Колко вода харчат дейта центровете?

Нови центрове за данни се строят непрекъснато. Това ще продължи да се случва и в бъдеще. Потреблението на онлайн услуги и интернет продължава да расте. С това ще се увеличава и нашата зависимост от дейта центровете. Това може да е проблем за околната среда, ако не се вземат мерки.

За щастие, собствениците им инвестират много време, усилия и средства за енергийната ефективност. Те обръщат внимание и на отражението на дейта центровете върху околната среда. Как стои въпросът с консумацията на вода? Дейта центровете се нуждаят от нея и я обичат.

Но нека да сме честни. Водата е по-важна за други неща, като например поддържането на живота на Земята. Затова винаги трябва да се използва по отговорен начин и да се гарантира, че не се ощетяват екологичните системи. Ето защо оптимизирането на консумацията на вода в дейта центровете е голяма и важна тема за индустрията от доста време. Нека да видим защо водата е толкова важна за дейта центровете и какви са последните тенденции и мерки, за да се подобри ефикасността и устойчивостта.

Охлаждането е жизненоважно

Всяко компютърно устройство генерира топлина. Колкото по-сериозно е натоварването, толкова повече електричество е необходимо, което генерира още топлина от процесора и други компоненти. За да се гарантира сигурната и стабилна работа на устройството, както и цялостната безопасност, качественото охлаждане е от ключово значение. И макар това вече да е сравнително лесно за модерните устройства за крайни потребители, то все още е много голямо и сложно изпитание за дейта центровете. Предизвикателство, което ще става все по-трудно с увеличаването на натоварването на центровете за данни и нашата зависимост от тях за все повече задачи.

По-сложните системи за охлаждане са ключови, за да се гарантира, че оборудването в дейта центровете работи в подходящи условия. Това изисква още повече енергия, електричество и вода. Затова центровете за данни могат да имат сериозно отражение върху глобалната консумация на енергия и генерирането на въглеродни емисии. Според Международната агенция по енергия (IEA) през 2020 г. дейта центровете са използвали 1.1% от световното електричество или около 200-250 терават часа. Данни от доклада на Persistence Market Research показват, че търсенето на системи с течно охлаждане за центрове за данни ще стане пазар за поне 31 млрд. долара през следващите 10 години.

Голяма част от това търсене ще е мотивирано от желанието за по-добра ефикасност за шкафове с голяма плътност чрез течно охлаждане вместо въздушно. Освен това методът е по-евтин в дългосрочен план и по-надежден. Всичко това ще бъде още по-важно с увеличаването на строежа и потреблението на центрове за данни. Както IEA изтъква, търсенето на услуги с данни расте експоненциално – глобалният интернет трафик е скочил с над 40% през 2020 г. и не се е върнал до нивата отпреди пандемията.

IEA коментира още, че собствениците на дейта центрове наистина инвестират много усилия в ефикасността. Резултатът е, че големият скок в потреблението на данни не доведе до сходен скок в консумацията на енергия от центровете за данни. Виртуализацията се оказа от голяма полза в случая и позволява на операторите да вършат повече със същия хардуер, казва IEA. Агенцията също така изтъква, че най-ефикасните хиперскалируеми дейта центрове имат PUE (Ефективност на използваната енергия) стойност от ~1.1. Това означава, че се използва 0.1kWh електричество за охлаждане/провизиране за всеки 1kWh, използван за ИТ оборудването.

Има още какво да се направи

И макар IEA да казва, че има добри резултати от представянето на центровете за данни досега, тя допълва, че има още какво да се направи. Агенцията вярва, че препоръките ѝ ще се реализират, тъй като са от полза за собствениците на дейта центрове – енергията е между 20% и 40% от оперативните разходи на ICT компаниите. Затова всяко оптимизиране ще доведе до спестяване на средства и по-ниски емисии.

Агенцията препоръчва на ICT компаниите да подобрят събирането на данни и споделянето им по отношение на енергийното потребление. Това ще им позволи да взимат по-добри решения и ще помогне на регулаторите в подготвянето на бъдещите правила. Друга препоръка е ICT компаниите да продължават да обявяват целите си за енергийна ефективност и климата, но и да се концентрират върху мерки, за да ги реализират. През януари 2021 г. оператори на дейта центрове и релевантни асоциации в Европа обявиха „Пакт за климатично неутрални центрове за данни“, който цели всички участници да имат напълно климатично неутрални центрове до 2030 г.

„Центровете за данни стават все по-енергийно ефективни и могат да предлагат повече гъвкавост за електропреносната мрежа. Правителствата могат да предложат насоки, стимули и стандарти, които да окуражат подобряването на енергийната ефективност, а регулациите и цените могат да мотивират гъвкавостта“, казва IEA. Тя допълва, че правителствата, енергийните оператори и собствениците на дейта центрове могат да работят заедно, за да „определят как инвестициите във възобновяема енергия могат най-оптимално да са от полза за цялата система и да помогнат за изпълнението на националните енергийни и климатични цели“.

Операторите на дейта центрове също така трябва да помислят за нови технологии, за да продължават да подобряват ефикасността си. Сегашните технологии постепенно ще изгубят своята енергийна ефективност заради ръста на натоварването и потреблението на центровете за данни и услугите около тях. Затова операторите им трябва да помислят за много детайли, включително края на жизнения цикъл на устройствата, рециклирането им, производство, транспорт и дори извличането на суровите материали.

Разбира се, голяма част от това са доста общи препоръки. Повечето от тях са и доста очевидни. Резултатите, които институциите очакват обаче, ще бъдат реализирани предимно през конкретни действия. Като подобряването на потреблението на вода от всеки център за данни.

70% от планетата е вода и това не е достатъчно

Връщайки се към доклада на Persistence Market Research, в него се споменава доста очевидно, че центровете за данни в топли и влажни райони използват повече вода за охлаждането си. Отделен анализ на NBC твърди, че един голям център за данни може да използва до 22 млн. литра вода на ден.

Затова има и множество технологични разработки в сферата на течното охлаждане. Една от тях е потапяне в две фази в субстанция с по-висока точка на завиране, която не губи свойствата си и дори не се нуждае от помпа. Използването на студени плочи и директно течно охлаждане са технологии, които водят в този сегмент. Този подход се оказва особено популярен в Северна Америка и Европа, които региони ще водят в пазара на течни охлаждания за дейта центрове за 2022 г.

Намаляването на консумацията на вода е важно за всеки дейта център, но е направо критично за някои от тях. Като тези, които са разположени в райони, където водата вече е в недостиг. Както е в Аризона например. Защо тогава да изградиш „жадно“ за вода съоръжение на място, където водата е лукс? Защото има и други фактори, които определят местоположението на центровете за данни. Сред тях са цялостните метеорологични условия, ниски цени на енергията и нисък риск от природни бедствия.

83% от щата Аризона вече в под риск от „сериозна суша“, казва американската система за мониторинг на нивото на водите, цитирана от DataCenterFrontier. Въпреки това Аризона се превърна в гореща точка за центрове за данни. Учени от Virginia Tech пък коментират, че 20% от центровете за данни са на места, където наличието на вода вече е под сравнително или значително „напрежение“ по отношение на своята наличност.

„Исторически водата е недооценен ресурс, отчасти защото беше евтина за компаниите. И макар много индустрии да са положили големи усилия, за да редуцират електрическата си консумация и въглеродния си отпечатък, те изостават в ефикасното използване на водата в дистрибуторските си вериги“, казва Нюша Ажами, директор на градските водни политики в Института за околна среда „Уудс“ към Станфордския университет.

Какво правят операторите на центровете за данни?

Google обяви, че ще бъде „водно положителна“ до 2030 г. Това означава, че иска да възстановява 120% от водата, която използва, във всичките си офиси и дейта центрове. Компанията прилага индивидуален подход за всяка локация и решава съответните предизвикателства според местните нужди. Тя работи и за начини за въвеждане и подобряване на кръговрата в структурата си.

Microsoft също казва, че иска да е водно положителна до 2030 г. „Ние работим по водната си консумация по два начина: намаляваме интензивността на използване на вода, т.е. водата, която използваме за мегават час работа, и възстановяваме вода в районите, в които оперираме, и тя е в недостиг. Това означава, че до 2030 г. Microsoft ще възстановява повече вода, отколкото консумира“, казва компанията в своя блог.

На този фон не е изненада, че Facebook (вече Meta) има същата цел. „Ние ще върнем повече вода в околната среда, отколкото използваме за глобалната си дейност. Достигането на тази амбициозна цел ще изисква комбинация от възстановяване на вода, като започваме в региони, където тя вече е в недостиг, както и чрез разработка на технологии, които да увеличат водната ефикасност в нашите съоръжения“.

Meta вече строи един от най-големите си дейта центрове изобщо – това е инвестиция за 800 млн. долара в Айдахо, където се изгражда център на площ от 90 000 кв. метра. Както можем да си представим, той ще се нуждае от огромно количество вода, нали? Според студенти на Virginia Tech, ако използва конвенционални технологии, този център за данни ще се нуждае от близо 2.27 млн. литра вода всеки ден. За щастие, това няма да се случи. Климатът в Айдахо позволява на Meta за използва въздушно охлаждане за центъра си в Куна през повече от половината време в годината. Компанията вече има и няколко проекта за възстановяване на вода в САЩ, като през 2020 г. е възстановила 2.7 млрд. литра. Възможно е тя да възстановява до 4.3 млрд. литра годишно, когато завърши всичките си проекти. Meta казва, че средно нейните дейта центрове използват водата 80% по-ефективно от средната стойност за индустрията.

Преминаването към възобновяеми източници на енергия е друг начин да се намали консумацията на вода. Компанията CyrusOne казва в блога си, че вече има големи планове и резултати в тази сфера. „Както енергопреносните мрежи и крайните потребители, ние в CurysOne заменяме термоелектрическите източници с вятърни и соларни генератори, а това води до значително намаляване на консумираната вода, която е обвързана с електричеството. Когато постигнем нашата цел за нулеви нетни въглеродни емисии чрез възобновяема енергия, практически ние няма да изразходваме вода за охлаждане за голямата част от нашите съоръжения, тъй като нито ще изпаряваме вода за охлаждане, нито ще използваме електричество, което консумира вода“.

Компанията казва, че очаква общата консумация на вода в един от центровете ѝ през 2021 г. да е по-малко от една трета спрямо консумираното през 2019 г. „Инвестирайки едновременно в охлаждане без вода и възобновяеми източници, напредваме към целите си за въглеродна и водна неутралност. Защо да избираме едно от двете, което можем да направим и двете“, пита компанията и е права. Енергийната и водната ефективност вървят ръка за ръка и трябва да бъдат развивани заедно, за да се постигнат най-добрите резултати.