Компания Meta✴ приступила к расширению кампуса дата-центров DeKalb в штате Иллинойс (США), которые, как предполагается, будут применяться для дальнейшего развития метавселенной. Для того, чтобы разработать материал для новых построек, Meta✴ прибегла к помощи искусственного интеллекта — специально подобранные «зелёные» компоненты позволят частично заменить традиционный бетон.

Цемент является основой множества современных строительных материалов, применяемых в промышленных масштабах — по имеющейся статистике на его производство приходится порядка 8 % всех углеродных выбросов в мире. Для того, чтобы создать более приемлемую для экологии альтернативу, Meta✴ объединила усилия с Университетом Иллинойса в Урбане-Шампейне (UIUC), Массачусетским технологическим институтом (MIT) и IBM.

Источник изображения: tech.fb.com

При участии системы искусственного интеллекта была обработана база данных со сведениями о характеристиках и компонентах бетонов. В результате проведённой работы была подобрана смесь летучей золы и шлака, способная частично заменить классический цемент. Полученные данные были переданы поставщику бетона — компании Ozinga, которая оптимизировала смесь исходя из своего опыта и доступности материалов, сохранив при этом необходимую прочность.

Новый «зелёный» бетон, по оценкам Meta✴, обеспечивает на 40 % меньший углеродный выброс при создании. Помимо двух уже строящихся зданий для кампуса будут построены ещё три с использованием новых технологий. По имеющимся сведениям, новую смесь уже применили при строительстве второстепенных объектов. Общая площадь зданий ЦОД составит более 222 тыс. м².

Источник изображения: tech.fb.com

Как и многие штаты, Иллинойс предложил в 2019 году налоговые льготы на ЦОД-оборудование для привлечения операторов. Meta✴ так и не воспользовалась данными преимуществами, но от послаблений при расчётах налога на собственность не отказалась. После введения объектов в эксплуатацию новые ЦОД не только будут способствовать расширению метавселенной, но и обеспечат работой более 200 человек.

На момент первого анонса проекта Meta✴ обещала, что кампус будет использовать 100 % возобновляемой энергии, а строения получат золотой сертификат Leadership in Energy and Environmental Design (LEED) за экологическую безопасность конструкции. Общий объёмы инвестиций в кампус в Иллинойсе составят более $1 млрд. Ранее сообщалась, что Meta✴ активно наращивает инвестиции в строительство ЦОД и сетевую инфраструктуру по всему миру.

Необычное решение реализовали на японском острове Хоккайдо. Избыточное тепло дата-центра, использующего для охлаждения талую снежную воду, теперь будут использовать на подшефной ферме, разводящей угрей.

Идея использования лишнего тепла для выращивания продуктов питания не нова. Например, в Норвегии компания Green Mountain использует нагретую оборудованием ЦОД воду для разведения лобстеров и форели. Пока ЦОД White Data Center (WDC) в городе Бибае импортировал мальков угрей и местный персонал будет выращивать их в расположенных на территории ёмкостях. Сопутствующим продуктом станут и грибы — на выращивание тех и других уходит относительно немного времени.

В ноябре ЦОД организовал саму ферму при поддержке городских властей. В ёмкостях круглый год будет поддерживаться оптимальная температура, в них планируется поселить до 300 000 угрей, которые будут расти в течение семи месяцев, пока не достигнут «коммерческого» веса в 250 г. Такая рыба станет продаваться по всей стране для организации школьного питания. Это будут первые угри, выращенные на Хоккайдо.

Источник изображения: Wouter Naert / Unsplash

Местная серверная инфраструктура охлаждается талой водой из снега, собираемого зимой и используемого круглый год. После того, как оборудование ЦОД охлаждается, нагретая вода поступает в ёмкости рыбной фермы. Ранее оператором ЦОД выступал город Бибай — зимой здесь выпадает много снега.

Охлаждение талой водой вычислительного оборудования впервые предложили ещё в 2008 году, а в 2010 реализовали пилотный проект. С 2014 по 2019 годы Бибай эксплуатировал ЦОД White Data Center, доказывая работоспособность предложенной концепции. Конструкция позволяла экономить до 20 % электроэнергии и с апреля 2021 года ЦОД является коммерческим проектом, выкупленным одним из партнёров — компанией Kyodo News Digital. Ожидается, что проект будет обеспечивать нулевой углеродный выброс.

Источник изображения: Datacenter Dynamics

Пока обслуживается 20 стоек с серверами, в текущем году планируется открытие второго ЦОД на 200 стоек. По словам руководства WDC для следующего ЦОД уже сейчас ведутся эксперименты по выращиванию овощей, рыбы и других морепродуктов с помощью избыточного тепла. Идея использовать для охлаждения талую воду пришлась по душе и другим бизнесам — недалеко аналогичный проект реализовала Kyocera, схожие технологии используются даже на юге Японии, где климат мягче.

«Зелёная» экономика, переход на которую стремится осуществить всё больше стран, требует радикального сокращения вредного воздействия техносферы на окружающую среду. Один из эффективных способов достижения этой задачи связан с включением в полезный оборот побочных продуктов экономической деятельности. В случае дата-центров таким продуктом является тепло.

Великобритания, Дания и другие страны направляют тепло от ЦОД в отопительные системы домов, а Норвегия обогревает им омаровые фермы и планирует обязать дата-центры отдавать «мусорное» тепло на общественные нужды. Французская компания Qarnot решила посмотреть на эту задачу под другим углом, разработав в 2017 г. концепцию электрообогревателя для жилых и офисных помещений на процессорах AMD и Intel.

В 2018 г. Qarnot продолжила изыскания и выпустила криптообогреватель QC-1. А недавно она порадовала своих заказчиков следующим поколением отопительных устройств QB, которое создано в сотрудничестве с ITRenew. Новые модули используют OCP-серверы, которые ранее работали в дата-центрах гиперскейлеров. Оснащённые водяным охлаждением, они обогревают помещения пользователей и обеспечивают дополнительные мощности для периферийных облачных вычислений.

Изображение: Qarnot (via DataCenterDynamics)

Система отводит 96% тепла, производимого кластером серверов, которое попадает в систему циркуляции воды. IT-часть состоит из процессоров AMD EPYC/Ryzen или Intel Xeon E5 в составе OCP-платформ Leopard, Tioga Pass или Capri с показателем PUE, который, по словам разработчиков, стремится к 1,0. При этом вся система практически бесшумная, поскольку вентиляторы отсутствуют.

В компании заявляют, что с февраля уже развёрнуто 12 000 ядер, и планируется довести их число до 100 000 в течении 2022 года. Среди предыдущих заказчиков систем отопления Qarnot числятся жилищные проекты во Франции и Финляндии, а также банк BNP и клиенты, занимающиеся цифровой обработкой изображений.

По словам технического директора Qarnot Клемента Пеллегрини (Clement Pellegrini), QB приносит двойную пользу экологии, используя не только «мусорное» тепло, но и оборудование, которое обычно утилизируется. У ITRenew уже есть очень похожий совместный проект с Blockheating по обогреву теплиц такими же б/у серверами гиперскейлеров.

Городской муниципальный совет Сан-Антонио (Техас, США) выдал корпорации Microsoft разрешение на расчистку территории от деревьев для строительства нового центра обработки данных. Правда, в обмен редмондскому гиганту придётся внести денежный вклад в специальный фонд.

Как передаёт Datacenter Dynamics, речь идёт о вырубке 2642 деревьев на территории приблизительно 13,4 га, расположенной на западе Сан-Антонио. Эти насаждения защищены в соответствии с местным законодательством, поэтому их уничтожение требует особого разрешения. Как сообщается, в ходе принятия решения за выдачу разрешения Microsoft проголосовали восемь членов муниципального совета, против — трое. Таким образом, подтверждено декабрьское решение комиссии по планированию, когда голоса распределились в соотношении 6 к 1.

Источник изображения: pixabay.com / Lars_Nissen

В соответствии с решением, корпорация Microsoft должна внести $1,47 млн в фонд защиты деревьев. Кроме того, компания высадит 833 новых дерева вокруг будущего дата-центра. В соответствии с установленными нормами в ходе вырубки компании должны сохранять минимум 20 % деревьев с диаметром более 60 см и столько же деревьев с диаметром более 15 см. Microsoft же собирается сохранить соответственно 4,5 % и 3 % таких насаждений.

Впрочем, в корпорации заявляют, что те деревья, которые будут высажены, по состоянию здоровья значительно превзойдут существующие, а со временем они образуют и более качественный полог. Всего Microsoft, как сообщалось ранее, планирует потратить $1 млрд на постройку ЦОД в данной местности.

Как сообщает Datacenter Dynamics, скандинавский оператор ЦОД Telia принял решение о выходе на локальный рынок электроэнергии Fast Frequency Reserve (FFR). Компания подключила источники бесперебойного питания (ИБП) своего дата-центра в Хельсинки к сети местного поставщика Fortum. Это поможет сбалансировать энергопотребление в регионе и повысить стабильность энергосети. Кроме того, в скором времени ожидается подключение ЦОД к местной теплосети.

Открытый в 2018 году в Хельсинки ЦОД Telia площадью 34 тыс. м² является одним из крупнейших в Финляндии. ИБП этого ЦОД будут включены «виртуальную батарею» Fortum Spring, чтобы можно было обратиться за электроэнергией к Telia, когда в этом появится необходимость. Это, в частности, упростит использование возобновляемых источников, не всегда стабильно поставляющих электричество. Энергия из ИБП может доставляться в общую сеть «в течение нескольких сотен миллисекунд».

Источник: telia.ee

При этом, как обещает Fortum, ИБП продолжат выполнять свою основну задачу по подстраховке ЦОД — ёмкости аккумуляторов будет вполне достаточно, чтобы в течение минут запустить дизельные генераторы. По словам Fortum, «виртуальная батарея» является очень экономичным решением, использующим существующие активы участников сети для поддержания энергоснабжения, не ставя под угрозу возможность использования оборудования по прямому назначению — часть энергии отводится на обеспечение работы критических процессов.

По данным компании, это в том числе позволяет вернуть инвестиции, обычно не предусматривающие прямой денежной отдачи, и стимулирует переход скандинавской энергосистемы к более «чистому» будущему. Интеграция ЦОД в энергосеть тестировалась ещё летом 2021 года, с тех пор Telia внесла вклад в проект в размере «нескольких мегаватт», хотя объёмы энергии не уточняются. Сейчас в Финляндии 27 % электроэнергии поставляется АЭС, 20 % — ГЭС, а 22% — ТЭС.

Microsoft объединила усилия с Caterpillar и Ballard Power Systems для тестирования резервных генераторов на водородных топливных элементах в своём дата-центре в Куинси (штат Вашингтон). Проект рассчитан на три года и нацелен на изучение возможности использования водородных топливных элементов в масштабе ЦОД. Проект частично финансируется Министерством энергетики США (DOE) в рамках инициативы H2@Scale.

Caterpillar станет генеральным подрядчиком, обеспечивающим общую интеграцию всех систем, работу силовой электроники и средств управления. Ballard предоставит водородный электрогенератор на топливных элементах ClearGen-II мощностью 1,5 МВт, а Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (NREL) выполнит анализ его безопасности, экологичности и технико-экономических аспектов эксплуатации.

Источник изображения: Microsoft

Для успешной реализации проекта необходимо решить ряд проблем. Чтобы топливные элементы обеспечивали мощность 3 МВт в течение 48 часов, требуется около 68 м³ жидкого водорода, для хранения которого требуется намного больше места, чем для дизельного топлива. Для избегания утечек требуются специальные трубопроводы, а сам водород надо хранить при температуре ниже -253 °C. Ранее Microsoft успешно испытала водородные топливные ячейки мощностью 250 кВт от Power Innovations.

В сентябре текущего года на юго-востоке США случилась сильная засуха. По данным местных регуляторов, ситуация может только усугубиться. Это нахудшая ситуация с водными ресурсами за всю зарегистрированную в регионе историю. На этом фоне гигантские расходы воды дата-центрами является одним из тревожных факторов — хотя бы потому, что никто точно не знает, сколько воды они используют на самом деле.

По словам профессора Армана Шехаби (Arman Shehabi) из Национальной лаборатории им. Лоуренса в Беркли (США), которые приводит Datacenter Dynamics, достоверные сведения о потреблении дата-центрами воды централизованно никем не собираются, а сами компании, если и ведут статистику, не горят желанием показывать её даже властям, ссылаясь на коммерческую тайну. Отрывочные сведения поступают из юридических документов, публикуемых в ходе разбирательств.

И хотя дата-центры, как и заводы, потребляют много электричества и воды, от них — в отличие от предприятий, например, текстильной или химической промышленности — власти обычно не требуют регулярных отчётов. По данным Uptime Institute, операторы только половины ЦОД собирают хоть какую-то статистику о расходе воды. Вместе с тем, по экспертным оценкам, ЦОД входят в десятку крупнейших коммерческих потребителей воды в США. И, что важно, зачастую это питьевая вода.

Профессор, в своё время сумевший подсчитать энергопотребление всех ЦОД США (205 ТВт·ч в 2018 году), пытается сделать схожие вычисления расхода воды. При этом важно учесть не только прямое потребление воды кампусами ЦОД, но и ту воду, которая используется ГЭС, воду, израсходованную очистительными предприятиями, а также другие факторы. Как считает профессор, дата-центры потребляют воду из 90% бассейнов США. Предположительно суммарно на дата-центры в 2018 году ушло 513 млн м³. В среднем на один потраченный МВт·ч приходится 7,1 м³ воды, но разница между регионами просто огромная.

Оценить меры по восстановлению водного баланса тоже крайне сложно. Многие из подобных проектов не «восстанавливают» воду — вместо этого минимизируются её потери, высаживаются растения, ремонтируются водопроводы, устанавливаются очистные сооружения. Хотя такие действия безусловно полезны, расход воды не компенсируется напрямую. Кроме того, в каждом конкретном регионе возможно конечное число водосберегающих мероприятий, которые можно провести, поэтому дата-центрам помельче не остаётся поля деятельности в соответствующей сфере.

Среди крупных игроков Facebook✴ и Microsoft планируют достичь положительного водного баланса к 2030 году, а Google обещает к концу десятилетия возвращать по 120% от объёма использованной воды. Во всех случаях речь идёт прямом потреблении воды и не уточняется, как именно будет восстанавливаться баланс. Возможна та же ситуация, что и с «зелёной» энергетикой, когда крупные компании потребляют электроэнергию из обычных сетей, используя для компенсации углеродного следа т.н. «зелёный камуфляж».

По мнению Шехаби, бизнесу стоит делиться подобными данными хотя бы на анонимной основе. В случае отказа усиливающиеся засухи и рост осведомлённости общества о деятельности дата-центров приведут к тому, что будут приняты законы, обязывающие собирать и раскрывать сведения о потреблении воды в принудительном порядке (и с возможной последующей регуляцией рынка). Профессор считает, что водные ресурсы имеют даже более критическое значение, чем энергетические.

Концепция развития центров обработки данных (ЦОД) впервые оформилась в Норвегии в 2018 г., когда правительство задалось целью повысить привлекательность своей страны для представителей отрасли. C 2019 г. власти инвестировали в новые ЦОД порядка €255 млн, а также отменили налоги на имущество для производственного оборудования и установок на предприятиях и в других сферах, стимулировали создание оптоволоконных каналов связи и вели работу по информированию партнёров по всем необходимым для начала работы вопросам.

Обновлённая стратегия развития ЦОД была представлена министром Линдой Хофстад Хеллеланд (Linda Hofstad Helleland). Она позиционирует Норвегию как оптимальную страну для строительства ЦОД и иностранных инвестиций. В число ключевых преимуществ входят понятные и стабильные правила игры, доступность возобновляемых источников энергии, широкополосной связи, квалифицированной рабочей силы и подключений с высокой безопасностью. Экологический аспект норвежской стратегии усилен требованием к объектам ЦОД о повторном использовании отработанного тепла.

Дата-центр DC1-Stavanger

«Ожидается сильный рост экономики, основанной на данных, и здесь Норвегия может внести свой вклад, предлагая устойчивые решения в норвежских дата-центрах для служб социального обеспечения, индустрии аквакультуры и многого другого», — сказала Хеллеланд в предисловии к документу — «Мы должны работать над тем, чтобы в Норвегии стало больше центров обработки данных».

Норвегия имеет сильную индустрию возобновляемых источников энергии, стабильность которой поддержана развитой гидроэнергетикой. Хотя страна всё ещё экспортирует нефть, Хеллеланд прогнозирует, что использование искусственного интеллекта и больших данных поможет удвоить темпы роста ВВП Норвегии к 2030 г. и важнейшим условием для этого является увеличение числа дата-центров.

Regjeringa.no

Сейчас в секторе ЦОД Норвегии занято всего 2400 человек, но Хеллеланд уверена, что в будущем их число значительно вырастет, поскольку в стране уже несколько лет наблюдается тенденция к росту использования компаниями облачных сервисов. По данным Статистического управления Норвегии, 64% компаний с числом сотрудников больше 10 покупали облачные услуги в 2020 г., что на 51% выше по сравнению с 2018 г. В 2021 г. одну или несколько услуг, предоставляемых из облака, использовали 92% государственных учреждений.

Европейская комиссия ожидает рост объёма цифровой экономики в ЕС-27 с €301 млрд. в 2018г до €829 млрд. к 2025г. Ежегодный прирост этого сектора в Норвегии к 2030 г. может достигнуть €29 млрд., что представляет большие экономические возможности для норвежского бизнеса и промышленности, в том числе для игроков из сектора ЦОД.

Дата-центр DC2-Telemark

«У нас в Норвегии фантастическая стартовая площадка с хорошим и надежным доступом к возобновляемым источникам энергии, прочной цифровой инфраструктурой, высокой компетентностью и стабильными рамочными условиями. Но конкуренция глобальна, и мы всегда должны становиться лучше. Важно также активно работать на благо местных жителей. Именно поэтому мы сейчас обновляем национальную стратегию создания центров обработки данных — всего через три года после первой инициативы», — добавила Хеллеланд.

С тех пор, как норвежская компания Green Mountain придумала направлять отработанное тепло своего ЦОД DC1-Stavenger на ферму по разведению омаров, концепция утилизации «мусорного» тепла получила дальнейшее развитие. Теперь оператор дата-центров хочет обогреть и крупнейшую в мире наземную форелевую ферму Hima Seafood. Ожидается, что предприятие сможет производить до 9000 т форели в год, а выбросы углекислого газа от его работы будут минимальными.

Форелевое хозяйство разместится в 800 м от дата-центра DC2-Telemark в Рьюкане (Норвегия) и будет подключено системой трубопроводов к его контурам охлаждения. С помощью теплообменников Hima использует тепло ЦОД для получения нужной температуры в системе RAS и вернёт обратно остывшую воду, создав таким образом технологию замкнутого цикла.

Источник изображений: Green Mountain

По словам генерального директора компании Hima, Джо МакЭлви (Joe McElwee), обеспечение постоянной и стабильной температуры воды является ключом ко всему производству рыбной продукции мирового уровня и возможность её получения от ЦОД является беспроигрышным решением для обеих сторон. Строительство начнётся в этом году, а ввод в эксплуатацию намечен на 2023 году.

Hima Seafood

«Хотя наши дата-центры и работают на 100% возобновляемой гидроэнергии, мы не хотим, чтобы какая-либо её часть расходовалась впустую. Этот проект является примером циркулярной экономики, когда продукция одной компании может приносить не только экономическую, но и экологическую выгоду для другой. Мы стремимся к новым экологическим стандартам и надеемся, что наше совместное предприятие будет этому способствовать" — добавил генеральный директор Green Mountain Тор Кристиан Гюланд (Tor Kristian Gyland).

Норвежский оператор дата-центров Green Mountain подписал договор с первой в мире наземной омаровой фермой Norwegian Lobster Farm на поставку отработанного тепла из ЦОД DC1-Stavanger. «С практической точки зрения это означает, что мы сможем увеличить масштабы производства, снизить технические риски и сэкономить как на капитальных, так и на эксплуатационных расходах, в дополнение к экологическим преимуществам, конечно» — отметил директор фермы Асбьерн Дренгстинг (Asbjørn Drengstig).

Наземное разведение омаров является сложной задачей, но рыночные перспективы очень велики огромны. Особенно с учётом того, что популяция омаров в Европе сокращается. Поэтому технология наземного выращивания омаров разрабатывалась Norwegian Lobster Farm в течении нескольких лет при финансовой поддержке Европейского Союза по программе «Горизонт 2020».

Источник изображений: Green Mountain

В итоге на её предприятиях используется технология рециркуляции аквакультуры (RAS), а также передовая робототехника, системы компьютерного зрения и автоматический непрерывный мониторинг каждого отдельного омара. Благодаря такой заботе омары вырастают размером с тарелку. Для оптимального роста омару необходима температура морской воды 20 °С, и как раз такая температура получается после охлаждения IT-оборудования ЦОД. Поэтому сточные воды СЖО можно направить непосредственно на ферму.

Система мониторинга омаров

Наибольшая эффективность может быть достигнута, если ферма будет построена в непосредственной близости от центра обработки данных. Отметим, что совместный прокет Green Mountain и Norwegian Lobster Farm весьма удачно вписывается в инициативу норвежских властей, которые планируют обязать дата-центры и другие промышленные предприятия отдавать «мусорное» тепло на общественные нужды.

Дата-центр DC1-Stavanger

DC1-Stavanger использует для охлаждения морскую воду из фьорда с температурой 8 °С. После прохождения контуров охлаждения ЦОД нагретая вода сбрасывается обратно во фьорд. По словам генерального директора Green Mountain, Кристиана Гиланда ( Kristian Gyland), компания долгое время изучала различные способы повторного использования отработанного тепла, но большая часть из них не подходили из-за особенностей расположения дата-центра.

Например, если дата-центры построены в городских жилых районах, вырабатываемое ими тепло можно использовать для обогрева домов. Однако расположение DC1-Stavanger в малонаселённом месте делает централизованное отопление бессмысленной затеей. С другой стороны, проект наземных омаровых ферм в этом случае подходит как нельзя лучше. «Мы надеемся, что сможем распространить эту и подобные концепции и на наши будущие объекты», — прокомментировал Гиланд.