Що означає CUE (ефективність використання вуглецю) для центрів обробки даних

Швидке зростання цифрової трансформації в різних галузях у поєднанні з широким застосуванням нових технологій, таких як 5G, штучний інтелект та Інтернет речей, зробили набагато більше даних у суспільстві. Центри обробки даних, які служать цифровою основою для роботи інформаційних систем у різних галузях, стали незамінною критичною інфраструктурою в економічному та соціальному ландшафті, відіграючи вирішальну роль у розвитку цифрової економіки. Однак центри обробки даних споживають багато енергії та створюють багато викидів. Щоб вирішити цю проблему, нам потрібні ефективні заходи для скорочення викидів і перевірки їх стійкості. Ось тут і з’являється показник ефективності використання вуглецю (CUE).

Зелена сіткау 2010 році запровадив показник ефективності використання вуглецю (CUE), щоб визначити викиди парникових газів (ПГ) на одиницю споживання ІТ-енергії в центрах обробки даних. Він став частиною ISO/IEC 30134-8 для оцінки стійкості центрів обробки даних з точки зору викидів вуглецю. CUE є аналогом інтенсивності викидів вуглецю, враховуючи викиди Scope 1 і Scope 2, але поділені на ІТ-навантаження, подібно до ефективності використання енергії (PUE). Цей показник забезпечує ефективний спосіб вимірювання вуглецевого сліду центрів обробки даних і оцінки їх стійкості щодо викидів вуглецю.

Щоб розрахувати CUE під час використання електроенергії з мережі, викиди вуглецю можуть базуватися на державних даних, опублікованих для цього регіону. При використанні електроенергії, виробленої на місці, в ідеалі слід використовувати фактичні дані про викиди з місцевих лічильників. Однак для розрахунків також можна використовувати дані про викиди та джерело палива від виробника генератора.

Для розрахунку CUE використовується наступна формула.

Нижчий коефіцієнт CUE означає менший вуглецевий слід, що вказує на вищу ефективність використання вуглецю в центрах обробки даних. Ідеальне значення CUE становить {{0}}.0, що вказує на відсутність викидів вуглецю під час роботи центру обробки даних.

Важливо відзначити, що CUE значно відрізняється залежно від джерел енергії, на які покладаються центри обробки даних. Центри обробки даних, що живляться від відновлюваних джерел енергії, як правило, мають нижчий CUE, навіть з тим самим PUE, порівняно з центрами, що працюють на викопному паливі.

У 2021 році Китай представив поняття «вуглецевий пік» і «вуглецевий нейтралітет» у звіті про роботу уряду. Вуглецевий пік має на меті досягти плато викидів вуглекислого газу до 2030 року, поступово зменшуючись після досягнення піку. Вуглецевий нейтралітет передбачає компенсацію вуглекислого газу, який утворюється в процесі виробництва, за допомогою таких заходів, як лісонасадження та енергозбереження, досягнення «нульових викидів» вуглекислого газу. Відповідно до глобальних зусиль по боротьбі зі зміною клімату та китайської стратегії «подвійного вуглецю», індустрія центрів обробки даних постійно покращує рівень енергоефективності, збільшує використання відновлюваних джерел енергії та прагне якнайшвидше досягти вуглецевої нейтральності.

У міру розвитку технологій рідинного охолодження в центрах обробки даних все частіше застосовуються різні методи рідинного охолодження, такі як охолодження зануренням, рідинне охолодження холодною пластиною та рідинне охолодження спреєм. Крім рідинного охолодження, за останні роки методи охолодження центрів обробки даних урізноманітнилися. Нові методи охолодження, такі як непряме випаровування та охолоджувачі з магнітною левітацією, пропонують нові можливості. Поєднання кількох методів охолодження стало звичайним явищем у центрах обробки даних.

Ефективність джерел безперебійного живлення (UPS) також стала важливим ринком для постачальників електроенергії центрів обробки даних. Стандартом вважається високоефективний ДБЖ, ефективність якого перевищує 97%. Модульні ДБЖ з низьким рівнем навантаження перевершили високовольтне джерело живлення постійного струму в ефективності центру обробки даних, що вказує на те, що ДБЖ з високою частотою може стати одним із оптимальних рішень для енергоефективності в розподілі електроенергії в центрі обробки даних.

Водночас із безперервним розвитком технологій джерела безперебійного живлення (UPS) також стали значним ринком, де конкурують постачальники електроенергії центрів обробки даних. Основні вітчизняні та міжнародні гравці в галузі розподілу електроенергії, такі як Huawei, Vertiv, Kehua, ABB, Schneider, мають відповідні макети продуктів у цій галузі. Досягнення ефективності, що перевищує 97%, зараз вважається «базовою операцією» в індустрії ДБЖ високого класу. Варто відзначити, що при низьких навантаженнях ефективність ЦОД із використанням модульних ДБЖ перевершила ефективність джерела постійного струму високої напруги. На думку автора, враховуючи тенденції технологічного розвитку, ДБЖ високої частоти може стати одним з оптимальних рішень для зниження енергоспоживання та підвищення ефективності розподілу електроенергії ЦОД.

Під час роботи ЦОД ІТ-обладнання виділяє значну кількість надлишкового тепла. Використання технології теплового насоса для відновлення та повторного використання надлишкового тепла знайшло багато застосувань у центрах обробки даних із перспективним майбутнім. Приблизні оцінки вказують на те, що загальний відновлюваний надлишок тепла в центрах обробки даних у північному регіоні Китаю становить приблизно 10 ГВт, що теоретично підтримує опалення приблизно 300 мільйонів квадратних метрів будівель. Численні центри обробки даних у Китаї, зокрема центр обробки даних Qindao Lake компанії Alibaba, центр обробки даних Tianjin компанії Tencent, база хмарних обчислень Chongqing компанії China Telecom, центр обробки даних Wanguo Data в Пекіні 3 і центр хмарних обчислень Wulanchabu компанії UCloud, уже впровадили технологію рекуперації тепла, що забезпечує опалення для обох внутрішні та прилеглі території центрів обробки даних.

Як згадувалося раніше, охолодження центру обробки даних становить понад 20% від загального споживання енергії. Розгортання дата-центрів під водою з використанням температури морської води для розсіювання тепла, що виділяється дата-центром, могло б значно знизити споживання енергії, сприяючи оптимізації різних показників у роботі дата-центру.

У Китаї HIGHLANDER першим представив концепцію підводних центрів обробки даних (UDC) і визначив три основні переваги підводних центрів обробки даних:

По-перше, УДК, будучи під водою і заповнений інертним газом, виключає ризик пожежі.

По-друге, UDC залишається непомітним у своєму підводному розташуванні, що унеможливлює точну зовнішню локалізацію.

По-третє, постійний 24-годинний моніторинг UDC допомагає ефективно запобігати потенційній шкоді та проникненню в центр обробки даних.

Підводні центри обробки даних мають унікальні переваги як у енергозбереженні, так і в безпеці. Однак на них суттєво впливають географічні чинники, які вимагають близькості до моря для будівництва. У поточному стані мережевої інфраструктури автор вважає, що підводні центри обробки даних придатні насамперед для обчислення гарячих даних, зберігання теплих і холодних даних і обслуговування користувачів із вимогами до низької затримки, наприклад тих, хто займається машинним навчанням і рендерингом відео, зокрема в прибережних містах.

Таким чином, щоб зменшити вплив центрів обробки даних на навколишнє середовище, потрібен різноманітний план. Вирішальними стратегіями є використання енергоефективного обладнання, відновлюваних джерел енергії та покращення способів використання ресурсів. Застосовуючи ці рішення, центри обробки даних можуть значно скоротити споживання енергії, покращити роботу та продемонструвати, що вони віддані принципу сталого розвитку. Оскільки увага до відповідальності за навколишнє середовище зростає, а витрати на енергію зростають, зменшення впливу центрів обробки даних на навколишнє середовище – це вже не вибір, а необхідність. Застосовуючи всеохоплюючий підхід до сталого розвитку, центри обробки даних можуть отримати економічні та екологічні переваги, слугуючи моделлю для інших галузей.