Pusat ekologi dan data. Seperti di Rusia dan luar negeri, "data hijau"

Rekan-rekan saya dan saya mempelajari pengalaman para raksasa IT dunia dalam masalah keramahan lingkungan dari pusat data, memeras banyak sekali bahan-bahan tentang bagaimana Apple, Google, Facebook, Microsoft dan banyak lainnya mengatur model sinergis kinerja pusat data. Kami juga belajar bagaimana data "kotor" ada di Eropa, Amerika, dan Rusia dan mendemonstrasikan mengapa Asia teknologi tinggi adalah "wilayah kontras lingkungan".

Saat ini wali alam adalah levitasi magnetik, kecerdasan buatan, biogas, pusat data yang ditanamkan ke dalam ekosistem, dan teknologi lingkungan lainnya. Artikel ini memaksimalkan efisiensi pusat data, yang berdampak minimal terhadap lingkungan.


Pertumbuhan set data menjadi seperti longsoran salju. Pusat data menuntut semakin banyak listrik. Rata-rata, di seluruh dunia mereka mengonsumsi 3 hingga 5% dari seluruh listrik. Dan di beberapa negara angka ini mencapai 7%. Listrik yang digunakan oleh pusat data digunakan untuk seluruh infrastruktur teknik dan peralatan TI. Pengisian pusat data adalah gado-gado prefabrikasi peralatan dari berbagai fungsi.


Dengan peningkatan kelas keandalan pusat data, permintaannya akan sumber daya juga tumbuh. Dan di pusat data dengan keandalan tinggi, peralatan umumnya diduplikasi. Banyak item peralatan dalam sistem memiliki pengganti - semacam “pemain di bangku,” dan bebannya sama pada masing-masing. Ternyata bagian terbesar dari semua peralatan hanya menghangatkan suasana.

Ingat fakta bahwa sebagian besar listrik yang digunakan oleh pusat data dihasilkan dari sumber yang tidak memiliki efek terbaik terhadap lingkungan. Tetapi pusat data itu sendiri sebenarnya tidak berbahaya: kebanyakan dari mereka tidak otonom dan menerima listrik dari sumber-sumber kota dan regional, langsung dihasilkan untuk beberapa pelanggan. Nah, saatnya untuk mengubah pengaturan bidang tanggung jawab dan mengendalikan situasi.

Beberapa pusat data sendiri menghasilkan energi menggunakan generator diesel, namun mereka hanya melakukan ini untuk meningkatkan tingkat keandalan. Generator diesel tidak hanya mencemari atmosfer secara signifikan, tetapi juga terkenal karena tingkat kebisingannya yang tinggi. Jika semuanya dibiarkan apa adanya, situasinya dapat sangat diperburuk. Lihat saja Timur.

Cina

Tiga perempat pusat data Tiongkok beroperasi pada listrik dari sumber daya tak terbarukan, termasuk batubara. Setiap pesan di messenger atau foto di jejaring sosial membakar volume batu bara baru, yang mengarah pada emisi jutaan ton karbon dioksida ke atmosfer.

Untuk mewakili skala bencana, mari kita beralih ke angka. Menurut sebuah studi GreenPeace 2019, untuk menyediakan listrik ke 44 pusat data Cina, pada 2018, pembangkit listrik mengeluarkan 99 juta ton CO₂ ke atmosfer.

Asap yang dihasilkan menonaktifkan sistem pendingin udara, yang melakukan fungsi paru-paru untuk pusat data. Sayangnya, Cina masih belum bisa menghilangkan kebiasaan buruk ini.

Sumber

Pusat data China mengkonsumsi lebih banyak listrik daripada gabungan Hongaria dan Yunani. 90% dari mereka tidak mengambil tindakan aktif untuk "menghijaukan" energi yang digunakan.

Pemerintah Cina telah melakukan upaya untuk meluncurkan program percontohan pusat data "hijau". Beijing benar-benar menarik garis: apa yang sekarang dilarang di ibukota adalah pusat data, di mana teknik yang menyertai pusat data mengkonsumsi lebih dari setengah energi yang dibutuhkan untuk rak server. Akibatnya, pusat data hanya pindah ke provinsi.

Ada contoh lain. Alibaba Group memiliki pusat data tenaga surya dan tenaga air. Dan untuk pusat data di Guangzhou, raksasa e-commerce menggunakan air dari Qingdao terdekat untuk mendinginkan server. Perusahaan menghentikan penggunaan pendingin (pendingin) selama setahun. Dan mereka, untuk sesaat, mengkonsumsi energi sebanyak server di pusat data.

Vendor Cina Haier telah mengembangkan chiller sentrifugal menggunakan teknologi levitasi magnetik pada bearing. Penemuan ini membantu mengurangi konsumsi energi dan emisi zat berbahaya. Perusahaan memposisikan unitnya sebagai yang paling kuat di dunia dalam hal kapasitas pendinginan. Teknologi telah membawa sektor pendingin ke tingkat yang baru. Kekuatan solusi alternatif memudar dibandingkan dengan produk baru. Kami melihat apa yang akan terjadi ketika menembus pasar yang cukup.

"Three E": Keramahan lingkungan, Efisiensi, Penghematan

Semakin banyak perusahaan berusaha untuk memulai bisnis, mencapai keseimbangan antara keramahan lingkungan, efisiensi energi dan ekonomi. Proyek pada pusat data "hijau" sudah dilaksanakan oleh pemain besar seperti eBay, Amazon, Facebook dan banyak lainnya.

Raksasa TI berpikir sebelumnya tentang model organisasi bisnis yang optimal untuk mencapai interaksi sinergis antara pusat data dan lingkungan. Tidak semua perusahaan mengerti hal ini. Tapi bagaimanapun, mengejar dua kelinci, Anda dapat menangkap sebanyak empat *:

Kelinci №1
Libatkan energi dari sumber yang bersih dan terbarukan, termasuk menghasilkannya sendiri. Bonus Hare: Ini adalah cara yang baik untuk meningkatkan reputasi Anda di pasar dengan menjadi pemain yang bertanggung jawab terhadap lingkungan.

Kelinci №2
Naikkan efisiensi energi ke tingkat yang baru sambil mengurangi kebutuhan untuk itu. Lain jelas bertelinga : Anda dapat menyimpan banyak.

_{* Tidak ada hewan yang terluka saat menulis artikel}

Berbicara tentang status. Ini dapat diperoleh secara resmi dengan memperoleh sertifikat Energi Terbarukan (REC) , yang keberadaannya menegaskan kebersihan dan terbarukan listrik yang digunakan oleh pusat data. Sebuah "medali di dada" untuk tanggung jawab lingkungan tidak hanya menyenangkan, tetapi juga bermanfaat.

Dengan mengintegrasikan pusat data dengan benar ke dalam ekosistem dengan fitur geoklimatiknya, adalah mungkin untuk mencapai keseimbangan "tiga E". Ada tiga bidang yang harus dikerjakan. Berikut ini beberapa contohnya.

• Eksterior. Eksterior dari pusat data yang ramah lingkungan adalah lokasi pusat data di bunker bawah tanah, di gurun Arktik, dekat dengan badan air dengan suhu rendah atau bahkan di dasar lautan. Semua ini memberikan kemungkinan pengkondisian alami dan pendinginan.
• Interior. Berbicara tentang "isian" dari pusat data, perlu untuk memikirkan semua nuansa - dari desain khusus bangunan dan bangunan ke lokasi berbagai sistem dan interaksinya. Misalnya, efek yang baik dapat dicapai dengan mengatur aliran udara dingin dan panas di koridor di antara rak atau dengan mengintegrasikan generator listrik langsung ke server.
• Energi bersih. Dan untuk produksi energi bersih, mereka tidak dapat menghasilkan apa pun: panel surya, biogas, kincir angin, pembangkit listrik tenaga air, bahkan kecerdasan buatan! Namun, untuk kelangsungan pusat data, Anda tidak boleh hanya mengandalkan generator tenaga angin dan panel surya, yang tergantung pada intensitas elemen.

Indeks Efisiensi Energi (bagian untuk pecinta formula)

Kinerja pusat data mencerminkan PUE (Power Usage Effectiveness). Ini menunjukkan rasio total daya yang dikonsumsi oleh pusat data (bangunan dengan peralatan di dalamnya) dengan energi yang dikonsumsi oleh peralatan itu sendiri.

PUE = (Total kapasitas peralatan pusat data) / (Kekuatan peralatan TI di pusat data)

Sebagai contoh: PUE 1.95 berarti bahwa 95% energi digunakan untuk AC, pendingin, dan kebutuhan pusat data "utilitas" lainnya relatif terhadap kebutuhan server untuk pusat data.

Di sebagian besar pusat data di Cina, PUE adalah 2.2. Ini jauh lebih tinggi daripada di beberapa negara Eropa. Dan di AS, PUE rata-rata adalah 1,9. Perusahaan terkemuka dalam hal indikator menunjukkan angka tidak lebih dari 1.2.

Singapura

Dalam masalah berhasil menggabungkan tanggung jawab lingkungan dan inovasi, negara kecil tapi sangat maju secara teknologi - Singapura - menonjol. Google, Amazon, dan IBM telah mengerahkan server pertanian mereka di sini. Negara ini menawarkan pusat data konsentrasi tinggi dengan konektivitas sangat cepat dan karena ini mengikuti perkembangan teknologi tinggi, menyediakan lahan subur untuk pengembangan virtualisasi dan mobilitas.

Sumber

Insinyur Singapura Tropical Data Center (TDC) melakukan percobaan dengan menciptakan server "pertanian" pertama di dunia untuk iklim tropis. Tujuannya adalah untuk mengeksplorasi kemungkinan untuk menggunakan teknologi ramah lingkungan di pusat data. Dan ide global adalah untuk mengurangi konsumsi energi dari infrastruktur server farm. Singapura justru negara yang kita bicarakan di atas: 7% dari konsumsi listrik nasional digunakan untuk diet pusat data Singapura.

Banyak perusahaan IT dan bahkan universitas teknologi memutuskan untuk mengambil bagian dalam percobaan, menyediakan sumber daya dan perkembangan mereka. Dalam kerangka kerjanya, server akan diuji daya tahan selama lonjakan daya, tidak adanya kontrol suhu atau kontrol kelembaban.

Apple

Apple mendapat gelar korporasi yang bertanggung jawab terhadap lingkungan dengan menerapkan banyak proyek ramah lingkungan, meskipun faktanya untuk beberapa waktu itu mendapat tekanan dari para pencinta lingkungan. Sekarang di California, kantor Apple Park memiliki instalasi surya yang kuat di atap, perusahaan ini memasang susunan surya yang terhormat di bidang Nevada, California dan Cina.

Sumber

IDataCenter Apple umumnya sangat rumit: dicat putih di luar untuk mengurangi panas dari matahari; di pusat data tiga fase peralatan catu daya; lampu LED hemat energi digunakan di seluruh gedung. Untuk "keramahan lingkungan" seperti itu, iDataCenter dianugerahi sertifikasi LEED Platinum .

Sumber energi lain untuk pusat data apel adalah tanaman biogas. Gas diperoleh dari dekomposisi biomassa. Metana yang diproduksi oleh pabrik dibersihkan dan diakumulasikan dalam sel bahan bakar Bloom Box, yang kemudian memasok listrik ke server-server perusahaan.

Ada banyak keuntungan dari model ini: pertama, ini adalah metode bebas limbah untuk menghasilkan listrik, dan kedua, kelebihan panas yang dihasilkan dikirim kembali ke ruang pemrosesan untuk mempercepat proses fermentasi. Dan metana adalah sumber daya terbarukan dan cukup terjangkau. Berapa banyak kelinci sekaligus!

Sumber

Membantu Apple dalam masalah lingkungan, Bloom Energy memulai sejarahnya dengan menciptakan teknologi untuk mengubah gas atmosfer Mars menjadi oksigen, tentu saja, untuk keperluan skala ruang. Segera, perusahaan menyadari bahwa teknologi mereka dapat lebih bermanfaat di Bumi. Bloom Energy menghasilkan listrik bersih untuk era digital yang dapat menghasilkan sistem yang sangat andal dan bebas masalah. Ide-ide seperti itu dapat dengan tepat disebut sebagai salah satu yang paling efektif, ramah lingkungan dan hemat biaya di planet ini. Bisnis perusahaan tumbuh dan melindungi lingkungan dari dosis besar CO₂ di lingkungan.

Microsoft

Microsoft pada 2013 menolak untuk terhubung ke infrastruktur energi regional. Pusat data telah menjadi perusahaan energinya sendiri. Microsoft menyuntikkan sel bahan bakar metana langsung ke rak server. Pengenalan sumber daya otonom dalam infrastruktur pusat data telah memungkinkan untuk mengoptimalkan distribusi energi. Efisiensi pusat data meningkat dua kali lipat. Pusat data seperti itu dapat ditempatkan di mana pun ada metana dari infrastruktur kota.

Tapi ini tidak semua yang mengejutkan perusahaan. Pusat data kapal selam Project Natick dapat memainkan peran kunci di masa depan dalam penggelaran infrastruktur komputasi Microsoft. Ketika perusahaan meluncurkan proyek ini, semua orang di sekitarnya menganggapnya sebagai percobaan. Tetapi sekarang Microsoft bahkan telah mengintegrasikan konsep pusat data bawah laut ke dalam strategi "edge computing", yang mengasumsikan kedekatan data maksimum dengan pengguna akhir. Pusat data bawah air bersifat otonom dan didukung oleh energi terbarukan.

Sumber

Facebook

Pusat data efisiensi energi (PUE) Facebook di Lulea hanya 1,07. Wilayah ini berjarak 60 kilometer dari Lingkaran Arktik. Facebook hanya menggunakan energi yang diterima dari pembangkit listrik tenaga air di pertemuan Sungai Lule dan Teluk Bothnia di pusat data. Suhu rata-rata di sini hanya 1 ° C. Perusahaan berhasil mengurangi jumlah generator cadangan hingga 70%.

Lokasi pusat data di gurun es melibatkan beberapa kesulitan:

• biaya konstruksi dan pemeliharaan dalam kondisi sulit,
• ketersediaan jaringan dan masalah bandwidth,
• keterpencilan klien dari "sumber data",
• paparan suhu yang terlalu rendah pada peralatan fisik.

Sumber

By the way, untuk mengurangi konsumsi energi dari sistem pendingin pusat data, sama sekali tidak perlu untuk membangunnya di dekat Lingkaran Arktik. Ada metode lain. Misalnya, Google menggunakan kecerdasan buatan.

Google

Itu semua dimulai dengan fakta bahwa kepemimpinan perusahaan Alfabet memutuskan untuk mengoptimalkan biaya. Perusahaan ini dibantu oleh pengembang dari DeepMind, anak perusahaan Google. Berdasarkan analisis terhadap 120 parameter yang berbeda dari pekerjaan lima tahun pusat data, kami mengembangkan algoritma kontrol sistem - ini hampir sama dengan yang dilakukan Singapore Tropical Data Center (TDC) untuk saat ini. Perusahaan telah menciptakan model prediksi untuk memantau efisiensi energi berdasarkan kecerdasan buatan DeepMind. Sistem ini bekerja berdasarkan prinsip pengukuran kuantitatif peralatan yang terlibat pada waktu yang berbeda: AC, sistem bukaan / penutupan jendela, kipas angin, pompa, pengatur suhu, konsumsi energi, aktivitas chiller, dll. AI berhasil mengatasi bahkan dengan memprediksi waktu beban maksimum pada peralatan server.

Sumber

Dan ini baru permulaan! Algoritma yang dibuat bersifat belajar mandiri, dan dapat bekerja bahkan dalam kondisi yang tidak dapat diprediksi. Sekarang AI membutuhkan sensor tambahan yang akan mengumpulkan informasi untuk melatih sistem.

Beberapa angka: biaya energi dari sistem pendingin berkurang 40%, total konsumsi energi - 10%. Semua ini telah menyebabkan penghematan miliaran dolar selama beberapa tahun. Mengesankan, bukan?

Pada 2018, perusahaan juga telah sepenuhnya mentransfer pasokan daya pusat data ke sumber energi terbarukan. Google berada di urutan kedua setelah Facebook dalam hal efisiensi energi - PUE telah mencapai 1,12 di pusat datanya, sementara sejumlah perusahaan Eropa dengan rata-rata 1,8 masih memiliki ruang untuk berkembang.

Pusat data Google lainnya dapat menerima tenaga angin. Tujuan dari proyek ini adalah untuk menyediakan pusat data terapung pada energi angin. Ini akan dihasilkan oleh layang-layang besar yang tinggi di atas permukaan air, di mana arus udara bersifat permanen. Generator ular juga akan menggerakkan kapal - seperti layar.

Eropa

Equinix AM3

Pusat data Belanda ini terletak di Amsterdam. Operatornya menggunakan menara pendingin hibrida Aquifer Thermal Energy Storage. Udara sejuk menara digunakan untuk menurunkan suhu koridor panas. Air menghilangkan panas dari server dan rak, memanas dan segera menuju ke sistem pemanas Universitas Amsterdam. Ini adalah contoh lain dari model win-win yang diimplementasikan secara cemerlang. Untuk kebutuhan pribadi, pusat data Amsterdam menghasilkan sekitar 800 ribu kilowatt-jam per tahun.

Sumber

Energi atlantis simec

Baru-baru ini, pada awal September 2019, perusahaan energi Inggris Simec Atlantis Energy mengumumkan pembangunan pusat data di Skotlandia yang akan beroperasi secara eksklusif dari sumber energi terbarukan. Listrik akan datang dari pembangkit listrik tenaga air menggunakan energi pasang surut. Ini adalah pusat data pertama di dunia yang bekerja dari sumber energi semacam ini. Dan lokasinya yang baik di tanah genting antara pantai Skotlandia dan pulau Stroma akan memungkinkan stasiun untuk menghemat sistem pendingin dan menerima energi karena pergerakan aliran volume air yang sangat besar. Mengalir di antara tepian, air akan memutar turbin stasiun dan memasok pusat data dengan listrik bersih.

Sumber

Rusia

Mari kita beralih ke pengalaman domestik. Sayangnya, di Rusia desain "hijau" dari pusat data belum distimulasi di tingkat negara, seperti yang terjadi di negara-negara Eropa. Saat ini, lebih dari 80% pusat data Rusia berlokasi di ibu kota - di Moskow dan St. Petersburg. Sebagian besar pusat data dimiliki oleh raksasa TI, telekomunikasi, dan perusahaan keuangan. Dan keinginan untuk merancang mereka dalam spektrum hijau didorong hanya oleh keinginan untuk meningkatkan indikator ekonomi - misalnya, menghemat listrik.

Pengecualian yang menjanjikan mungkin adalah pusat data Yandex muda di Vladimir. Pendingin udara dan pendingin industri tidak digunakan sama sekali - semuanya didinginkan menggunakan teknologi pendingin gratis. Di pusat data Yandex, kerjanya seperti ini: udara dingin memasuki ruang pencampuran dari jalan, di mana, setelah filtrasi, dipompa oleh dinding ventilasi melalui modul pelembapan ke koridor dingin. Mereka ingin melakukan panas yang dihasilkan oleh server ke tempat administrasi pusat data itu sendiri, ke rumah-rumah di distrik terdekat, ke perusahaan industri lainnya, atau bahkan untuk membuat proyek baru kompleks rumah kaca, yang dipanaskan oleh pengoperasian server pusat data.

Sumber

Secara umum, efisiensi energi ekonomi Rusia 2,5-3 kali lebih rendah dari indikator efisiensi energi rata-rata global. Tetapi keinginan untuk mengikuti jalur substitusi impor di industri teknologi tinggi cukup hangat dengan kami.

Masalah utama yang menghalangi penghijauan pusat data di Rusia:

• kurangnya investasi dan insentif pemerintah;
• penggunaan lokal teknologi hemat energi;
• “kelaparan” personel dalam pembangunan pusat data, khususnya kurangnya perwakilan untuk posisi senior.

Di Rusia, mereka secara aktif mendiskusikan desain hijau pusat data sekitar lima hingga tujuh tahun yang lalu, kemudian pembicaraan mereda di media, dan pusat data yang bertanggung jawab terhadap lingkungan tidak meningkat banyak sejak saat itu. Para ahli memperkirakan bahwa situasinya akan berubah dalam beberapa tahun, ketika biaya pusat data hijau dan tradisional kurang lebih sama, dan sekarang hanya raksasa industri TI yang mampu membelinya. Menghijaukan pusat data yang ada cukup sulit dan mahal. Semua sistem konservasi energi dan penggunaan kembali energi harus dirancang terlebih dahulu.

Setelah mempelajari pengalaman dunia luas, kolega saya dan saya mengumpulkan solusi yang mungkin untuk masalah ini, dan daftar "dari sederhana ke rumit" yang disajikan di bawah ini dapat berfungsi sebagai peta jalan untuk lansekap industri TI.

• Menyusun data. Cara yang menarik dan jelas untuk menyimpan adalah deduplikasi data. , , , . , «» . , , , . «» , , , , -.
• . , . -, , PUE. . Google, , .
• . , , , . – , . - , . .
• . – . , . , . , . . «», , , 1,8 . , .
• . , «» . (Free-cooling). 20 , . - Inoventica. , , . PUE — – 1,07. - , .

Sumber

Teknologi maju lainnya adalah pendinginan adiabatik - dengan menyemprotkan air ke tetesan kecil dan kondensasi berikutnya.

• "Interior." Setelah dengan bijak menempatkan peralatan di pusat data, dimungkinkan untuk mencapai pengoperasian sistem rekayasa yang optimal dan meningkatkan efisiensi energi. Opsi yang paling jelas adalah merampingkan aliran udara. Udara hangat dan dingin memiliki kepadatan yang berbeda. Apa yang harus dilakukan selanjutnya - para insinyur akan menebak ... Mengkonfigurasi ulang pusat data yang ada dan peralatan yang bergerak, menghindari suspensi sistem atau bahkan crash situs, adalah tugas yang mustahil. Oleh karena itu, solusi ini lebih cocok untuk diterapkan di pusat data baru.
• . , . , , -, – ! – , – . , – . , , .
• . , , . . , . . .
• . ? . . , , . , , . . – - – . .
• win-win. – «». . — . – , . : . . , ?
• . , :
  
  ○ / – , ( – PUE). . , . IT-, , , , ;
  
  ○ Merangsang - wortel untuk bisnis yang bertanggung jawab terhadap lingkungan, insentif material untuk perusahaan yang bertanggung jawab terhadap lingkungan, misalnya, dalam bentuk hibah. Tetapi kebijakan insentif (bukan yang melarang) harus dilaksanakan sedini mungkin. Dan kemudian kita memiliki kesempatan untuk mengejar ketinggalan dengan pengalaman asing, di mana sebagian besar perusahaan IT sudah memiliki beberapa teknologi hijau.

Perusahaan tidak segera berpikir tentang tren tanggung jawab lingkungan, dan penerapan gagasan seperti itu membutuhkan waktu, perhatian yang mendalam, dan pendekatan kreatif. Proyek energi "bersih" itu mahal, sejauh ini raksasa dengan modal besar bisa mendapatkan peluang ini. Pusat data hijau memerlukan investasi besar, terutama pada tahap awal.

Risiko yang terkait dengan perubahan tidak boleh mengintimidasi. Pemulihan proyek untuk "penghijauan" pusat data hanya masalah waktu. Selain itu, proses transisi ke energi ramah lingkungan cukup panjang. Di sisi lain, pertanyaannya adalah apakah perlu mengubah pusat data lama atau mendesain yang benar-benar baru. Perusahaan Rusia memiliki peluang besar untuk menerapkan opsi kedua dengan membangun pusat data baru di garis lintang utara negara itu, di waduk dingin dengan tenaga air atau di dekat mereka, serta membangun pertanian tenaga surya atau angin di wilayah gurun.

Pendatang baru di komunitas hijau dapat mengambil langkah kecil menuju peningkatan tanggung jawab lingkungan. Yang pertama mulai menerapkan "kebijakan hijau" akan menerima kartu truf di pasar.