Вот 10 ключевых способов сделать дата-центр более экологичным:
- Энергоэффективное оборудование
- Улучшенные системы охлаждения
- Возобновляемые источники энергии
- Повторное использование тепла
- Виртуализация и облачные вычисления
- Умное управление питанием
- Экономия воды
- Экологичный дизайн зданий
- Управление электронными отходами
- Постоянный мониторинг и улучшение
Внедрение этих практик позволяет значительно снизить энергопотребление, углеродный след и воздействие дата-центров на окружающую среду.
Например, Google применяет машинное обучение для оптимизации энергопотребления, а Facebook использует тепло от серверов для обогрева близлежащих домов.
| Практика | Эффект |
|---|---|
| Энергоэффективное оборудование | Снижение энергопотребления до 50% |
| Улучшенные системы охлаждения | Экономия до 40% на охлаждении |
| Возобновляемые источники | Сокращение выбросов CO2 на 100% |
| Повторное использование тепла | Обогрев тысяч домов |
| Виртуализация | Повышение утилизации серверов до 80% |
Будущие тренды включают квантовые вычисления, топливные элементы и расширенное применение ИИ для оптимизации работы дата-центров.
Related video from YouTube
Измерение устойчивости дата-центров
Для оценки экологичности дата-центров используются специальные метрики эффективности и воздействия на окружающую среду.
Метрики эффективности
Ключевые метрики для измерения устойчивости дата-центров:
| Метрика | Описание | Формула расчета |
|---|---|---|
| PUE | Эффективность использования энергии | Общее энергопотребление / Энергопотребление IT-оборудования |
| CUE | Эффективность использования углерода | Общие выбросы CO2 / Энергопотребление IT-оборудования |
| WUE | Эффективность использования воды | Потребление воды / Энергопотребление IT-оборудования |
PUE - наиболее распространенная метрика. Идеальное значение PUE равно 1. Наиболее эффективные дата-центры имеют PUE ниже 1,25.
CUE измеряет выбросы углекислого газа относительно энергопотребления IT-оборудования.
WUE оценивает использование воды для охлаждения. Средний дата-центр имеет WUE 1,8 л/кВтч. Эффективные дата-центры стремятся к показателю 0,2 л/кВтч и ниже.
Воздействие на окружающую среду
Дата-центры оказывают значительное влияние на экологию:
- Потребляют 1-3% мирового электричества
- Генерируют около 0,6% глобальных выбросов парниковых газов
- Используют в 50 раз больше энергии на единицу площади, чем обычные офисные здания
Выбросы парниковых газов дата-центров делятся на три области:
- Область 1: Прямые выбросы (обычно незначительны)
- Область 2: Косвенные выбросы от потребления электроэнергии (31-61% углеродного следа)
- Область 3: Выбросы в цепочке поставок (38-69% углеродного следа)
Для снижения воздействия на окружающую среду дата-центры внедряют следующие меры:
- Переход на возобновляемые источники энергии
- Повышение энергоэффективности оборудования
- Оптимизация систем охлаждения
- Повторное использование тепла
Например, Facebook экспериментирует с передачей тепла от своего дата-центра в Дании для обогрева 6900 близлежащих домов.
Регулярное измерение и анализ этих метрик позволяет операторам дата-центров выявлять возможности для повышения эффективности, сокращения затрат и уменьшения воздействия на окружающую среду.
1. Энергосберегающее оборудование
Выбор и обновление энергоэффективного оборудования - ключевой шаг к созданию экологичного дата-центра.
Выбор эффективного оборудования
При выборе серверов и компонентов для дата-центра стоит обратить внимание на:
- Процессоры с низким энергопотреблением: Современные CPU и GPU разработаны с учетом энергоэффективности.
- SSD вместо HDD: Твердотельные накопители потребляют меньше энергии и обеспечивают более быстрый доступ к данным.
- Эффективные блоки питания: Выбирайте блоки питания с высоким КПД.
Важно также оптимизировать настройки управления питанием. Например, технология динамического изменения напряжения и частоты (DVFS) позволяет процессорам регулировать энергопотребление в зависимости от нагрузки.
Регулярное обновление оборудования
Обновление серверов может значительно повысить энергоэффективность дата-центра:
| Поколение серверов | Повышение эффективности |
|---|---|
| AMD (через 2 поколения) | 150-300% |
| Intel (через 2 поколения) | 50-100% |
Однако важно учитывать:
- Простая замена старых серверов на новые может не дать существенного эффекта.
- Для максимальной эффективности новые серверы должны иметь большую рабочую емкость или количество ядер.
Пример: При обновлении серверов 2019 года на модели 2021 года, оператор дата-центра должен выбирать серверы с более высокой производительностью на ядро.
Дополнительные меры для повышения энергоэффективности:
- Виртуализация серверов: Позволяет консолидировать несколько виртуальных серверов на одной физической машине.
- Использование специализированных процессоров: GPU, FPGA и ASIC могут разгрузить CPU при выполнении ресурсоемких задач.
"Понимание энергопотребления серверов, внедрение энергоэффективных технологий и применение лучших практик в проектировании и управлении дата-центрами позволяет бизнесу внести вклад в более экологичное цифровое будущее." - Дмитрий Ермаков, руководитель инженерного отдела WeAreBrain.
Регулярный мониторинг и анализ энергопотребления помогут выявить возможности для дальнейшей оптимизации и снижения затрат на электроэнергию.
2. Улучшенные системы охлаждения
Эффективное охлаждение - ключевой фактор для экологичных дата-центров. Рассмотрим новые технологии и методы, позволяющие снизить энергопотребление.
Новые технологии охлаждения
Жидкостное охлаждение становится все более популярным в дата-центрах:
-
Иммерсионное охлаждение: Оборудование погружается в непроводящую жидкость для отвода тепла. Эффективность на 90% выше по сравнению с воздушным охлаждением.
-
Прямое охлаждение чипов: Жидкость циркулирует непосредственно к компонентам, выделяющим наибольшее количество тепла.
Пример внедрения: В 2021 году Microsoft первой среди облачных провайдеров применила двухфазное иммерсионное охлаждение в рабочей среде.
Использование естественного охлаждения
Естественное (свободное) охлаждение использует холодный наружный воздух для отвода тепла:
- Позволяет исключить энергоемкие компрессоры
- Снижает потребление воды
Таблица: Экономия при использовании естественного охлаждения
| Метод | Экономия |
|---|---|
| Повышение температуры входящего воздуха с 20°C до 35°C | 40% затрат на охлаждение |
| Переход на естественное охлаждение (исследование Intel) | До 67% затрат на охлаждение (2,87 млн $ в год для дата-центра 10 МВт) |
"Естественное охлаждение становится новой нормой среди крупных операторов дата-центров, таких как Google, Facebook и Microsoft, которые все чаще строят новые объекты с этой технологией." - Из исследования Intel
Внедрение современных систем охлаждения позволяет значительно снизить энергопотребление и воздействие на окружающую среду, делая дата-центры более экологичными.
3. Использование возобновляемых источников энергии
Переход на возобновляемые источники энергии - ключевой шаг к созданию экологичных дата-центров. Рассмотрим два основных подхода: установку собственных источников и покупку "зеленой" энергии.
Собственные источники возобновляемой энергии
Установка собственных источников возобновляемой энергии позволяет дата-центрам:
- Снизить зависимость от электросети
- Уменьшить углеродный след
- Повысить энергетическую безопасность
Наиболее распространенные варианты:
| Источник | Преимущества | Недостатки |
|---|---|---|
| Солнечные панели | Быстрая установка, короткий срок окупаемости | Зависимость от погоды |
| Ветрогенераторы | Высокая эффективность в подходящих локациях | Требуют большой территории |
| Геотермальная энергия | Стабильная выработка | Высокие начальные затраты |
Пример: Компания AdaniConneX планирует к 2030 году перейти на 100% возобновляемую энергию, интегрируя солнечные, ветровые и гидроаккумулирующие источники для обеспечения бесперебойного питания своих дата-центров.
Покупка "зеленой" энергии
Для дата-центров, не имеющих возможности установить собственные источники, существуют альтернативные способы использования возобновляемой энергии:
1. Соглашения о покупке электроэнергии (PPA)
- Долгосрочные контракты на поставку возобновляемой энергии
- Обеспечивают стабильность цен и снижают риски
2. Виртуальные соглашения о покупке электроэнергии (VPPA)
- Финансовые контракты, позволяющие поддерживать производство "зеленой" энергии
3. Сертификаты возобновляемой энергии (REC)
- Подтверждают использование возобновляемой энергии
- Помогают снизить углеродный след компании
Важно: Использование только сертификатов REC без реальных мер по снижению выбросов может быть расценено как "гринвошинг".
"Необходимость приоритетного использования возобновляемой энергии для индустрии дата-центров неизбежна." - AdaniConneX
Переход на возобновляемые источники энергии - это не только экологическая ответственность, но и экономическая необходимость. Дата-центры, внедряющие эти практики, смогут снизить операционные расходы и удовлетворить растущие требования клиентов к экологичности услуг.
sbb-itb-b726433
4. Повторное использование отработанного тепла
Дата-центры вырабатывают огромное количество тепла. Вместо того чтобы просто выпускать его в атмосферу, многие компании находят способы его повторного использования.
Методы сбора тепла
Существует несколько эффективных способов сбора отработанного тепла:
1. Жидкостное охлаждение:
- Улавливает тепло в жидком хладагенте
- В 3 раза эффективнее воздушного охлаждения для повторного использования
2. Теплообменники:
- Устанавливаются в системах кондиционирования
- Передают тепло от серверов в воду
3. Тепловые насосы:
- Повышают температуру воды для дальнейшего использования
- Позволяют достичь нужных температур для отопления
Применение собранного тепла
Компании находят множество способов использовать отработанное тепло:
| Способ применения | Пример | Результат |
|---|---|---|
| Отопление зданий | Facebook в Оденсе, Дания | Обогрев 6900 домов |
| Сельское хозяйство | Blockheating, Нидерланды | Отопление теплиц для выращивания 40 тонн томатов в месяц |
| Промышленность | EcoDataCenter, Швеция | Подача тепла на завод древесных гранул |
| Аквакультура | Подземный дата-центр в США | Поддержка фермы морского окуня с потенциалом 227 тонн рыбы в год |
Повторное использование тепла не только снижает затраты на охлаждение, но и уменьшает углеродный след дата-центров. Например, сотрудничество AWS с Heat Works в Дублине сократило выбросы углерода в районе на 1500 метрических тонн в год.
"100% отопления офисов осуществляется за счет повторного использования отработанного тепла, а потребление воды сократилось вдвое", - Джеймисон Колдуэлл, главный инженер-механик SmithGroup о проекте Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии (NREL).
Хотя внедрение систем повторного использования тепла требует инвестиций, долгосрочные выгоды для окружающей среды и экономики делают эту практику все более популярной среди операторов дата-центров.
5. Виртуализация и облачные вычисления
Виртуализация и облачные технологии играют ключевую роль в повышении энергоэффективности дата-центров. Они позволяют максимально использовать ресурсы серверов и сократить потребление энергии.
Полное использование серверов
Виртуализация серверов позволяет запускать несколько виртуальных машин на одном физическом сервере, что значительно повышает эффективность использования оборудования:
- Уровень утилизации серверов может достигать 60-80% вместо обычных 10-15%
- Энергопотребление снижается до 80%
- Количество необходимых физических серверов уменьшается
Пример успешного внедрения:
| Организация | Действие | Результат |
|---|---|---|
| Федеральное управление гражданской авиации США | Консолидация 23 дата-центров в 2 | Экономия $15 млн в год на электроэнергии |
Преимущества облачных вычислений
Переход в облако позволяет компаниям сократить затраты на ИТ-инфраструктуру и снизить воздействие на окружающую среду:
- Снижение энергопотребления на ИТ до 87%
- Использование более эффективных серверов облачных провайдеров
- Масштабирование ресурсов по требованию
Реальные примеры:
1. Walmart
- Перенес платформу электронной коммерции в облако
- Сократил энергопотребление на 15-30%
- Предотвратил выброс 460 000 метрических тонн CO2 в год
2. Amazon Web Services (AWS)
- Поставил цель перейти на 100% возобновляемую энергию
- К концу 2016 года планировал достичь 40% использования "зеленой" энергии
"Экологические аргументы в пользу облачных вычислений уже удивительно сильны, и я ожидаю, что общая ситуация будет только улучшаться в будущем", - Джефф Бар, главный евангелист AWS.
Внедрение виртуализации и переход в облако - эффективные способы снизить энергопотребление дата-центров и их воздействие на окружающую среду. Эти технологии позволяют оптимизировать использование ресурсов и сократить количество необходимого оборудования.
6. Умное управление энергопотреблением
Умное управление энергопотреблением играет ключевую роль в оптимизации работы дата-центров. Современные технологии позволяют значительно сократить расходы на электроэнергию и повысить эффективность использования ресурсов.
Настройка лимитов мощности
Установка ограничений на потребляемую мощность и балансировка нагрузки помогают существенно снизить энергопотребление дата-центров:
- Мониторинг фактического потребления энергии по сравнению с запланированным
- Перераспределение нагрузки между серверами для оптимизации использования ресурсов
- Автоматическое отключение неиспользуемого оборудования
Пример успешного внедрения:
| Компания | Действие | Результат |
|---|---|---|
| Внедрение ИИ-системы DeepMind для управления охлаждением дата-центров | Снижение энергопотребления на охлаждение на 40% |
Автоматизированные системы управления
Современные инструменты позволяют отслеживать и корректировать энергопотребление в режиме реального времени:
- Системы управления инфраструктурой дата-центра (DCIM)
- Интеллектуальные блоки распределения питания (PDU)
- Программное обеспечение для анализа и оптимизации энергопотребления
Ключевые преимущества:
- Выявление неэффективного оборудования
- Прогнозирование пиковых нагрузок
- Автоматическая балансировка питания
По данным исследований, внедрение систем умного управления энергопотреблением позволяет сократить расходы на электроэнергию в дата-центрах на 20-30%.
"Развертывание датчиков и счетчиков, а затем раскрытие их полного потенциала с помощью программного обеспечения для управления инфраструктурой дата-центра (DCIM) позволяет собирать и хранить показания в реальном времени, преобразуя их в полезные аналитические данные", - отмечают эксперты отрасли.
Умное управление энергопотреблением - это не просто способ сэкономить, но и важный шаг к созданию экологичных дата-центров будущего.
7. Экономия воды
Дата-центры потребляют огромное количество воды для охлаждения систем. Среднестатистический центр обработки данных использует от 3 до 5 миллионов галлонов воды ежедневно, что сравнимо с потреблением города с населением 30-50 тысяч человек. Рассмотрим способы сокращения использования воды и альтернативные методы охлаждения.
Сокращение потребления воды
Для уменьшения количества воды, необходимой для охлаждения, можно предпринять следующие шаги:
- Сбор дождевой воды: Внедрение систем сбора дождевой воды снижает зависимость от основного водоснабжения.
- Переработка технической воды: Обычно более 70% технической воды можно переработать и использовать повторно.
- Оптимизация испарительных систем охлаждения: Улучшение циклов концентрации помогает восстановить воду, которая иначе была бы потеряна.
| Компания | Действие | Результат |
|---|---|---|
| Microsoft | Обязательство стать "водоположительной" к 2030 году | Снижение потребления воды и компенсация использованной воды |
| Vertiv | Внедрение безводных систем охлаждения с 2013 года | Экономия около 30 миллионов литров воды в год на каждую установку |
Безводные варианты охлаждения
Безводные системы охлаждения становятся все более популярными:
- Погружное охлаждение: Серверы погружаются в специальную диэлектрическую жидкость, что исключает необходимость в воде.
- Использование естественного охлаждения: Размещение дата-центров в более прохладных климатических зонах позволяет использовать внешний воздух для охлаждения.
Пример успешного внедрения:
"В Compass мы внедрили безводную систему еще в 2011 году и продолжаем ее использовать. Я призываю всех рассмотреть возможность использования безводных методов охлаждения для своих дата-центров", - Адиль Аттласси, технический директор Compass Datacenters.
Безводные системы охлаждения могут привести к снижению показателя эффективности использования энергии (PUE) до 20% по сравнению с традиционными системами, даже в самые жаркие дни.
Внедрение эффективных методов экономии воды и безводных технологий охлаждения не только снижает воздействие дата-центров на окружающую среду, но и помогает сократить расходы на эксплуатацию.
8. Экологичный дизайн зданий
Экологичный дизайн зданий играет ключевую роль в создании устойчивых дата-центров. Рассмотрим два важных аспекта: получение сертификации LEED и использование экологичных строительных материалов.
Получение сертификации LEED
LEED (Leadership in Energy and Environmental Design) - это глобальный стандарт для оценки экологичности зданий, разработанный Советом по экологическому строительству США (USGBC). Для дата-центров сертификация LEED подтверждает их приверженность устойчивому развитию и эффективному использованию ресурсов.
Процесс сертификации LEED оценивает дата-центры по нескольким категориям:
- Энергоэффективность
- Эффективность использования воды
- Материалы и ресурсы
- Качество внутренней среды
- Инновации в дизайне
Для получения сертификации LEED дата-центрам следует:
- Внедрять энергоэффективные системы отопления, вентиляции и кондиционирования
- Использовать возобновляемые источники энергии
- Применять инновационные стратегии охлаждения
Примеры успешной сертификации LEED:
| Проект | Местоположение | Площадь (кв.м) | Уровень сертификации | Особенности |
|---|---|---|---|---|
| Star Of Bosphorus Data Center | Стамбул, Турция | 20,000 | Золотой | TIER III |
| KKB Anadolu Data Center | Анкара, Турция | 43,964 | Платиновый | TIER IV |
Экологичные строительные материалы
Использование экологичных материалов в строительстве дата-центров помогает снизить их воздействие на окружающую среду. Вот несколько примеров:
- Переработанные материалы: Использование переработанных материалов уменьшает потребность в новом сырье.
- Натуральные волокна: Facebook применяет полипропилен, наполненный натуральными волокнами (NFFPP), что снижает углеродный след на 50% по сравнению с традиционными пластиками на основе нефти.
- Модульные конструкции: Позволяют эффективно использовать пространство и масштабировать дата-центр по мере необходимости.
Facebook внедрил NFFPP в нескольких продуктах для дата-центров, включая Lightning, Honey Badger, Yosemite, Open Rack, Knox и Leopard.
"Мы приняли философию дизайна с низким уровнем тщеславия, устраняя любой материал, который не служит конкретной функции для сервера, тем самым экономя затраты и уменьшая общий материальный след", - инженеры Facebook.
Экологичный дизайн зданий не только снижает воздействие дата-центров на окружающую среду, но и помогает сократить эксплуатационные расходы в долгосрочной перспективе.
9. Управление электронными отходами
Дата-центры ежегодно производят более двух миллионов тонн электронных отходов, что составляет около 4% от общемирового объема. Правильная утилизация и переработка старой электроники - ключевой аспект экологичности дата-центров.
Планы по переработке электронных отходов
Организованные программы по переработке электронных отходов необходимы для эффективного управления:
-
Партнерство с сертифицированными переработчиками: Более трети операторов дата-центров в мире сотрудничают с сертифицированными партнерами для правильной утилизации электронного оборудования.
-
Программы утилизации ИТ-активов (ITAD): Помогают организациям безопасно и экологично избавляться от ИТ-оборудования, давая устройствам вторую жизнь.
-
Разборка и сортировка: Специалисты разбирают электронное оборудование, отделяя металлы, пластик и печатные платы для дальнейшей переработки.
| Компонент | Метод переработки |
|---|---|
| Металлы | Переплавка и повторное использование |
| Пластик | Измельчение и производство новых изделий |
| Печатные платы | Извлечение драгоценных металлов |
Продление срока службы оборудования
Чтобы сократить объем электронных отходов, важно максимально продлить срок службы оборудования:
-
Регулярное обслуживание: Чистка и обновление компонентов помогают поддерживать эффективную работу техники.
-
**
