Оператор дата-центров Digital Realty намерен реорганизовать систему питания своих ЦОД в Ирландии таким образом, чтобы та могла отдавать электричество в энергосети во время пиковых нагрузок. The Register сообщает, что это поможет сгладить нагрузки на энергосистемы, снизить выбросы углекислого газа и обеспечить операторам дополнительную выручку.

Один из крупнейших в мире операторов дата-центров работает с энергораспределяющей компанией Enel X, которая позволит сохранить стабильность сетей с помощью систем бесперебойного питания ЦОД. Это, например, даст возможность снизить зависимость от электростанций, работающих на ископаемом топливе в часы максимальных нагрузок. Digital Realty уже ранее реализовала подобный проект с помощью Enel X в Сиднее.

Только вокруг Дублина оператор ЦОД имеет девять объектов. Он утверждает, что аккумуляторы их ИБП прошли самые строгие проверки и одобрены для снабжения резервной энергией электросетей. Для начала в программе будут участвовать источники бесперебойного питания мощностью 6 МВт. Соглашение с Enel X позволит Digital Realty использовать по-новому использовать энергетические активы дата-центров, в числе прочего позволяя подключать к сети больше возобновляемых источниках энергии.

Источник изображения: israel palacio/unsplash.com

Ирландия уже получает 30–40 % энергии из возобновляемых источников, что имеет и негативные стороны. В частности, неизбежны перепады качества энергоснабжения из-за нестабильности работы ветряков и других подобных источников. В Digital Realty подчёркивают, что в таких ситуациях пригодится энергия ИБП дата-центров. В этом месяце оператор EirGrid объявил о снижении минимального числа больших генераторов на ископаемом топливе, которые должны работать в энергосети страны в любое время — с пяти до четырёх, в ответ на растущую доступность возобновляемой энергии.

Впрочем, Digital Realty не первой представляет подобную схему в Ирландии. Microsoft уже анонсировала внедрение интерактивной ИБП-технологии в собственном ЦОД в Дублине в середине 2022 года, она сотрудничает с Eaton и той же Enel X. Последняя служит агрегатором для объединения коммерческих источников энергии в «виртуальные электростанции». В прошлом году Microsoft объявила, что проект увенчался успехом и заявила о намерении масштабировать его на другие ЦОД по всей планете.

Энергия для ЦОД стала весьма обсуждаемой темой в последнее время, эксперты предупреждают, что рост ёмкости дата-центров на фоне взрывного спроса на ИИ-сервисы может привести к тому, что только в США ЦОД будет потребляться к 2030 году 20–25 % всей электроэнергии, а в Ирландии к 2026 году — около трети. Это уже привело к рационированию вычислительных ресурсов AWS.

Занимающаяся разработкой и выпуском солнечных элементов питания компания Exowatt получила финансирование от руководителя OpenAI Сэма Альтмана (Sam Altman), а также двух других инвесторов. The Register сообщает, что точных данных об объёмах инвестиций Альтмана нет, но вкладывает деньги не его компания, а он лично.

Доля вложений Альтмана в Exowatt неизвестна, но есть данные, что двумя другими инвесторами выступили Andreessen Horowitz и Atomic. Общий объём инвестиций составляет $20 млн. В Exowatt рассчитывают генерировать экобезопасное электричество, стоимость которого со временем упадёт до $0,01/кВт·ч. Серьёзные проекты начнут реализовать уже в 2024 году.

Exowatt разрабатывает солнечные панели, сохраняющие энергию в виде тепла, которое конвертируется в электричество. Интеграция довольно больших «тепловых аккумуляторов» с собственно солнечными линзами в одном блоке, как заявляют в компании, и является ключевым отличием от других решений. Утверждается, что новое солнечное решение для питания ИИ и дата-центров будущего обеспечит меньшую стоимость энергии, чем у электростанций на ископаемом топливе.

Источник изображения: Exowatt

Высокие энергетические показатели чрезвычайно важны, когда речь идёт о дата-центрах, не говоря о ЦОД для ИИ-систем — дефицит электричества является серьёзной проблемой для гиперскейлеров вроде AWS, Microsoft или Google. Сам Альтман ещё в январе 2024 года говорил о проблемах с электроснабжением и подчёркивал, что для развития ИИ потребуется «прорыв» в энергетических технологиях.

Считается, что причиной инвестиций Альтмана отчасти стала дружба с главой Atomic Джеком Абрахамом (Jack Abraham), хотя глава OpenAI не впервые вкладывает деньги в энергетические проекты. Например, он поддерживает «атомные» стартапы Helion и Oklo. Примечательно, что первым потенциальным клиентом Helion является Microsoft, имеющая тесные связи с OpenAI — компания намерена получить доступ к электричеству, полученному за счёт термоядерного синтеза, уже в 2028 году.

Впрочем, в краткосрочной перспективе будут применяться более привычные источники электричества — солнечная и атомная энергии. Exowatt и другие экзотические энергетические компании всё ещё находятся на стадии стартапов. В то же время Amazon, например, использует традиционную АЭС для питания недавно купленного кампуса ЦОД.

Компания Sidewalk Infrastructure Partners (SIP), основанная Alphabet, учредила новый бизнес Verrus, который займётся строительством «экологически оптимизированных» дата-центров. Silicon Angle сообщает, что новая структура построит сеть ЦОД с резервным питанием от АКБ — для размещения ИИ-моделей и выполнения других задач.

Sidewalk появилась в 2019 году в результате развития проектов «умного города». Компания участвует в многочисленных инфраструктурных инициативах, включая программы по переработке отходов, развитию телекоммуникаций и созданию энергосистем. Имеется даже собственное дочернее предприятие по строительству дорог для автономных машин.

Дата-центры Verrus, оптимизированные для обеспечения экоустойчивости, как заявляется, станут активами находящихся поблизости сообществ, а не «постоянными и негибкими причинами истощения» локальной инфраструктуры. В ЦОД Verrus упор сделан на более аккуратно использование энергетических ресурсов. Например, учитывается тот факт, что некоторые приложения должны работать круглосуточно, а другие активны лишь периодически — разные типы нагрузок будут выполняться в отдельных секциях дата-центров.

Источник изображения: Sidewalk Infrastructure Partners (SIP)

Электропитание будет общим для всех секций, но энергия будет распределяться между ними в необходимых пропорциях. Например, если одна из секций получает больше энергии, чем ей требуется, избыток будет отправлен серверам, которым действительно не помешает питание. Наконец, обещано использование передовых технологий охлаждения, но без уточнения, о чём именно идёт речь.

Компания намерена применять программную платформу собственной разработки для управления рабочими нагрузками клиентов и расходом энергии. Такая система, как сообщается, способна минимизировать углеродные выбросы при благоприятных условиях. Вместо резервных дизель-генераторов дата-центры Verrus будут полагаться на аккумуляторы, которые будут использоваться не только во время перебоев в местной энергосети, но и когда она слишком перегружена, чтобы не создавать дополнительную нагрузку.

Строительство каждого ЦОД обойдётсч в $1 млрд. Три первых объекта Verrus планирует завершить в Аризоне, Калифорнии и Массачусетсе, заработать они должны в 2026–2027 гг. Кампусы, по слухам, уже привлекли внимание потенциальных клиентов, включая гиперскейлеров — они могут стать целевой аудиторией проекта при поиске инвестиций. Пока Sidewalk привлекла $800 млн от Alphabet, пенсионного фонда Ontario Teachers’ Pension Plan и инвестиционной компании StepStone Group LP.

Nokia предложила операторам мобильной связи новые инструменты, которые помогут не только сэкономить на энергоснабжении базовых станций, но и немного заработать за счёт их резервных аккумуляторов. Энергию АКБ можно будет отдавать в часы пиковых нагрузок в магистральные сети, заряжая батареи в моменты, когда энергосети менее загружены, а электричество дешевле. Речь идёт о функции виртуальной электростанции (Virtual Power Plant, VPP).

Впрочем, большую часть времени аккумуляторы будут работать в режиме ожидания, поскольку перебои с электричеством в современных инфраструктурных проектах случаются довольно редко. Основная задумка в том, что управление резервом позволит участвовать в спотовом рынке энергии — если цена на нём будет подниматься выше определённого уровня, ресурсы АКБ можно продавать в сеть в странах, где это разрешено, или питать базовую станцию от АКБ в те моменты, когда стоимость энергии в моменте слишком высока.

Источник изображения: Nokia

Nokia уже провела многократные испытания системы и намерена представить готовое ПО для коммерческого использования в текущем году. Впрочем, некоторые эксперты сомневаются, что идея действительно хороша, поскольку основной целью резервных АКБ является не заработок, а именно защита от перебоев питания. При активной торговле на рынке энергии есть немалый риск, что оборудование в какой-то момент вообще останется без питания. В Nokia же уверены, что её ПО обеспечит рациональный расход энергии, поскольку решение полагается на алгоритмы машинного обучения и прогнозирует спрос не электричество.

Аналогичный VPP проект уже реализуется финским оператором Elisa. Проблема в том, что далеко не все базовые станции имеют резервные АКБ в принципе, а если они и есть, то речь обычно идёт о свинцово-кислотных аккумуляторах, а не литий-ионных вариантах, лучше подходящих для подобного применения. Перевод базовых станций на литиевые батареи может окупиться лишь в течение 3–5 лет благодаря VPP, но вcё это сулит слишком малую прибыль в сравнении с заработком от основного бизнеса операторов, отмечает The Register.

Источник изображения: American Public Power Association/unsplash.com

Впрочем, VPP — это лишь часть стратегии Nokia по повышению энергоэффективности мобильных сетей. Компания также представила функцию глубокого сна для базовых станций, которая отключает ненужные радиомодули при отсутствии трафика абонентов. Также компания применяет ИИ и машинное обучение для конфигурирования и оптимизации работы сети. Наконец, в арсенале Nokia есть решения с СЖО, которые также повышают энергоэффективность оборудования радиодоступа.

В целом идея интеграции АКБ, ИБП или отдельных энергохранилищ с локальными энергосетями не нова. Правда, речь обычно идёт о более крупных объектах, например, о дата-центрах. Такие проекты реализуются Google, Microsoft, Stack и др. Deutsche Telekom тоже строит хранилища общей ёмкостью 300 МВт·ч, но в данном случае они нужны скорее для запасания энергии из «зелёных» источников с нестабильной генерацией.

Компания Keppel, по сообщению ресурса Datacenter Dynamics, намерена развернуть аккумуляторные энергохранилища BESS (Battery Energy Storage System) в двух своих дата-центрах, находящихся в Дублине (Ирландия). Это позволит частично решить проблемы, которые могут возникнуть из-за высокой нагрузки на местные электросети. Речь идёт о решениях Grid Beyond Limited, которая поставляет энергохранилища с подключением к энергосети и ПО для управления.

На площадке Dublin 1 в кампусе Citywest компания Keppel намерена установить систему, состоящую из двух новых аккумуляторных блоков, двух высоковольтных блоков питания, двух трансформаторов среднего напряжения и пр. Мощность этой системы не уточняется. На объекте Dublin 2 в технопарке Ballycoolin компания планирует установить систему BESS мощностью 4 МВт.

Источник изображения: Keppel

В Ирландии находятся крупные дата-центры мировых IT-гигантов. Но работа таких площадок затруднена из-за возрастающей нагрузки на энергосеть. Поэтому компании вынуждены искать различные способы решения проблемы. Например, Microsoft получила разрешение на строительство газовой электростанции мощностью 170 МВт для своего кампуса Grange Castle. Кроме того, Ирландия намерена построить ЦОД с питанием исключительно от твёрдооксидных топливных ячеек.

В Дублине и окрестностях ещё в начале 2022 года прекратили приём заявок на подключение дата-центров к энергосети. На этом фоне AWS, Microsoft и Equinix приостановили развитие своих ЦОД в регионе. Но позднее стало известно, что компании снова планируют строительство и расширение ЦОД в Ирландии. А за пределами Большого Дублина появятся более 20 дата-центров.

Японский производитель аккумуляторов FDK, поддерживаемый Fujitsu, заявил о пригодности усовершенствованных никель-цинковых элементов питания для использования в ИБП дата-центров. Как сообщает The Register, в компании считают их достаточно надёжными для практического применения на столь важных объектах. Производитель настолько уверен в этой технологии, что готов обновить производственные мощности для массового выпуска АКБ нового типа.

Изображение: FDK

Дебютировавшие в марте варианты батарей подверглись длительному тестированию, доказав возможность сохранять 70 % ёмкости после 800 циклов зарядки/разрядки. Как сообщают в FDK, это показатель вдвое лучше, чем у обычных свинцово-кислотных АКБ. Кроме того, они легче и экологичнее. Аккумуляторы также прошли ряд тестов, предусматривавших размещение в уличных шкафах при температурах от 0 до +50 °C — они продолжали безопасно работать без потери ёмкости.

Источник изображения: Roberto Sorin/unsplash.com

В прошлом Ni–Zn аккумуляторы имели короткий жизненный цикл из-за быстрого роста цинковых «дендритов», способных вызвать замыкание. Однако новейшие разработки вроде добавления присадок в анод и электролит и совершенствование сепаратора позволили значительно усовершенствовать технологию. При этом удалось сохранить высокую плотность хранения энергии и возможность быстрого заряда, что для оборудования вроде ИБП дата-центров, чем длительность жизненного цикла.

Источник изображения: FDK

В компании считают, что Ni–Zn элементы являются самыми многообещающими для стационарных решений, включая системы резервного питания и энергохранения. Они используют водные электролиты, дешевле литиевых вариантов и ёмче свинцово-кислотных. Однако, например, для электромобилей они не очень подходят, поскольку плотность энергии у них всё-таки значительно ниже, чем у литий-ионных альтернатив.

Группа ABB, в числе прочего предлагающая эффективные ИБП-решения для дата-центров, одобрила использование никель-цинковых аккумуляторов поставщика ZincFive в своих системах бесперебойного питания. Как сообщает Datacenter Dynamics, в компании считают, что такие АКБ во многом более эффективны, чем литий-ионные или свинцово-кислотные варианты.

Впрочем, пока в системах бесперебойного питания будут применяться все доступные технологии. BC-серия аккумуляторных шкафов компании ZincFive может применяться как часть конструкции ИБП ABB. Последняя уверена, что они имеют невысокий углеродный след, требуют минимального обслуживания и чрезвычайно надёжны. Ранее ZincFive заявляла, что никель-цинковые аккумуляторные элементы имеют более высокую энергетическую плотность и обеспечивают низкие выбросы уровня Scope III, поскольку никель и цинк гораздо безопаснее добывать и перерабатывать, чем литий.

Изображение: ZincFive

До того, как продукцию ZinkFive одобрили, компании протестировали аккумуляторы в США и Швейцарии, убедившись в совместимости с ИБП-системами ABB MegaFlex. Выяснилось, что они отвечают требованиям безопасности, производительности и надёжности для использования в ЦОД и будут способствовать выполнению целей клиентов по декарбонизации деятельности. По имеющимся данным, ABB уже применяет элементы ZincFive в некоторых проектах. Аккумуляторные шкафы совместимы с ИБП-платформами мощностью до нескольких мегаватт.

Компания Microsoft начала внедрять новые технологии резервного питания ЦОД в Швеции. Как сообщает DatacenterDynamics, теперь в одном из местных дата-центров техногиганта вместо дизель-генераторов применяется аккумуляторное энергохранилище BESS (battery energy storage system) компании Saft. Последняя является дочерней структурой TotalEnergies, а система BESS — это результат сделки 2021 года с Microsoft, намеренной отказаться от дизелей к 2030 году.

Система BESS состоит из восьми аккумуляторных контейнеров ёмкостью 4 МВт·ч каждый, объединённых в 4 группы. Суммарная ёмкость составляет 16 МВт·ч — этого достаточно для резервного питания ЦОД до 80 минут с пиковым потреблением 24 МВт. На внедрение аккумуляторного хранилища ушло более 16 месяцев, оно заменит неназванное число дизель-генераторов. Также известно, что система поддерживает быстрый «холодный старт», позволяя немедленно восстановить подачу электричества в случае его отключения.

Хотя местоположение ЦОД с новым оборудованием пока не раскрывается, с момента открытия в ноябре 2020 года облачного региона Azure в Швеции, в стране появились три ЦОД. Кампус в Стаффансторпе стал объектом критики из-за применения дизель-генераторов. Впрочем, в самой Microsoft утверждают, что общественное давление не являлось определяющим фактором при выборе типа энергохранилища. Ещё в 2021 году компания пообещала со временем полностью избавиться от дизелей на своих объектах по всему миру в рамках плана по достижению «углеродной нейтральности», а в мае 2022 года отдельно пообещала использовать генераторы только для тестовых запусков и в случае отключения магистрального электроснабжения.

Источник изображения: Saft

Власти Швеции утверждают, что энергосистема страны очень стабильна, поэтому применять генераторы вряд ли имеет смысл. Тем не менее, когда первый облачный регион Azure открылся в стране в конце 2021 года, все три объекта получили резервное питание именно от дизель-генераторов, хотя некоторые из них и использовали экологичное топливо, как минимум на 50 % состоящее из возобновляемого горючего. Это мало помогло Microsoft, поскольку планы использования дизелей в Стаффансторпе встретили острую критику общественности.

Дело дошло до того, что в 2022 году компания запросила увеличение парка дизель-генераторовна 70 МВт, но отозвала заявку из-за последовавших протестов. Впрочем, в Microsoft утверждают, что на самом деле расширение резервных мощностей в городе отменили из-за увеличения спроса на облачные сервисы компании и безопасные хранилища данных, которым необходим более крупный ЦОД, чем тот, что планировался в Стаффансторпе. Здесь расширение ЦОД тоже планируется, но будет осуществляться только с расчётом на уже имеющиеся здесь резервные источники питания.

В Microsoft подчёркивают, что поиск альтернатив дизелям является важной частью стратегии по достижению отрицательных углеродных показателей к 2030 году. Более того, к 2050 году компания рассчитывает изъять из атмосферы весь углекислый газ, который она буквально выпустила в небо с момента основания в 1975 году.

Оператор Vodacom, действующий на территории Южной Африки, наметил планы борьбы с участившимися кражами аккумуляторов, питающих базовые станции и иные инфраструктурные объекты. По данным DataCenter Dynamics, ежемесячно в регионе регистрируется 15–28 инцидентов вандализма, связанных с мобильной инфраструктурой, АКБ крадут по 18–30 раз в месяц.

В ЮАР у Vodacom есть 45 млн абонентов, и после каждого инцидента без коммуникаций остаются тысячи человек, а стоимость восстановления связи обходится в лучшем случае в несколько тысяч долларов. Проблема тесно связана с перебоями в электросетях страны и только усугубляет ситуацию — Vodacom Central Region стала использовать резервные источники питания и генераторы для подстраховки, после чего преступники стали красть аккумуляторы, генераторы, кабели и другое вспомогательное оборудование.

Источник изображения: Sergio-sq/pixabay.com

Только в мае государственная энергоснабжающая компания Eskom предупреждала, что, возможно, число перебоев с подачей энергии вырастет этой зимой (с июня по август) до беспрецедентного уровня, поскольку в Южной Африке продолжается энергетический кризис. В Eskom предупреждали, что отключения за 32-часовой цикл могут достигнуть 16 часов. В Vodacom уже объявили, что усилили меры безопасности на площадках с базовыми станциями, установив камеры видеонаблюдения. Кроме того, начался монтаж станций в антивандальных контейнерах с сигнализаций.

Также указывается, что некоторые преступники уже предстали перед судом и приговоры за порчу инфраструктуры весьма жёсткие. Например, в мае 2022 года за кражу аккумуляторов базовых станций трое преступников приговорены к 15 годам тюрьмы за каждый эпизод, каждый получил по 30 лет заключения. Аналогичные приговоры выносятся и за кражу генераторов — ущерб для оператора в таких случаях иногда составляет десятки тысяч долларов.

Это не единственная проблема телеком-корпораций в Африке и далеко за её пределами. Так, в Ботсване оператор Botswana Telecommunications Corporation (BTC) наметил планы отказа от медных компонентов в своём оборудовании из-за участившихся краж. Проблема коснулась даже относительно благополучных стран вроде Великобритании — в прошлом месяце преступники оставили без интернета Оксфордшир, украв 500 м медного кабеля, причём это далеко не первый случай.

Швейцарская Energy Vault (EV) сообщила об окончании строительства в китайской провинции Цзянсу гравитационного аккумулятора, который поможет накапливать энергию от ветряных электростанций. По данным DataCenter Dynamics, система, которая способна хранить до 100 МВт·ч и отдавать до 25 МВт электроэнергии, будет ведена в эксплуатацию уже в 2023 году. На очереди ещё одна система, которая будет задействована для питания ЦОД.

В компании утверждают, что речь идёт о первом в мире коммерческом гравитационном энергохранилище, принцип работы которого схож с довольно распространёнными гидроаккумулирующими электростанциями, которые тоже работают за счёт гравитации. Решение Energy Vault работает с использованием 24-тонных бетонных блоков — благодаря их подъёму накапливается кинетическая энергия, а спуску — высвобождается, что особенно удобно для солнечных и ветряных электростанций.

Источник изображения: Energy Vault

Скептики неоднократно выражали сомнения относительно практичности и экологичности таких аккумуляторов, поскольку энергии запасают они немного, а при производстве бетона и стали высок уровень выбросов. Впрочем, в самой Energy Vault заявляют, что многие из проблем компании удалось решить. Например, вместо бетона используется материал на основе переработанного пепла и других отходов.

Загрузка блоков (запасание энергии) у подобных гравитационных аккумуляторов может продолжаться от 2 до 12 часов и более в зависимости от задач и источников. Вводимая в эксплуатацию система в провинции Цзянсу недалеко от Шанхая будет работать в течение 4 часов. По имеющимся данным, система способна вернуть порядка 75–80 % накапливаемой энергии.

Монтировать конструкцию начали ещё в марте 2022 года совместно с Atlas Renewable и China Tianying (CNTY) и теперь, согласно официальным данным, она достигла «первой фазы ввода в эксплуатацию». В планах компании — строительство гравитационных аккумуляторах во всех регионах мира. В частности, уже идёт речь об аккумуляторе ёмкостью 100 МВт·ч в китайской провинции Хэбэй, который будет использован для питания местных ЦОД.