Jak zrównoważyć dwukrotny wzrost zużycia energii w centrach danych?

Z analiz McKinsey wynika, że zużycie energii przez centra danych może w skali świata wzrosnąć z 17 gigawatów w 2022 roku do 35 gigawatów rocznie do 2030 roku. Wzrost ten jest spowodowany rosnącym zapotrzebowaniem na moc obliczeniową, napędzanym m.in. przez postępującą transformację cyfrową oraz rozwój sztucznej inteligencji. Tak dynamiczny wzrost potrzeb w zakresie zasilania wymagać będzie zmian zarówno po stronie infrastruktury centrów danych, ich użytkowników, jak i sieci energetycznych.

Jednocześnie, obsługa obciążeń typowych dla sztucznej inteligencji wiążę się ze znacznie bardziej złożonymi, a co za tym idzie energochłonnymi, obliczeniami. Przykładowo, według przedstawicieli Electric Power Research Institute (EPRI), zapytanie AI mające na celu uzyskanie konkretnej informacji wiąże się z nawet dziesięciokrotnie wyższym wydatkiem energetycznym niż wykorzystanie bardziej tradycyjnych metod wyszukiwania informacji w Internecie.

Co ciekawe, o ile globalnie dostępne usługi i rozwiązania oparte na sztucznej inteligencji zwykle bazują na dedykowanych zasobach data center, tak w miarę wzrostu popularności rozwiązań AI są one uruchamiane także w mniejszych, lokalnych centrach danych, a także w ośrodkach kolokacyjnych. Zjawisko to stawia operatorów takich data center pod presją m.in. w kontekście potrzeby zwiększenia dostępności odpowiedniej mocy zasilania, a także – skutecznego odprowadzania ciepła. Należy bowiem pamiętać, że obciążenia typowe dla rozwiązań AI charakteryzują się znacząco wyższą gęstością mocy. Wobec takich zmian dodatkowym wyzwaniem są też wymagania w zakresie zrównoważonego rozwoju, w tym potrzeba redukcji śladu węglowego.

Odpowiedzią na tego typu wyzwania okazuje się m.in. kompleksowa optymalizacja funkcjonowania centrów danych. Możliwe optymalizacja dotyczą systemów odprowadzania ciepła, a także wdrażania nowoczesnych metod zarządzania infrastrukturą data center. Przykładowo, nowe możliwości oszczędzania energii stają się realne za sprawą wykorzystania AI na poziomie sterowania procesami chłodzenia. Dobre doświadczenia w tym obszarze ma m.in. koncern Google. Oszczędności związane z wykorzystaniem sterowanych przy użyciu sztucznej inteligencji mechanizmów chłodzenia cieczą sięgają 40%. W kontekście technologii odprowadzania ciepła na znaczeniu zyskują zaś właśnie systemy oparte na chłodzeniu cieczą oraz rozwiązania hybrydowe.

Odrębne możliwości optymalizacji zużycia energii w centrach danych wynikają z transformacji modelu zasilania takich ośrodków. Według ekspertów firmy Vertiv operatorzy centrów danych coraz częściej stawiają na własne źródła zasilania, a także wykorzystanie posiadanej infrastruktury zasilania – w tym zasilaczy awaryjnych – na potrzeby magazynowania energii, tak aby optymalizować jej wykorzystanie i koszty. Podejście to może być łączone m.in. z pozyskiwaniem energii ze źródeł odnawialnych, jak turbiny wiatrowe czy farmy fotowoltaiczne.

Tego typu mechanizm, w którym zasilacze UPS firmy Vertiv są wykorzystywane jako dynamiczne źródło energii i współdziałają z dostawcą energii w celu równoważenia obciążenia sieci oraz gwarantowania jej stabilności, został już uruchomiony w Szwecji. Tamtejszy dostawca usług kolokacyjnych Conapto wdrożył urządzenia Vertiv z rodziny Liebert EXL S1 na potrzeby ochrony przez wahaniami częstotliwości w sieci energetycznej oraz jej stabilizacji. Zarządzanie popytem na energię jest możliwe dzięki zautomatyzowanemu procesowi optymalizacji pojemności zasilacza UPS oraz wykorzystania akumulatorów litowo-jonowych podczas szczytowego zapotrzebowania na energię. Takie podejście nie wymaga wprowadzania znaczących zmian w istniejącej infrastrukturze data center.

“Centra danych dotychczas były w dużej mierze wyłącznie konsumentami energii elektrycznej. Jednak projekt zrealizowany w firmie Conapto udowadnia, że dzięki najnowszym osiągnięciom tego typu obiekty mogą stać się partnerem wspierającym i stabilizującym lokalną sieć, zapewniającym maksymalną efektywność energetyczną UPS-ów oraz przyczyniającym się do zmniejszenia emisji CO2 dzięki wykorzystaniu alternatywnych źródeł energii” – mówi Krzysztof Krawczyk, Senior Application Engineer w firmie Vertiv. “Optymalizacja pracy urządzeń i lepsze zarządzanie procesami chłodzenia oraz ponownego użycia ciepła pozwolą centrom danych w znacznym stopniu zoptymalizować zużycie mocy, co jest korzystne z punktu widzenia zrównoważonego rozwoju” – dodaje.