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.

Облачное подразделение Amazon намерено присоединиться в Meta✴, Google и Microsoft в стремлении сократить количество потребляемой ЦОД воды и/или уменьшить ущерб окружающей среде. Amazon Web Services (AWS) планирует добиться положительного водного баланса уже к 2030 году — фактически AWS будет отдавать больше чистой воды, чем потреблять.

Об этом представители AWS сообщили в ходе недавнего мероприятия — в водопроводные сети будет поступать от AWS больше чистой воды, чем компания будет тратить на охлаждение и другие непосредственные нужды ЦОД. Представители облачного провайдера поясняют, что буквально через несколько лет половина населения мира будет жить в местностях с дефицитом воды, поэтому AWS будет искать новые способы перерабатывать и восполнять использованные ресурсы.

Источник изображения: Jacek Dylag/unsplash.com

Ещё в прошлом году AWS заявила, что добилась показателей эффективности водопользования (WUE) в глобальном масштабе на уровне 0,25 л/кВт·ч, а в странах вроде Ирландии и Швеции вода используется для охлаждения электроники в её ЦОД не более трёх недель в году (5% времени). При этом статистика Министерства энергетики США свидетельствует, что в среднем WUE для ЦОД с испарительной системой охлаждения составляет 1,8 л/кВт·ч, а европейские операторы ЦОД намерены к 2040 году добиться показателя 400 мл/кВт·ч.

AWS обещает заняться не только сокращением водопотребления, но и восстановлением воды. Планируется использование IoT-датчиков для поиска утечек и многократное использование воды. Более того, предполагаются даже экологичные способы добычи воды вроде сбора дождевой и применение, где это возможно, систем, в которых вода вообще не используется. В Великобритании AWS работает с экологами над обеспечением дополнительных поступлений воды в приток Темзы — реку Кеннет.

Источник изображения: Erda Estremera/unsplash.com

Хотя дата-центры используют огромное количество воды для охлаждения, реальное потребление отраслью достоверно неизвестно. По некоторым подсчётам в среднем в США на 1 МВт·ч потребляемой ЦОД энергии требуется 7,1 м³ воды, хотя показатели сильно отличаются в зависимости от ряда факторов. Известно, что Meta✴, Google и Microsoft уже обнародовали те или иные обещания, связанные с сокращением потребления воды к 2030 году, хотя многие из их кампусов до сих пор используют миллионы литров ежедневно.

При этом среди облачных провайдеров AWS первым опубликовал индекс WUE и пообещал делать это ежегодно в дальнейшем — публиковать подобные данные операторы ЦОД обычно избегают (а Google однажды даже попыталась скрыть их от властей в судебном порядке), но некоторые гиперскейлеры уже опередили компанию. В частности, Facebook✴ публикует WUE ещё с 2014 года.

На мероприятии 7×24 Exchange Fall Conference Meta✴ поделилась секретами сбережения воды при эксплуатации дата-центров. Компания повысила температуру в серверных до +32,2 °C, а влажность, наоборот, снизила — до 13 %. Ожидается, что это позволит сэкономить миллиарды литров воды ежегодно. Попутно компания также внедряет передовую систему обработки и фильтрации воды, а в перспективе Meta✴ намерена «восстанавливать» больше воды для окружающей среды, чем потребляет.

Для оптимизации работы собственных площадок Meta✴ прибегла к эксперименту — на половине территории некоторых ЦОД задавались различные значения температуры и влажности, после чего оценивались и сравнивались различные показатели, включая, например, процент отказов оборудования. Делается это всё ради уменьшение затрат энергии и воды на охлаждение. Поскольку у Meta✴ площадь ЦОД составляет более 3,7 млн м², даже небольшие улучшения ведут к большой экономии.

Источник изображения: Erda Estremera/unsplash.com

Это не первое повышение температуры и понижение влажности в дата-центрах компании. Ранее Meta✴ увеличила температуру до +29,4 °C, а влажность вообще планировалось поддерживать на уровне 20–30 %. Однако практические испытания показали, что оборудованию достаточно комфортно в новых условиях, и нет проблем, например, со статическими разрядами. Изначально все эти меры были предприняты для снижения энергопотребления, но они заодно помогают экономить и воду.

Также в компании обновили процессы промышленной обработки воды, используемой в ЦОД — от фильтрации до «смягчения». Одним из важных изменений стал процесс оптимизации т.н. «обратной промывки» загрязнённых фильтров — в Meta✴ смогли организовать его таким образом, что фильтрационные системы стали использовать намного меньше воды. Помогла и оптимизация процесса смягчения воды в некоторых ЦОД.

Источник изображения: Stephen Dawson/unsplash.com

Всего компания использовала 2,57 млрд литров воды в 2021 году, но водные затраты на электроэнергию составили ещё 3,31 млрд литров. Проекты по восстановлению воды позволили «компенсировать» 2,33 млрд литров, а новые технологии, как ожидается, в перспективе обеспечат «возврат» более 3,2 млрд литров воды ежегодно, так что в Meta✴ рассчитывают стать «водно-положительной» к 2030 году — заявление сделали после критики нового ЦОД в одном из засушливых штатов США.

Thames Water, крупнейшая в Великобритании компания, занимающаяся водоснабжением, водоотведением и очисткой сточных вод в Лондоне и близлежащих графствах, занялась анализом расхода воды местными дата-центрами на фоне свирепствующей в стране засухи. Как сообщает Computer Weekly, ожидается, что сотрудничество с ЦОД поможет снизить нагрузку на сети водоснабжения.

В последние полтора года вопрос о необходимости отслеживания уровня потребление воды дата-центрами и более строгий контроль за этим стала намного актуальнее в Великобритании на фоне новостей о том, что в США ЦОД в засушливых местах потребляют большие объёмы питьевой воды, усугубляя проблемы других пользователей. В частности, Thames Water намерена более тесно сотрудничать с операторами для изучения возможности использования технической, а не питьевой воды. Кроме того, уже ведётся «тесная работа» с компаниями, которые хотят построить дата-центры в тех районах, где ЦОД и так довольно много.

Источник изображения: Oleksandr Sushko/unsplash.com

Утверждается, что сотрудничество с операторами уже принесло результаты, и на новых объектах использование воды снизилось. Сейчас же Thames Water проводит настоящее расследование, пытаясь выяснить, как много воды потребляют ЦОД в зоне её деятельности. После рекордно засушливого июля компания занялась активным ресурсосбережением. Дело дошло даже до запретов помывки машин из садовых шлангов и полива садиков. Впрочем, саму Thames Water критикуют за халатное содержание собственной сети водоснабжения, в результате чего теряется почти четверть поставляемой воды.

В случае ЦОД речь идёт не только об ограничении использования питьевой воды для охлаждения. Рассматривает возможность использования «сырой» воды или же повторное использование имеющейся. В июле лондонские дата-центры даже были вынуждены поливать водой из шлангов охлаждающее оборудование на крышах, но избежать сбоев это не помогло.

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.

Группа Climate Neutral Data Centre Pact (CNDCP), объединяющая 90 % европейских операторов ЦОД, предложила добровольно снизить потребление воды до 400 мл на 1 кВт·ч к 2040 году и добиться углеродной нейтральности намного раньше 2050 года. Соответствующая цель уже поставлена ЕС, но операторы намерены добиваться её без законодательного принуждения и с опережением графика, — сообщает Data Center Dynamics.

Хотя использование воды способно оказать значительное влияние на экологию, этот фактор часто недооценивают, учитывая только расход энергии. При этом многие ЦОД активно используют воду для охлаждения оборудования, благодаря чему снижается расход всё той же энергии, но растут затраты самой жидкости, что имеет критическое значение для некоторых регионов.

Источник изображения: Christian Lue/unsplash.com

Группу CNDCP сформировали в 2021 году с намерением достичь углеродной нейтральности европейских ЦОД к 2030 году, а также обеспечить достойный ответ прочим экологическим вызовам, в том числе снизить расход воды. Для оценки эффективности использования воды используется коэффициент WUE, который отражает расход воды на каждый затраченный киловатт·час электричества. Например, исследование 2016 года показало, что на тот момент WUE для ЦОД в США составлял в среднем 1,8 л/кВт·ч.

Цели поставлены с учётом жизненного цикла уже действующих систем охлаждения, поскольку их немедленная массовая замена может принести больше вреда, чем пользы из-за ущерба экологии в процессе производства самих систем. Поэтому в CNDCP заявили, что все 74 оператора ЦОД, участвовавшие в заключении пакта, добьются потребления не более 400 мл/кВт·ч только к 2040 году. Такой показатель вывели с учётом разницы технологий, климатических и иных условий, характерных для тех или иных ЦОД.

Источник изображения: Google

Отдельные участники рынка уже заявили о намерении добиться положительного водного баланса для своих дата-центров — ЦОД будут отдавать больше чистой воды, чем потреблять. Так, Meta✴ и Microsoft планируют добиться этой цели к 2030 году. Последняя также начала устанавливать станции для очистки сточных вод ЦОД. А вот Google отметилась тем, что пыталась всеми возможными способами скрыть расход воды своими дата-центрами даже от властей.

Помимо ограничения расхода воды, подписанты CNDCP предложили ввести и другие цели для дата-центров. Например, уже сформированы две рабочие группы для подготовки к переходу на «циркулярную экономику» со вторичным использованием материалов и переработкой различных ресурсов. В частном порядке аналогичную инициативу уже несколько лет развивает Microsoft в рамках проекта Circular Center.

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.

К моменту ввода в эксплуатацию в 2023 году суперкомпьютер El Capitan на базе AMD EPYC Zen4 и Radeon Instinct, как ожидается, будет иметь самую высокую в мире производительность — более 2 Эфлопс. А это означает, что ему потребуются гигантские мощности для питания и охлаждения. Ливерморская национальная лаборатория (LLNL), в которой и будет работать El Capitan, поделилась подробностями о масштабном проекте, призванном обеспечить HPC-центр необходимой инфраструктурой.

В основе плана модернизации лежит проект Exascale Computing Facility Modernization (ECFM) стоимостью около $100 млн. В его рамках будет обновлена уже существующая в LLNL инфраструктура. Для реализации проекта необходимо получить очень много разрешений от местных регуляторов и очень тесно взаимодействовать с местными поставщиками электроэнергии. Тем не менее, LLNL заявляет, что проект «почти готов», по некоторым оценкам — на 93%. Функционировать новая инфраструктура должна с мая 2022 года (с опережением графика).

Сам проект стартовал ещё в 2019 году и, согласно планам, должен быть полностью завершён в июле 2022 года. В его рамках модернизируют территорию центра, введённого в эксплуатацию в 2004 году, общей площадью около 1,4 га. Если раньше центр, в котором работали системы вроде лучшего для 2012 года суперкомпьютера Sequoia (ныне выведенного из эксплуатации), обеспечивал подачу до 45 МВт, то теперь инфраструктура рассчитана уже на 85 МВт.

Конечно, даже для El Capitan такие мощности будут избыточны — ожидается, что суперкомпьютер будет потреблять порядка 30-35 МВт. Однако LLNL заранее думает о «жизнеобеспечении» преемника El Capitan. Следующий суперкомпьютер планируется ввести в эксплуатацию до того, как его предшественник будет отключён в 2029 году. Кроме того, для новой системы потребуется установка нескольких 3000-тонных охладителей. Если раньше общая ёмкость системы охлаждения составляла 10 000 т воды, то теперь она вырастет до 28 000 т.