Дата-центры учатся экономить электроэнергию

Внимание к энергосберегающим технологиям продолжает расти - в первую очередь, за счет стремления предприятий сократить операционные расходы. Этого можно добиться не только путем более рационального использования мощностей, но и c помощью новых инженерных решений.

Десятки миллионов серверов в тысячах дата-центров хранят все данные интернета. "Кислородом", который позволяет дышать этой системе, является электроэнергия. Бесперебойный доступ к "розетке" - необходимое условие для жизни цифрового общества. Центры обработки данных играют все более заметную роль в мировом энергопотреблении. В исследовательской компании Data Center Dynamics подсчитали, что в 2011 году серверы ЦОД потребляли 31 ГВт энергии, а в 2012 году цифра вырастет еще на 19%. Значительная часть затрат расходуется впустую - на работу незагруженных серверов и потери при охлаждении. Проблема имеет два аспекта: экологический, связанный с выбросом парниковых газов в ходе сжигания углеводородов, и экономический - владельцам дата-центров приходится оплачивать огромные счета за электроэнергию, а высокие операционные издержки они перекладывают на своих клиентов. В результате новые дата-центры все чаще перемещаются ближе к местам с дешевой и возобновляемой энергией, а также мигрируют в северные страны, где существуют естественные источники охлаждения. В 2011 появились проекты и концепции, которые доказывают движение рынка в сторону энергосберегающих технологий и, возможно, определят, как будут работать ЦОДы будущего.

Холод как преимущество

В норвежской компании Smedvig решили воспользоваться холодным климатом скандинавской страны, чтобы сэкономить на энергопотреблении. Дата-центр Green Mountain площадью 7 тыс. квадратных метров, который планируется открыть в конце 2012 года, будет использовать для охлаждения холодную воду из близлежащего фьорда. Ее температура круглый год составляет около 8 градусов, что позволит отказаться от охлаждающих установок, которые крайне "прожорливы" в плане энергии.

Дата-центр планируется разместить в помещение бывшего военного склада, вырубленного в скалах, окружающих фьорд. Авторы проекта утверждают, что смогут снизить коэффициент эффективности использования энергии (PUE) до 1,2, а общая экономия на издержках составит 30%. Показатель PUE определяется как отношение электроэнергии, поступающей в центр обработки данных, к потребностям в питании ИТ-оборудования.

В конце декабря 2011 года в Хельсинки открылся дата-центр, признанный международной организацией Uptime Institute одним из самых экологически чистых в мире. ЦОД занимает 5 тыс. квадратных метров и расположен в здании бывшей электростанции в столичном районе Сувилахти. Здесь использован тот же принцип, что и в норвежском Green Mountain: охлаждение серверов происходит за счет холодных вод моря, которые поступают в ЦОД по специальным трубам. Финны развили концепцию еще дальше. Экономия идет также на излишках тепла: горячий воздух уходит в систему центрального отопления города. Специалисты ИТ-провайдера Academica, которые занимались техническими работами по реализации проекта, утверждают, что при загрузке на полную мощность дата-центр сможет круглый год обеспечивать теплом и горячей водой 4,5 тыс. домохозяйств.

Геотермальная поддержка

В 2011 году британская Verne Global построила в Исландии ЦОД, полностью работающий на дешевых возобновляемых источниках энергии. Дата-центр использует геотермальную энергию, кроме того, рядом находится гидроэлектростанция. Техническая площадь составляет 20-23 тыс. квадратных метров, доступная мощность - 100 МВт, заявленная энергоэффективность PUE - 1,2. Хотя ЦОД расположен рядом с магистральными сетями, соединяющими Европу и США, удаленное месторасположение вряд ли позволит оказывать облачные услуги, где большую роль играет время отклика: задержка сигнала до Лондона составляет 20 миллисекунд, до Нью-Йорка - 41 миллисекунду. В Verne Global надеются, что дата-центр станет "хабом" для хранения резервных копий данных. По данным на январь 2012 года, ЦОД работал в тестовом режиме.

Cоциальная сеть Facebook открыла в прошлом году новый ЦОД в американском штате Орегон, его коэффициент эффективности PUE достигает рекордных 1,05-1,10. Центр обработки данных находится в прохладном сухом месте на высокогорье, что позволило использовать для охлаждения окружающий воздух с помощью систем охлаждающего испарения. Излишек тепла от серверов идет на обогрев прилегающего офисного помещения. Для обеспечения объекта энергией широко применяются солнечные панели.

Водные процедуры

Компания Green Revolution Cooling предлагает альтернативу системам охлаждения с помощью воздуха. Решение называется CarnotJet Submersion Cooling System и представляет собой серверную стойку, которая перевернута набок и погружена в ванную, заполненную жидкостью с диэлектрическими свойствами. Такой подход позволяет плотнее располагать рабочие элементы. Первая подобная установка появилась в дата-центре в Стокгольме в июле 2011 года. В настоящий момент исследователи работают над тем, чтобы использовать разогретую до +70 градусов жидкость для обеспечения близлежащих зданий горячей водой.

"Горячий" дата-центр

ЦОД компании Intel в штате Нью-Мексико примечателен не новаторскими решениями в области охлаждения, а температурой внутри помещения, которая поддерживается на уровне 33 градуса Цельсия, при том что стандартом является показатель 18-21 градус. Специалисты компании считают, что это не предел и оборудование не пострадает, даже если температуру повысить до +38. В Intel пытаются доказать, что существующие стандарты слишком строги, и хотят заставить производителей оборудования пересертифицировать свою продукцию для работы при более высоких температурах. С перегревом отдельных узлов инженеры Intel предлагают бороться с помощью более эффективного распределения нагрузки между различными машинами. "Горячий" дата-центр позволяет экономить 67% затрат на охлаждение по сравнению с традиционными ЦОДами.

ЦОД на батареях

Следующий проект пока существует только на бумаге. По мнению специалистов из Microsoft и университета штата Вирджиния, серверные стойки могут в будущем заменить батареи центрального отопления в жилых домах и офисных помещениях. Подобная перспектива рассматривается в документе, озаглавленном "Дата-печь: отопление с помощью облачных вычислений" (The Data Furnace: Heating Up With Cloud Computing). Авторы предлагают устанавливать в квартирах и частных домах серверные стойки, тепло от которых пойдет на обогрев. Безусловно, у такой концепции есть масса недостатков - отсутствие климат-контроля, низкий уровень безопасности, возможные сбои в подключении к интернету. Создатели концепции полагают, что "дата-печи" могут использоваться для решения второстепенных облачных задач. В качестве главного преимущества они называют экономию на издержках, так как это позволит существенно сократить площади дата-центров.

Согласно данным DataCenterDynamics, Россия находится в числе стран, где энергосберегающие технологии находят свое применение, хотя до лидеров - Западной Европы и США - нашей стране еще далеко. Аналитики прогнозируют, что в 2012 году количество работающего оборудования в дата-центрах вырастет на 29%, при этом потребление энергии увеличится на 22%. Примером внедрения энергосберегающих технологий может служить вторая очередь ЦОДа "Яндекса" в Подмосковье, где для охлаждения используется воздух с улицы - система Full Free Cooling, разработанная отечественной компанией Ayaks Engineering. Похожее решение будет внедрено в ярославском ЦОДе "Вымпелкома", который, как предполагается, будет готов в 2017 году.