В последнее время все чаще поднимаются вопросы, касающиеся экологии. В том числе среди участников ИТ-индустрии. Сегодня ЦОДы потребляют более 2% вырабатываемого электричества в мире и выделяют примерно столько же углекислого газа, сколько авиатранспортная отрасль.
Участники «зеленого симпозиума» Green Enterprise Computing предрекали такой исход еще 10 лет назад. Таким образом, ухудшающаяся экологическая обстановка сформировала запрос на «зеленые» технологии и ИТ-инфраструктуру, использующую возобновляемые источники энергии.
Однако не все «зеленые» решения оказались эффективными. Расскажем об этом под катом.
/ фото Robert McGoldrick CC
Не такое уж «зеленое» электричество
Энергию в общую электросеть поставляют как производители «зеленой» энергии, так и те, кто добывает ее переработкой угля или, например, нефти. Если дата-центр желает использовать энергию из возобновляемых источников, то в США компания-владелец может приобрести специальные сертификаты — Renewable Energy Certificates (REC).
Принцип их работы состоит в следующем. Компания-производитель «зеленой» энергии получает сертификат на каждый произведенный мегаватт-час. Сертифицирующее агентство присваивает REC уникальный идентификатор, а электричество отправляется в общую сеть. Компания-потребитель же может приобрести эти REC, как бы подтверждая, что использует энергию из возобновляемых источников.
Однако получаемое ими электричество может (и скорее всего будет) поступать из невозобновляемых источников. Потому у этой системы есть определенные недостатки. Например, часть компаний-потребителей закупает такие сертификаты в маркетинговых целях. Так они как бы доказывают свою приверженность «зеленой» энергии. Подобная практика даже имеет специальное название: greenwashing («зелёный камуфляж»).
/ фото Hiroo Yamagata CC
Свои «зеленые» источники энергии — дорого и долго
Помимо покупки электричества у поставщиков, некоторые компании самостоятельно возводят солнечные и ветряные фермы. В Google еще в 2012 году заявили, что намереваются полностью перевести все процессы, в том числе энергоснабжение дата-центров, на энергию, полученную из возобновляемых источников. И вот через 6 лет, в апреле этого года, ИТ-гигант объявил о достижении своей цели.
Практически одновременно с Google этой же цели достигли в Apple. Возобновляемые источники энергии питают магазины, заводы, офисы и дата-центры компании в сорока трех странах. При этом ЦОДы корпорации работают на «чистой» энергии еще с 2013 года.
Для достижения таких показателей Apple реализовали ряд энергетических проектов. Например, Apple Park, новый офис компании в Купертино, имеет на крыше 17-мегаваттную солнечную установку. В Китае для энергоснабжения заводов Apple построены солнечные и ветряные фермы общей мощностью в 485 мегаватт.
Что касается Японии, то там ИТ-гигант заключил договор с местной компанией Daini Denryoku на установку 300 солнечных панелей на крышах строений, принадлежащих корпорации. Всего панели генерируют 18 тыс. мегаватт-часов «чистой энергии» ежегодно.
Однако не все компании могут себе позволить выстроить такую инфраструктуру. «Чистые» энергетические проекты обходятся дорого — тот же Google на реализацию своих решений потратил более 3 млрд долларов. При этом сам процесс перехода на «зеленую» энергию довольно длительный. Например, постепенно использовать возобновляемые источники энергии начинает Amazon, но пока они обеспечивают лишь 40% потребляемого компанией электричества.
Бывает сложно осуществить переход на «зеленую» энергию, из-за противодействия энергетических компаний, лоббирующих интересы традиционной энергетики. Та же Apple столкнулась с препятствиями, которые чинила местная энергетическая фирма Duke Energy. Когда ИТ-гигант строил сеть ветряных и солнечных ферм для центра обработки данных в Северной Каролине, Duke Energy препятствовала попаданию «зеленой» энергии в общую сеть — та составляла всего 3% от общего энергетического портфеля компании.
Также сложно начать использовать электричество из возобновляемых источников энергии в Азии. Просто многие ЦОД расположены в крупных городах, где нет физической возможности построить масштабные ветряные и солнечные установки. Потому в этом регионе фиксируется большое количество вредоносных выбросов.
По подсчетам шведской энергетической компании Vattenfall, углеродсодержащие выбросы в Бангалоре (Индия), где расположен гигантский дата-центр Tulip, составляют 900 грамм на каждый киловатт-час. Для сравнения, в Норвегии (где в основном используется гидроэлектроэнергия) этот показатель составляет 3 грамма, во Франции — 100 грамм, в Калифорнии — 300 грамм.
В таких условиях китайские дата-центры даже вынуждены прибегать к особым способам очистки воздуха, так как смог городов вызывает отказы систем кондиционирования и вентиляции ЦОДов.
Помимо фильтрации, компании меняют подход к охлаждению ИТ-систем, снижая количество используемого воздуха с улицы, но повышая эффективность охлаждения внутри машинного зала. Например, команда дата-центра Baidu снабдила каждую серверную стойку охладительным модулем — змеевиком теплообменника и кожухом, направляющим холодные потоки к критическим системам.
/ фото Lydur Skulason CC
Холодный климат не панацея
При этом часть дата-центров вместо перехода на возобновляемые источники энергии, снижает потребление электричества в целом.
Для определения эффективности использования энергии в индустрии применяется специальный показатель — PUE. Он равен отношению общей мощности, которую потребляет весь ЦОД, к мощности, потребляемой непосредственно ИТ-оборудованием. Google сумели довести PUE своих ЦОД до 1,12. Ряд северных компаний близок к этому показателю за счет умелого использования климата. Однако средний коэффициент по Европе 1,8, а значит другим организациям еще есть куда развиваться в этом направлении.
Например, в рамках норвежско-американского партнерства строится крупнейший в мире ЦОД Kolos, который будет расположен в норвежском городке Балланген внутри полярного круга. По предварительным подсчетам, холодный климат и доступ к гидроэнергии позволит сократить затраты на энергетические ресурсы на 60%.
Еще один пример — лондонская компания Verne Global, которая построила ЦОД в Исландии на месте заброшенной военной базы. Технический директор Verne Global Тейт Кантрелл (Tate Cantrell) сказал: «Наша система охлаждения — это открытое окно». При этом сам дата-центр «питается» геотермальной и гидроэлектрической энергией.
Другой пример — норвежский дата-центр Green Mountain. Он расположен в подземном бункере, который охлаждается водой из ближайшего фьорда. Водоем обеспечивает бесперебойную подачу «охлаждающий жидкости» с температурой всего 8 градусов Цельсия. Среди клиентов ЦОД — одно из самых крупных финансовых учреждений Норвегии — банк DNB.
Однако иногда холодный климат совершенно не играет на руку. Есть ЦОДы, которые стоят там, где температура может опускаться до 70 градусов по Цельсию.
К примеру, в таких условиях работает центр обработки данных Ice Cube Lab. Он построен в Антарктике на станции «Амундсен — Скотт». В таких условиях открыть дверь и охладить «железо» не получится, так как низкие температуры повредят всю технику за короткое время. Потому на станции настроена специальная система вентиляции, которая особым образом управляет потоками ледяного воздуха снаружи. Но как отмечают инженеры, работающие с оборудованием, в особо экстремальных ситуациях случается, что замерзает и эта система.
Со строительством дата-центров во льдах связаны и другие сложности, в частности, дороговизна возведения и обслуживания в тяжелых условиях. Также стоит учитывать проблемы с доступностью и пропускной способностью сетей, так как клиенты будут находиться далеко от «источника данных».
В том же ЦОД Ice Cube lab для «общения» с миром используется сеть спутников Iridium, которые обеспечивают скорость передачи данных в 2400 бит/с. Хотя иногда станция все же получает доступ к мегабитному каналу — 8 часов в день его обеспечивает бывший метеоспутник НАСА GOES-3. Этого оказывается достаточно для решения специфических задач, которые стоят перед этим ЦОДом, однако совершенно неприемлемо для крупных дата-центров «общего назначения».
P.S. Несколько материалов из Первого блога о корпоративном IaaS:
- Почему хороший IaaS-провайдер не должен иметь собственный ЦОД
- Unboxing: блейд-сервер Cisco UCS B480 M5
- Организация блокчейн на VMware vSphere: от теории к практике
P.P.S. Свежие посты из нашего блога на Хабре:
- «Принцип макарон»: ученые организовали произвольный доступ к ДНК-памяти
- Дата-центры, похожие на курятники, и работа в Антарктиде: подборка необычных ЦОД
- «Жизнь после Java 10»: какие изменения принесет Java 11
Автор: it_man
