центрами сопоставимо с расходом воды на обслуживание 29 полей для гольфа на юго-западе США.

Google уточнила, что речь идёт о питьевой воде и указанные объёмы не включают воду из других источников, например, морскую воду. По данным The Oregonian, потребление воды ЦОД Google в Даллесе почти утроилось за последние пять лет и теперь составляет более четверти всего объёма воды, используемой в городе. Эти цифры будут расти, поскольку компания планирует построить в городе ещё два ЦОД. Следует также отметить, что Даллес находится в засушливом регионе и здесь наблюдается пик многолетней засухи.

Изображение: Google

Исполнительный директор некоммерческой правозащитной группы WaterWatch Джон ДеВоу (John DeVoe) заявил, что увеличение потребления ЦОД воды в два или три раза в течение следующего десятилетия может иметь серьёзные последствия для обитателей водоёмов и других водопользователей в районе Даллеса. Он отметил, что потребление воды в городе удвоилось с 2002 по 2021 год, что поставило под угрозу протекающую здесь реку и отдельные виды обитающих в ней рыб. ДеВоу уточнил, что на долю Google приходится до 29 % всего городского потребления воды.

В свою очередь, Google и городские власти заявили, что заключённый контракт учитывает потребности города в воде и что компания обязуется выделить $28,5 млн на модернизацию систем поставки воды. Кроме того, она передала городу права на использование воды на своих промышленных землях в обмен на большее количество воды из городских резервуаров. Город обязался предоставить Google больше воды для новых ЦОД, начав перекачку не использовавшихся ранее подземных вод.

Понимая, что у общественности растёт обеспокоенность по поводу значительных объёмов расхода воды ЦОД, технологические компании весьма неохотно делятся такой информацией. Согласно исследованию Uptime Institute, лишь около половины компаний сообщает об использовании воды или выбросах углекислого газа в ЦОД.

Как сообщает DataCenter Dynamics, американская продовольственная компания Cargill разработала жидкость NatureCool 2000 для погружных СЖО, которая является более экологичной альтернативой для составов, полученных в результате перегонки углеводородов, поскольку на 90 % состоит из растительных масел. Разработчики подчёркивают, что, поскольку она получена из растений с естественным образом «связанным» углеродом, её можно назвать углеродно-нейтральной. Кроме того, новинка является биоразлагаемой.

Источник изображения: Robert Anderson/unsplash.com

При этом показатели NatureCool 2000 не только не уступают самым передовым синтетическим альтернативам, но и превосходят их по теплоотдаче на 10 %. Кроме того, жидкость соответствует всем необходимым стандартам безопасности. В частности, говорится о том, что температура вспышки составляет 325°C, а сама жидкость гаснет после устранения источника высокой температуры, тогда как традиционные синтетические жидкости в этом случае могут продолжать гореть.

Источник: Cargill

Известно, что Cargill уже присоединилась к инициативе Open Compute Project, причём члены команды продовольственной компании принимают активное участие в развитии спецификаций погружных СЖО. Cargill постепенно осваивает нишу продуктов для ЦОД, хотя пока подобный профиль деятельности не является основным для компании.

Как выяснили СМИ Нидерландов, в 2021 году местный кластер дата-центров Microsoft потребовал намного больше воды, чем обещали до его строительства власти и сам техногигант. Как сообщает Data Center Dynamics, ранее говорилось, что ежегодный расход составит 12–20 тыс. м3, однако оказалось, что только в 2021 году объекты компании потребляли 84 тыс. м3.

Предполагается, что в текущем году объект Microsoft в Холландс-Крон (Hollands Kroon) истратит ещё больше воды из-за засухи. Хотя проект в своё время встретил противодействие со стороны местных фермеров, строительство новых ЦОД было всё же одобрено в 2021 году рядом с уже существующим объектом. Здесь же расположены и мощности Google, тоже потребляющие огромные объёмы воды.

Обычно ЦОД Microsoft довольствуются для охлаждения забортным воздухом, но когда температура превышает +25 °C, вынуждены использовать воду. В 2021 году такое случалось лишь несколько раз, однако расход воды всё равно оказался в разы выше заявленного: 75 тыс. м³ ушло на охлаждение и ещё 9 тыс. м³ — на «другие нужды». Всего расположенные в окрестностях 28 ЦОД Microsoft, Google и других компаний суммарно потребили 550 тыс. м³, т.е. 0,5 % от общего объёма поставок питьевой воды. В этом году ситуация, как ожидается, будет значительно хуже.

Источник изображения: E Mens/unsplash.com

В июне совет Холландс-Крон объявил о приостановке строительства новых ЦОД в районе. Хотя девятимесячный мораторий на строительство ЦОД пока действует по всей стране, Холландс-Крон попал в число двух исключений из общего правила для гиперскейлеров, поэтому ограничения пришлось вносить самому совету. Второй «исключительный» проект планировала реализовать Meta✴ в Зееволде, но в прошлом месяце компания окончательно отказалась от его реализации, в том числе из-за активных протестов местного населения.

Ранее Microsoft под давлением местных фермеров пообещала, что будет собирать дождевую воду для использования в системах охлаждения. Однако идея пока не пошла дальше проекта и пока неизвестно приблизительно, когда начнётся хотя бы тестовый период. Кроме того, в США компания собиралась построить установку для очистки сточных вод своих дата-центров. Microsoft обещала стать «водно-положительной» к 2030 году, схожее обещание сделано и Google.