Сокращение углеродного следа

За последние пять лет человечество произвело информации больше, чем за всю предшествующую историю. В год на снабжение дата-центров во всем мире уходит порядка 200 ТВт·ч, хотя всего шесть лет назад этот показатель составлял лишь 91 ТВт·ч. Сейчас ЦОДы потребляют больше энергии, чем целые страны: Украина (122 ТВт·ч), Аргентина (129 ТВт·ч), Швеция (134 ТВт·ч) или Польша (150 ТВт·ч). Именно на дата-центры приходится 0,3% мирового углеродного следа.

Означает ли это, что ЦОДы — зло? Нисколько. Укрупнение центров обработки данных помогает расходовать энергию более эффективно. Домой или в офис мы всегда покупаем компьютер «с запасом»: он может быть занят сложными вычислениями или играми час-другой в сутки, а все остальное время работает почти вхолостую. Перевод вычислительной инфраструктуры в облака улучшает ситуацию с энергопотреблением и экологической эффективностью: крупные провайдеры утилизируют мощности оборудования гораздо больше, чем частные и бизнес-пользователи. Энергопотребление домохозяйств и предприятий снижается, а ЦОДов растет, но меньшими темпами.

С другой стороны, только крупным провайдерам доступны самые современные технические средства повышения энергоэффективности. До 40% энергии они могут экономить за счет виртуализации серверных мощностей, когда несколько клиентов пользуются одной физической машиной. До 10% помогает сберечь современное оборудование электропитания. И до 15%, а иногда много больше — выбор эффективной системы кондиционирования.

На охлаждение приходится 35–40% энергозатрат современных ЦОДов, поэтому поиск и эксплуатация экологичных методов отведения тепла — один из ключевых элементов сокращения углеродного следа и оптимизации PUE* дата-центра.

Free Cooling - система, которая использует «заборные» источники холода, такие как уличный воздух или грунтовые воды, может снизить PUE с 1,8 до 1,1. Именно такого показателя удалось добиться «Яндексу», охлаждая ЦОД в городе Мянтсяля холодными финскими ветрами. Концепция Free Cooling оптимальна и для России. По статистике Гидрометцентра России температура в средней полосе нашей страны поднимается выше 22 градусов лишь в течение 3,8% времени в году. Все, что прохладнее, подходит для охлаждения серверов.

Отведенное таким образом тепло может пригодиться соседям. В Швеции дата-центры помогают отапливать жилые дома: холодная вода из водопровода поступает в ЦОД, а оттуда изрядно потеплевшая — в батареи отопления.

Жидкостное охлаждение помогает разгонять игровые компьютеры до невероятных мощностей. Почему бы не использовать его для серверов, ведь теплопередача в жидкостях в десятки раз эффективнее, чем в воздухе? Однако система, которая хороша для одного компьютера, оказывается неудобной, когда речь идет о сотнях машин. Сложная система трубопроводов затрудняет обслуживание серверов, да и сама не отличается надежностью.

Вопрос смогли решить кардинально, буквально «утопив» серверы в специальной диэлектрической жидкости. Когда серверные сборки плавают в огромных ваннах, затраты на охлаждение ЦОД падают в разы. Мало того, на 10–15% снижается энергопотребление самих компьютеров за счет выключения вентиляторов, а вычислительная мощность растет: эффективное жидкостное охлаждение позволяет разогнать процессоры до более высоких частот.

Погружное охлаждение делает возможным снижение PUE до показателя 1,04. Неудивительно, что подобные проекты уже запустили Microsoft, Google и Amazon.

Чтобы добиться от дата-центра углеродной нейтральности, недостаточно сократить потребление энергии. Важно, чтобы сама энергия была «чистой» — добытой из возобновляемых источников. Происхождение электричества при этом может быть различным.

Энергию воды использует ЦОД NGD Newport в Великобритании. Дата-центр расположился в здании бывшего завода LG, сначала он размещался на малой площади, а затем охватил все свободное место. ЦОД питается от ближайшей электростанции.

Солнечный свет питает дата-центр Gak на территории Южной Кореи. Это один из самых экологичных ЦОДов в мире. В частности, он оснащен системой сбора дождевой воды для охлаждения серверов и хозяйственных нужд.

Сила ветра раскручивает генератор 40-метровой ветровой электростанции, снабжающей электричеством штаб-квартиру и ЦОД компании Other World Computing (OWC). Здание находится в американском Вудстоке.

Иметь собственные мощности для генерации энергии необязательно, особенно если ЦОД располагается в местности, где нет ни реки, ни ветра, ни достаточного количества солнечных дней в году. Экологически чистое электричество, как и любое другое, можно закупать. К примеру, ЦОД Telehouse West в Лондоне приобретает киловатты у компании SmartestEnergy, которая занимается перекупкой и транспортировкой возобновляемой энергии.

Однако на собственных электростанциях можно еще и заработать. Apple одной из первых среди IT-корпораций в 2013 году перевела свои дата-центры на электричество, получаемое от собственных солнечных и ветровых электростанций. Мера оказалась настолько эффективной, что уже в 2016-м компания подала заявку с намерением продавать излишки выработки со своих солнечных электростанций в США мощностью 90 и 130 МВт.

В нашей стране доля возобновляемой энергетики очень высокая: 20% электричества добывается на гидроэлектростанциях, еще столько же мы вырабатываем на атомных станциях. Неудивительно, что рядом с источниками строятся крупные ЦОДы и майнинговые фермы, в частности проект по строительству сети коммерческих дата-центров рядом с АЭС развивает Росатом.

Призывы экологов к улучшению ситуации все чаще бывают услышаны и подкреплены мерами государственного регулирования. Однако прилагаемые меры все еще выглядят локальными, точечными и попросту недостаточными. Что нужно бизнесу, чтобы осознать нарастающую угрозу? Еще более очевидные проявления климатических изменений? Экологическая катастрофа, похожая на ту, что нам все чаще показывают в голливудских фильмах? Налоги на выбросы в атмосферу? Хочется верить, что до таких стимулов к экологичному ведению бизнеса не дойдет.

С другой стороны, технологии — сильнейший инструмент в руках человека, помогающий в решении любых задач. Уже сейчас исследования окружающей среды, мониторинг ее состояния, эксперименты по улучшению ситуации завязаны на IT-технологии. Практически все решения экологической проблемы, на которые делается ставка сейчас, лежат в технологической плоскости. Поэтому именно IT-индустрия, наиболее близкая к миру хай-тек, может и должна возглавить процесс оздоровления планеты.

— Скажу честно, в нашем бизнесе мы не ставим энергосбережение на первое место — приоритеты другие. Но думать об энергоэффективности нас заставляет сама бизнес-среда: так получается, что, оптимизируя крупные центры затрат, попутно решаешь экологический вопрос.

Простой пример. Мы провели миграцию нашего ЦОДа в Санкт-Петербурге на более производительные серверы. В результате 40 стоек с устаревшим оборудованием переехали в 5 стоек с новым оборудованием. Нам это выгодно, несмотря на капитальные затраты: в итоге мы меньше платим за стойки, электричество и обслуживание. А заодно тратим меньше энергии и выделяем меньше тепла.

Получается, нет нужды агитировать компании за внедрение современных энергосберегающих технологий. Это и так часть технологического кода IT-бизнеса. Все, чего требует Грета Тунберг, бизнес сделает без принуждения — просто из соображений экономической эффективности.