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.

Инфраструктурная компания Prima и Alcatel Submarine Networks объявили о намерении проложить передовой многоцелевой кабель SMART от островов Новой Каледонии до Вануату в рамках проекта TAM TAM. Блог IEEE Communication Society сообщает, что кабель свяжет Порт-Вила (Вануату) и остров Лифу (Новая Каледония) к 2026 году.

В проекте TAM TAM принимают участие власти Вануату, телеком-оператор OPT (Office des Postes et Télécommunications) Новой Каледонии и Французское правительство. Проект не только призван обеспечить прокладку кабеля в Новую Каледонию с дальнейшими магистралями в Австралию и Фиджи — жизненно важной целью проекта является мониторинг окружающей среды. Инновационная технология, как ожидается, обеспечит революцию в системах раннего предупреждения о стихийных бедствиях в тихоокеанском бассейне.

Кабель описывается, как «первый в мире», не только обеспечивающий телекоммуникации, но и оснащённый сенсорами для мониторинга различных природных явлений в режиме реального времени — включая сбор данных о цунами и землетрясениях. Ранее аналогичный экспериментальный SMART-кабель (Science Monitoring And Reliable Telecommunications) был проложен в водах Италии. Система датчиков, интегрированных в телекоммуникационные кабели, позволяет существенно сократить расходы на мониторинг морского ложа.

Источник изображения: IEEE ComSoc

По данным участников проекта, использование новой технологии в районе разлома Новые Гебриды обеспечит исследование сейсмоопасной зоны и защиту 650 тыс. жителей, подвергающихся рискам цунами и землетрясений. Полученная информация будет доступна без лицензий, собранные данные будут храниться в защищённом ЦОД в Новой Каледонии.

Компания Apacer, сообщила о доступности, как утверждается, первых в мире модулей оперативной памяти стандарта DDR5, компоненты которых полностью не содержат свинца. Изделия превосходят требования действующей директивы защиты окружающей среды RoHS, принятой Европейским союзом.

Отмечается, что обычные модули ОЗУ, представленные на рынке, содержат свинец в своих резисторных элементах. Вместе с тем во всём миру принимаются всё более жёсткие экологические нормы, требующие в том числе отказа от применения этого тяжёлого металла.

Источник изображения: Apacer

Чтобы решить указанную проблему, компания Apacer после длительного периода исследований и разработок успешно создала полностью бессвинцовые модули памяти с резисторными компонентами нового типа. Эти решения в полной мере соответствуют стандартам RoHS без потери производительности.

В семействе представлены модули (ECC) UDIMM, (ECC) SO-DIMM и RDIMM стандарта DDR5-4800/5600. Напряжение питания во всех случаях равно 1,1 В; диапазон рабочих температур простирается от 0 до +85 °C. Изделия UDIMM и SO-DIMM доступны в вариантах ёмкостью 8, 16 и 32 Гбайт, а ECC UDIMM и ECC SO-DIMM — 16 и 32 Гбайт. В случае RDIMM объём варьируется от 16 до 128 Гбайт. В качестве сфер применения модулей названы оборона, автоматизация производства, здравоохранение, Интернет вещей, серверы, сетевое оборудование и пр.

Дата-центры выбрасывают немало горячего воздуха, и в IBM Japan и NTT Comware надеются, что смогут анализировать эти выбросы с большой пользой. Как сообщает The Register, новый подход поможет учитывать энергопотребление и выбросы углекислого газа, чтобы в конечном итоге снизить и то и другое. Технология использует температурные датчики вокруг ЦОД, поэтому внутреннюю инфраструктуру для получения данных переделывать не придётся.

Технологию уже протестировали в прошлом году в японском ЦОД NTT Comware. Предсказуемо выяснилось, что температура уже использованного для охлаждения воздуха пропорциональна энергопотреблению. Корреляцию между этими показателями выявили с помощью модели машинного обучения, о способностях которой стороны пока предпочитают не рассказывать. Дополнительно используется пакет приложений IBM Maximo для управления активами и бизнес-процессами.

Известно, что партнёры намерены организовать точный контроль систем охлаждения на основе оценки коллективного энергопотребления серверов. Операторы ЦОД являются первоочередными пользователями разрабатываемой технологии, поскольку охлаждение составляет одну из ключевых статей расходов дата-центров, причём для полноценной работы оборудования необходимо обеспечить оптимальную температуру.

Источник изображения: Walkerssk/pixabay.com

Хотя серверы и сами могут передавать данные о своей производительности, изоляция и конфиденциальность являются основой хорошего хостинга. При этом технология оценки тепловых выбросов позволяет получать данные по косвенным признакам, не отпугивая клиентов, а также потенциально снизить себестоимость эксплуатации, в том числе энергопотребление и даже углеродный выброс. Технология уже демонстрируется в новой японской штаб-квартире IBM в Toranomon Hills Station Tower.

Ассоциация AFCOM в очередном докладе о состоянии мировой индустрии ЦОД отмечает, что сейчас наблюдается бум в строительстве и инновационном проектировании ЦОД на фоне растущего рынка ИИ и расширение цифровых сервисов в целом. Но вместе с появлением новых решений появляются и новые вызовы в области энергоснабжения, охлаждения и обеспечения экоустойчивости дата-центров.

Как сообщается в материалах ассоциации, развитие ИИ-систем значительно влияет на рынок ЦОД и сопутствующую инфраструктуру. Изменения продвигаются гиперскейлерами, которые оптимизируют свою инфраструктуру для повышения вычислительной плотности, что необходимо для ИИ-задач. По мнению экспертов, дата-центры для ИИ-нагрузок оптимальнее строить с нуля, а не пытаться модернизировать уже существующие мощности, поскольку современная инфраструктура отличается уникальными требованиями к охлаждению и энергоснабжению.

Согласно опросу AFCOM, 53 % представителя индустрии уверены, что новые ИИ-проекты определённо увеличат требования к ёмкости в колокейшн-сегменте. 56 % респондентов заявили, что планируют внедрять в своих ЦОД решения для поддержки ИИ-нагрузок, причём в основном речь идёт о генеративном ИИ (43 %). Помимо ИИ, рост спроса на вторичных рынках и спроса на высокоёмкие колокейшн-сервисы также стали стимулами к реализации новых проектов ЦОД.

Источник изображения: Ricardo Gomez Angel/unsplash.com

Данные AFCOM косвенно подтверждается прогнозами Gartner на 2024 год — общие IT-расходы вырастут до $5 трлн (+6,8 % год к году), а сегмент ЦОД прибавит сразу 7,5 % и вырастет до $261 млрд. Эксперты уверены, что корпорации будут находить всё больше способов применения IT-технологий, а ЦОД формируют костяк корпоративной IT-инфраструктуры. И спрос почувствуют все, кто занят в строительстве и эксплуатации ЦОД.

Источник изображения: AFCOM

По мнению европейских экспертов, проблемы, связанные с экономическими причинами, цепочками поставок, доступностью земли и энергии, а также местными законами можно будет решить с помощью внедрения инноваций. Все эти вызовы могут стать главными для индустрии ЦОД в 2024 году. Так, 73 % респондентов намерены использовать возобновляемую энергию на своих объектах, а 27 % уже делают это.

Источник изображения: AFCOM

Также ожидается рост доли модульных ЦОД. 42 % респондентов приветствуют гибридный подход к строительству дата-центров, при котором наряду с капитальными строениями используются готовые модульные конструкции. В основном речь идёт и готовых модулях питания (78 %) и охлаждения (72 %). Модульный подход способен сократить время строительства ЦОД на 40–80 % и снизить на ⅔ углеродный выброс.

Источник изображения: AFCOM

При этом ИИ порождает не только проблемы и вызовы. Развитие систем ИИ способствует оптимизации работы самих дата-центров, а также повышению уровня безопасности. Например, ИИ может прогнозировать пиковые нагрузки и автоматически распределять физические и виртуальные ресурсы, а также учитывать доступность источников энергии, что повышает экоустойчивость площадок.

Операторы ЦОД оказались на переднем фронте монументальных изменений — по некоторым оценкам, внедрение ПО на основе больших языковых моделей (LLM) в следующие пять лет станет столь же повсеместным, как и обычных веб-приложений, а новые технологии способны произвести революцию в любом бизнесе.

Uptime Institute считает, что операторов ЦОД ожидают испытания — многим придётся пересмотреть свои обещания о сроках достижения нулевых выбросов. Как сообщает Computer Weekly со ссылкой на экспертов организации, бизнес столкнётся с усиливающимся давлением со стороны регуляторов, что повлияет на его планы.

Это лишь один из прогнозов. В частности, в Uptime Institute считают, что «сложный период» для операторов ЦОД продлится до 2030 года — организации будут бороться за то, чтобы добиться поставленных целей, а также противостоять регуляторам и даже некоторым партнёрам, пытаясь привести корпоративные бизнес-задачи в соответствие с целями достижения экоустойчивости и устойчивого развития.

Регуляторы ужесточают контроль за сектором и уже начали прибегать к принудительным мерам достижения собственных целей. Например, инициативы вроде закона ЕС Corporate Sustainability Reporting Directive призваны усилить давление на крупные компании по всему миру. В частности, необходимо будет в обязательном порядке сообщать об углеродных выбросах и связанных с изменением климата рисках. Кроме того, имеется перспектива вступления в ЕС в силу Директивы по энергоэффективности (EED), которая потребует от операторов детально отчитываться об энергорасходах IT-оборудования.

Источник изображения: Johannes Plenio/unsplash.com

Другими словами, некогда поспешно взявшие на себя природоохранные обязательства организации столкнутся с тем, что не смогут их выполнить. Например, как сообщает Uptime Institute, в рамках инициативы ООН Science Based Targets initiative (SBTi) принято решение удалить Amazon Web Services (AWS) из списка компаний, готовых бороться с климатическими изменениями. В 2019 году Amazon обязалась к 2040 году устранить или компенсировать все свои углеродные выбросы, но к августу 2023 года стало понятно, что AWS не удаётся добиться поставленных целей.

Теперь, по мнению Uptime Institute, операторам будет труднее и дороже выполнять публично взятые на себя обязательства, а некоторые могут и вовсе отказаться от них. Другой вариант — максимально снизить прозрачность отчётов о достижении целей, особенно с учётом роста использования энергоёмкого оборудования и ПО, а также недостатка возобновляемой энергии и растущих требований к экоустойчивости со стороны государственных и надгосударственных органов.

Например, британская инициатива по достижению нулевых выбросов предполагает, в частности, создания сетей отопления, которые могли бы использовать избыточное тепло ЦОД для обогрева домов и офисов. Но в результате многие операторы могут стать менее открытыми при публикации отчётов, в которых они раскрывают ключевые показатели экоустойчивости, обнародуя лишь необходимую по закону информацию.

Источник изображения: Elisa Ventur/unsplash.com

По мнению экспертов, индустрия находится в «поворотной точке» — под давлением бизнес может начать широкомасштабное внедрение более «агрессивных и продуманных» стратегий достижения экоустойчивости. В частности, из-за роста спроса на вычислительные мощности операторам придётся прилагать больше усилий для того, чтобы снизить общее энергопотребление.

В Uptime Institute уверены, что выбросы ЦОД и потребление электроэнергии заметно вырастут. По некоторым оценкам, расход электричества в обозримом будущем может как минимум удвоиться. Из-за этого увеличится и нагрузка на энергосети и цепочки поставок, углеродной нейтральности добиться будет ещё сложнее, заодно вырастут затраты на строительство и обслуживание ЦОД — операторы попадут под «перекрёстный огонь» регуляторов, групп мониторинга и всевозможных экоактивистов.

Китайский техногигант Tencent разместил солнечную электростанция в своём кампусе Tianjin High-Tech Cloud Data Center. Как сообщает Datacenter Dynamics, суммарная мощность установленных на крыше панелей составляет 10,54 МВт, они могут генерировать до 12 млн кВт∙ч ежегодно. В Tencent уже заявили, что такого количества энергии достаточно для снабжения до 6 тыс. домохозяйств.

Комапания пообещала стать углеродно-нейтральной к 2030 году. Сейчас на возобновляемую энергию приходится 54 % всего потребляемого ежегодно дата-центрами электричества, а более 70 % её кампусов ЦОД получают энергию из «зелёных» источников. У самой компании есть уже более 50 МВт собственных «зелёных» мощностей.

Источник изображения: Tencent

Энергия от новой станции проходит фильтрацию и преобразование для того, чтобы её было легче использовать, поскольку станция включена в основную энергосеть региона. Для хранения избыточной энергии установлено хранилище неназванного типа, а специальная ИИ-система управляет электропитанием ЦОД. В Tencent подчёркивают, что возобновляемые источники из-за нерегулярности поступления энергии значительно усложняют управление энергообеспечением дата-центров. Приходится прогнозировать расход электричества в зависимости от погоды и нагрузок, а также разрабатывать рекомендации по энергосбережению.

Компания Danfoss заключила с Google соглашение о внедрении в ЦОД последней новых систем охлаждения. Как сообщает пресс-служба Danfoss, решения компании помогут утилизировать избыточное тепло дата-центров, а Google в рамках партнёрства обеспечит доступ к своим ИИ-сервисам. Это позволит оптимизировать взаимодействие Danfoss с с клиентами, внутренние рабочие процессы и поднять производительность в целом.

Danfoss разрабатывает системы охлаждения, отопления, преобразования энергии, управления двигателями и иное промышленное оборудование. В дата-центрах Google компания намерена внедрить малошумные безмасляные компрессоры Turbocor с магнитными подшипниками, применяемые в системах воздушного или водяного охлаждения. Дополнительно будут использоваться модули Danfoss для повторного использования тепла, которые обеспечат «зелёный» обогрев не только помещений самой Google, но и расположенных поблизости коммерческих и жилых строений.

Источник изображения: Danfoss

Применение ИИ-решений Google позволит Danfoss оптимизировать внутренние операции и пользовательский опыт. Например, ИИ можно применять для сбора информации, автоматизации базы знаний, а также создания описаний продуктов и использования чат-ботов в электронной коммерции.

Как заявляют в Google, речь идёт о сотрудничестве с лидером в создании энергоэффективных систем, именно такие решения помогут выполнить цель техногиганта по полному переводу ЦОД на «безуглеродную» энергию к 2030 году. В Danfoss также подчеркнули, что ИИ поможет произвести революцию в строительстве и декарбонизации ЦОД. Ранее Google и Danfoss совместно с Schneider Electric и Danish Data Center Industry учредители в Дании платформу Net Zero Innovation Hub, основной целью которой является ускорение «зелёной трансформации» дата-центров.

Объём энергии, потребляемой дата-центрами, в результате роста криптовалют и ИИ-систем может увеличится более чем вдвое за три года. С соответствующим прогнозом выступило Международное энергетическое агентство (IEA). Тем не менее, рост потребления компенсируется появлением новых источников энергии.

Как сообщает агентство, сегодня в мире насчитывается более 8 тыс. ЦОД, 33 % из которых находятся в США, 16 % в Европе и около 10 % в Китае. В 2022 году их суммарное потребление составило около 460 ТВт∙ч, а в 2026 году оно может превысить уже 1000 ТВт∙ч. В США за этот период потребление вырастет с 200 ТВт∙ч (4 % от общего энергопотребления страны) до почти 260 ТВт∙ч в 2026 году (6 %). Основными драйверами роста станут развитие сетей 5G, облачных сервисов и налоговые льготы для операторов ЦОД.

В Китае, по оценкам госорганов, потребление ЦОД должно удвоиться до 400 ТВт∙ч к 2030 году в сравнении с 2020 годом. IEA же прогнозирует, что уже к 2026 году потребление вырастет до 300 ТВт∙ч, а драйверами роста станут 5G и IoT. Наконец, в Евросоюзе потребление в 2022 году было немногим ниже 100 ТВт∙ч (около 4 %), там на тот момент было 1240 ЦОД. Большинство кампусов приходится на рынки FLAPD (Франкфурт, Лондон, Амстердам, Париж, Дублина), но планируется строительство и новых объектов. В 2026 году энергопотребление в секторе должно вырасти почти до 150 ТВт∙ч.

Источник изображения: IEA

Например, по оценкам IEA, уже к 2026 году в Ирландии, ставшей одним из важнейшим хабов для ЦОД, последние будут потреблять 32 % всей электроэнергии в стране — 82 дата-центра здесь уже функционируют, 14 строятся и возведение ещё 40 утверждается. В 2022 году речь шла лишь о 17 % энергопотребления страны. При этом энергетический кризис в стране так и не закончился.

Источник изображения: IEA

Быстрая интеграция ИИ во многих секторах экономики увеличивает общее потребление энергии ЦОД. Например, поисковики могут столкнуться с ростом потребления в 10 раз в случае тотального внедрения ИИ. С учётом кратной разницы в использовании электричества при запросах в обычном поисковике и обращений к LLM вроде ChatGPT, эксперты предполагают, что только поиск с помощью ИИ потребует 10 ТВт∙ч ежегодно. ИИ-индустрия в целом, как ожидается, в 2026 году будет потреблять минимум на порядок больше энергии, чем в 2023 году.

Что касается криптовалют, то в 2022 году на них пришлось около 110 ТВт∙ч (0,4 % от мирового энергопотребления). За базовый вариант берётся прогноз, при котором потребление в этом секторе к 2026 году вырастет более чем на 40 % до 160 ТВт∙ч. При этом скорость развития отрасли ещё предстоит уточнить.

Источник изображения: IEA

Всего к 2026 году потребление электричества вырастет лишь на 3,4 %. Впрочем, рост не должен вызвать острого дефицита — его компенсируют за счёт источников возобновляемой энергии вроде ветряных, солнечных и гидроэлектростанций. Кроме того, большая ставка делается на рост «мирного атома». Уже к 2026 году на источники энергии с низкими выбросами придётся почти половина мирового производства электричества, для сравнения — в 2023 году речь шла о менее 40 %. В целом рост энергопотребления будет меньше, чем рост генерации возобновляемой энергии.

Источник изображения: Bloomberg/IEA

По словам главы IEA Фатиха Бироля (Fatih Birol), сегодня энергетический сектор производит углекислого газа больше, чем любая другая сфера экономики, поэтому быстрый рост возобновляемой и атомной энергетики в ближайшие три года не может не обнадёживать. В то же время должна уменьшиться глобальная интенсивность выбросов, связанных с выработкой энергии. Ожидается, что она в среднем будет падать до 2026 года по 3,5 % ежегодно. Для Евросоюза этот показатель составит и вовсе 13 % в год.

Amazon утверждает, что в 2023 году компания стала крупнейшим корпоративным покупателем возобновляемой энергии в мире и инвестировала в более 100 новых проектов, связанных с ветряными и солнечными электростанциями. Как сообщает пресс-служба Amazon, IT-гигант заключил за год больше соглашений о покупке энергии (PPA), чем любой другой бизнес с 2020 года.

В своё время компания объявила о намерении добиться нулевых выбросов в атмосферу к 2040 году, но её нередко критикуют за недостаточную прозрачность отчётности, связанной с «зелёной» повесткой. На сегодня Amazon утверждает, что поддержала более 500 ветряных и солнечных проектов по всему миру. Когда все из них будут введены в эксплуатацию, то станут поставлять свыше 77 тыс. ГВт∙ч «чистой» энергии ежегодно — такого объёма, например, достаточно, чтобы удовлетворить потребности 7,2 млн домохозяйств США.

Источник изображения: Amazon

В числе новых инициатив Amazon за последние 12 месяцев — проект, в результате которого загрязнённую территорию старой угольной шахты в Мэриленде (США) перепрофилировали в солнечную электростанцию. Дополнительно компания поддержала свой первый проект по генерации возобновляемой энергии в Южной Корее, а также реализовала 10 похожих схем в Техасе. Все они уже прямо или косвенно снабжают ЦОД, офисы и другие объекты Amazon и поставляют чистую энергию в местные электросети. Кроме того, только в 2022 году экологические схемы Amazon обеспечили поддержку занятости, эквивалентной 39 тыс. рабочих мест.

В AWS уже заявили, что ещё в прошлом году более 90 % её операций выполнялись за счёт «зелёной» энергии и компания намерена оптимизировать производство и потребление таким образом, чтобы добиться 100 % использования возобновляемой энергии к 2025 году. При этом многие эксперты скептически относятся к энергетическим инициативам компании. В отличие от соперников вроде Microsoft Azure и Google Cloud, AWS не предлагают клиентам выбора ЦОД в зависимости от уровня выбросов. Более того, компания не публикует PUE своих объектов.

Эффективность PPA в качестве инструмента сокращения выбросов тоже остаётся под вопросом. Как сообщает Datacenter Dynamics, опубликованное в прошлом году исследование лаборатории ZERO Lab Принстонского университета свидетельствует, что покупка «зелёной» энергии в больших объёмах ведёт к непредвиденным последствиям. Поскольку PPA предусматривает закупку энергии без привязки к региону, генерация вредных выбросов просто смещается, а производство чистой энергии не развивается.

Исследователи считают, что закупки должны осуществляться с учётом времени генерации «зелёной» энергии, с почасовым сопоставлением потребления и производства. Некоторые игроки вроде Google и Microsoft уже заключили соглашения с соответствующими условиями, но в Amazon такие меры всё ещё не приняты.