Wykorzystanie OZE do zasilania centrów danych to kwestia nietrywialna

Z Krzysztofem Okłotem, wiceprezesem CEE Zone Services i Marcinem Hyla, CEE Consulting Leader w Schneider Electric rozmawiamy o charakterystyce wysoce energochłonnych obiektów, jakimi są centra danych; możliwościach zaangażowania cyfrowych bliźniaków w kontekście projektowania i utrzymania sieci elektroenergetycznych data center; wyzwaniach związanych z wykorzystaniem odnawialnych źródeł energii w ramach takich obiektów; a także usługach proaktywnego monitoringu infrastruktury zasilania centrów danych.

Jakie czynniki napędzają obecnie wzrost zapotrzebowania na centra danych?

Krzysztof Okłot (K.O.): Rozwój rynku centrów danych jest mocno związany z rosnącym zapotrzebowaniem na usługi cyfrowe. Widzimy np. znaczący wzrost zainteresowania sztuczną inteligencją, która – pamiętajmy – jest bardzo energochłonna, potrzebuje znacznej mocy obliczeniowej i zasobów. To wprost kreuje zapotrzebowanie na infrastrukturę data center.

Oczywiście, AI nie jest tu jedynym czynnikiem wzrostu. Powszechnie korzystamy dziś z różnego rodzaju urządzeń podłączonych do Internetu. Za ich pośrednictwem generujemy i przetwarzamy ogromne ilości danych. Wymaga to coraz większych zasobów zlokalizowanych właśnie w centrach danych.

Marcin Hyla (M.H.):  Rozwój sztucznej inteligencji istotnie wpływa na wzrost potrzeb  względem infrastruktury energetycznej obiektów takich jak data center. Na to nakładają się także dotychczasowe kwestie rozwoju tego typu obiektów takie jak nowe usługi telekomunikacyjne, rozwój platform streamingowych, praca zdalna, ale także coraz większe potrzeby w zakresie cyberbezpieczeństwa.

Wszystkie działania związane z przenoszeniem poszczególnych aspektów otaczającego nas świata do rzeczywistości wirtualnej implikują nowe potrzeby w zakresie rozwoju centrów przetwarzania danych.

Jak zmieniają się zatem potrzeby względem centrów danych?

K.O.: Dzisiejsze centra danych to z jednej strony obiekty, które charakteryzuje najwyższe zużycie energii elektrycznej w przeliczeniu na jednostkę powierzchni. Z drugiej strony, to obiekty wymagające ogromnej uwagi w kontekście bezpieczeństwa – fizycznego, IT, energetycznego.

W ostatnich miesiącach to właśnie kwestie bezpieczeństwa energetycznego oraz związanego z działalnością cyberprzestępców stały się kluczowym tematem w naszych rozmowach z klientami. Nie ma w tym nic zaskakującego. Biorąc pod uwagę sytuację geopolityczną naszego kraju musimy zadbać o to, aby bezpieczeństwo infrastruktury IT pozostawało na najwyższym poziomie.

Potwierdzają to dane z raportu Uptime Institute, który wskazuje, że aż 73% operatorów centrów danych odnotowało wzrost obaw dotyczących bezpieczeństwa cybernetycznego w ciągu ostatnich 12 miesięcy. Ponadto, 40% respondentów przyznało, że doświadczyło przestojów w działaniu swoich centrów danych w ostatnim roku, co pokazuje, jak dużym wyzwaniem pozostaje zapewnienie ciągłości operacyjnej w obliczu rosnących zagrożeń.

Nasi klienci zdają sobie też sprawę, że ewentualny zanik zasilania centrum danych lub serwerowni może prowadzić do ogromnych strat. W efekcie, infrastruktura zasilająca musi spełniać najwyższe wymagania. Kluczowe znaczenie ma tu kwestia redundancji. Na to nakładają się wymagania związane ze zrównoważonym rozwojem i potrzebą wykorzystania na jak najszerszą skalę alternatywnych źródeł energii.

Zapewnienie sprawnie działającej infrastruktury zasilającej, adekwatnej do potrzeb w zakresie bezpieczeństwa dostaw energii oraz zrównoważonego rozwoju, wymaga zastosowania złożonej automatyki koordynującej działanie poszczególnych komponentów.

M.H.: Pojawiają się także nowe wyzwania związane m.in. z koniecznością zapewnienia jednoczesnej obsługi zróżnicowanych źródeł zasilania w połączeniu z np. magazynami energii. W efekcie, infrastruktura zasilająca obiekty energochłonne, w tym centra danych, staje się złożonym i dynamicznym środowiskiem. Istotne są także kwestie związane z potrzebą stałej poprawy efektywności energetycznej i raportowania ESG.

Rosnące zapotrzebowanie na moc elektryczną, wynika także z konieczności stosowania rozwiązań zapewniających niezbędne chłodzenie. Stanowi ono jeden z kluczowych aspektów niezawodnego funkcjonowania centrów przetwarzania danych.

Schneider Electric inwestuje znaczące środki w rozwój technologii, urządzeń oraz usług, także konsultingowych, które pozwalają w skuteczny sposób zapewnić niezbędną efektywną klimatyzację precyzyjną oraz wskazać potencjalne inne możliwości np. wykorzystanie niezagospodarowanego ciepła odpadowego.

K.O.: W tym kontekście warto wspomnieć o transakcji z 2024 roku, dzięki której Schneider Electric stał się właścicielem pakietu kontrolnego wyspecjalizowanej w systemach chłodzenia superkomputerów firmy Motivair. Dzięki temu jesteśmy w stanie zaoferować klientom najbardziej wydajne rozwiązania odprowadzania ciepła z systemów zaprojektowanych na potrzeby AI. Od lat naszym credo jest zapewnienie kompleksowych rozwiązań – od projektu, przez konsultacje, po dostawę urządzeń i systemów.

Jak efektywnie zarządzać ekosystemem bardzo zróżnicowanych dziś źródeł energii i bilansować gigantyczne potrzeby energetyczne centrów danych?

M.H.: Innowacyjnym rozwiązaniem jest tu koncepcja cyfrowego modelu EDT – Electrical Digital Twin. Jako Schneider Electric pomagamy klientom wykorzystać koncepcję EDT w odniesieniu do funkcjonowania i działań operacyjnych infrastruktury sieci elektroenergetycznych w centrach przetwarzania danych.

Rozwój cyfrowych bliźniaków staje się nieodłącznym aspektem świadomego zarządzania takimi sieciami. Pozwala na odwzorowanie złożonej infrastruktury elektroenergetycznej w wirtualnej rzeczywistości i przeprowadzania kompleksowych symulacji oraz analiz zachowania sieci w różnych sytuacjach. Wszystko to dzieje się bez wpływu na działanie rzeczywistej infrastruktury.

Dzięki cyfrowym bliźniakom możemy nie tylko sprawdzić jak infrastruktura zasilająca zachowa się w rozmaitych sytuacjach, ale też jesteśmy w stanie przygotować się na takie zdarzenia i zweryfikować różne scenariusze reakcji. Mówimy tu nie tylko o możliwości zasymulowania różnych wydarzeń wpływających na funkcjonowanie sieci zasilającej czy dostępność energii, ale również ocenę potencjalnej wytrzymałości posiadanych urządzeń, realnych możliwości rozwoju infrastruktury, czy specjalistycznych aspektów związanych z działaniem sieci elektroenergetycznych. Koncepcja electric digital twin idealnie wpisuje się w potrzeby związane z poprawą niezawodności i bezpieczeństwa energetycznego.

Z jakich danych korzystają cyfrowe bliźniaki w kontekście sieci elektroenergetycznych?

M.H.: Ze wszystkich dostępnych. Jesteśmy w stanie np. wykorzystać dokumentację projektową oraz dane diagnostyczne generowane przez urządzenia zainstalowane w konkretnym obiekcie. Zwykle jednak niezbędne jest przeprowadzenie kompleksowego audytu infrastruktury i wszystkich wchodzących w jej skład urządzeń, niezależnie od ich producenta. Aby jak najlepiej odpowiadać na tego typu potrzeby, wykorzystujemy ekspertów z naszego działu konsultingu.

Pierwszym krokiem do stworzenia cyfrowego modelu infrastruktury elektroenergetycznej data center jest zebranie danych dotyczących całej sieci. Do rzetelnego jej odwzorowania niezbędna jest najczęściej fizyczna wizyta w obiekcie i możliwość zapoznania się z poszczególnymi urządzeniami, ich stanem i konfiguracją.

Co istotne, nie odnosimy się tu wyłącznie do samych urządzeń. Bardzo istotnym aspektem cyfrowych modeli sieci elektroenergetycznych jest oczywiście także okablowanie. Rodzaj, średnica i długość przewodów, a także konkretne parametry kabli i rodzaje połączeń to tylko niektóre z aspektów wpływających na faktyczne funkcjonowanie sieci zasilającej. Im dokładniejsze i bardziej całościowe dane zgromadzimy, tym lepiej będziemy w stanie odwzorować realne działanie sieci w cyfrowym modelu EDT.

K.O.: W tym miejscu warto również wspomnieć o usługach zdalnego kontrolowania kondycji poszczególnych urządzeń i tworzenia scenariuszy zachowania infrastruktury w razie wystąpienia konkretnych zdarzeń lub awarii. Już na etapie projektowania takiej infrastruktury, bądź jej modernizacji, wspieramy klientów wskazując w jaki sposób zadbać o wysoką dostępność zasilania.

Oczywiście zdajemy sobie sprawę jak skomplikowanymi obiektami stają się dzisiejsze data center. To sprawia, że tradycyjne, analogowe podejście do monitorowania efektywności elektroenergetycznej przestaje być wystarczające – szczególnie w obliczu rosnących wymagań względem dostępności i ciągłości dostaw energii dla centrów danych. Jedyną efektywną odpowiedzią na takie potrzeby jest właśnie wykorzystanie szeroko rozumianej digitalizacji i automatyzacji obsługi tego typu infrastruktury.

Istotą usług cyfrowego serwisu jest zatem proaktywne podejście do obsługi podsystemu zasilania data center?

K.O.: Dokładnie tak. W ramach usług cyfrowego serwisu zapewniamy dostęp do konkretnych rozwiązań i rekomendacji. Podpowiadamy jak zoptymalizować i zabezpieczyć ciągłość funkcjonowania sieci elektroenergetycznych. Co więcej, na bazie dostępnych danych oraz prognoz, możemy z wyprzedzeniem wysłać na miejsce zespół inżynierów tak, aby zgodnie z ustaloną procedurą dokonali naprawy lub modernizacji infrastruktury jeszcze zanim wykryta lub nadchodząca usterka będzie miała realny wpływ na funkcjonowanie obiektu.

Schneider Electric posiada kilka globalnych centrów kompetencyjnych, w których w trybie 24/7 dyżurują nasze zespoły inżynierów. Ich zadaniem jest zapewnienie stałego monitoringu i analizy danych oraz alertowanie wspieranych przez nas obiektów. Faktem jest, że poważne problemy w sieciach elektroenergetycznych najczęściej są dziś możliwe do uniknięcia właśnie poprzez działania proaktywne. Podejmując pewne kroki z wyprzedzeniem jesteśmy w stanie uniemożliwić nakładanie się na siebie usterek, co w skali całej infrastruktury może zaburzyć funkcjonowanie sieci.

M.H.: Usługi tego rodzaju świadczymy dla wszystkich zainteresowanych podmiotów, niezależnie od tego, czy wykorzystują rozwiązania Schneider Electric, czy też nie.

W jaki sposób, w kontekście projektowania i dalszej obsługi infrastruktury zasilania centrów danych, należy podchodzić do energii ze źródeł odnawialnych?

K.O.: Wykorzystanie OZE w kontekście zasilania energochłonnych i wymagających obiektów, jakimi są centra danych to bardzo ważna kwestia. Musimy dbać o odpowiednie zbilansowanie bieżącego zużycia energii z jej chwilową dostępnością z różnych źródeł. Idealne, także kosztowo, byłoby wykorzystanie energii ze źródeł odnawialnych, kiedy jest dostępna i tradycyjnych, gdy jest najtańsza. Świat nie jest jednak idealny.

OZE charakteryzują się dużą zmiennością, zależnie od pogody czy pory roku. Są znakomitym rozwiązaniem w obliczu troski o środowisko, ale wymagają dynamicznego sterowania przepływami energii. Im większy pobór mocy, tym zmienność charakterystyki energetycznej ma większe znaczenie. Potrzebne jest nieustanne monitorowanie dostępności oraz zużycia energii tak, aby móc właściwie wyważyć te dwa aspekty. Kluczowym elementem w tej układance staje się magazyn energii.

Jednocześnie, aby układ zakładający możliwość dynamicznego sterowania zasilaniem ze źródeł odnawialnych, magazynów energii i sieci dystrybucyjnych funkcjonował prawidłowo niezbędne jest wykorzystanie systemów automatyzujących skoordynowane przełączanie pomiędzy różnymi źródłami. Mamy tu zatem do czynienia z mikrosieciami elektroenergetycznymi. Cały ten system bazuje też na rozbudowanych algorytmach predykcji zapotrzebowania oraz dostępności energii w oparciu o przeróżne czynniki.

Od czego zacząć budowanie mikrosieci niezbędnych do skutecznego wykorzystania OZE w kontekście obiektów energochłonnych?

K.O.: Od zebrania potrzebnych danych i przeprowadzenia całościowych analiz. Jako Schneider Electric podpowiadamy klientom, jaka wielkość mikrosieci, jakie źródła odnawialne i jaka skala magazynów energii będą najbardziej odpowiednie dla ich potrzeb. Bierzmy tu pod uwagę m.in. lokalizację, dostępności energii, warunki pogodowe czy chociażby historyczne profile zużycia energii danego obiektu. Staramy się jak najlepiej zbilansować wykorzystanie źródeł odnawialnych tak, aby na koniec dnia klient zobaczył jak najniższe rachunki i nie odnotował przy tym problemów z dostępnością prądu.

M.H.: Tego typu analizy rozpatrujemy dwutorowo. Z jednej strony skupiamy się na kwestiach związanych z opłacalnością takich instalacji. Z drugiej strony analizujemy wpływ inwestycji w odnawialne źródła energii na całą infrastrukturę elektroenergetyczną np. dla centrum przetwarzania danych. Dzięki wykorzystaniu cyfrowego bliźniaka infrastruktury elektroenergetycznej możemy zweryfikować czy poszczególne urządzenia zostały właściwie zaprojektowane lub dobrane, czy mają odpowiednie parametry i moce zwarcia, aby bezawaryjnie obsłużyć potrzeby konkretnego klienta i jego sieci.

Klienci coraz częściej trafiają do nas już na etapie planowania inwestycji. Obecnie oczekują od biur projektowych nie tylko optymalnego zaprojektowania infrastruktury, ale także zasymulowania w cyfrowym modelu działania sieci jako całości w różnych scenariuszach, określających stabilność, operacyjność i bezpieczeństwo. Oczywiście, nie mówimy wyłącznie o serwerowniach, ale także o innych energochłonnych obiektach przemysłowych, komercyjnych czy publicznych (np. szpitale).

Na jakie specyficzne parametry infrastruktury zasilającej warto zwrócić szczególną uwagę?

M.H.: W kontekście zasilania centrów danych budujemy cyfrowe bliźniaki, które odnoszą się głównie do kwestii technicznych aspektów infrastruktury elektroenergetycznej. Mamy więc możliwość bardzo precyzyjnej oceny czy aparatura zwarciowa wytrzyma, czy może pojawić się zagrożenie związane z wyższymi harmonicznymi lub przeciążeniem konkretnych obwodów. Są to bardzo ważne aspekty wpływające na późniejszą operacyjność i niezawodność zasilania – szczególnie w kontekście planów rozwoju przyłączenia OZE.

Posiadając cyfrowy Model EDT konkretnego obiektu możemy także wykonać inne analizy – np.: zagrożenia wystąpienia łuku elektrycznego. Tego typu kwestie zabezpieczeń przeciwporażeniowych mają dziś coraz większe znaczenie ze względów bezpieczeństwa pracy w centrach danych oraz zapewnienia niezbędnych środków ochrony osobistej dla pracowników. Regulacje obowiązujące np. w USA już dziś nakładają na firmy oraz między innymi operatorów centrów danych z kapitałem amerykańskim obowiązek regularnego wykonywania takich analiz.

W ramach audytu możemy także wskazać obszary o nadmiernym zużyciu lub stratach energii, a także te, w których konkretne elementy infrastruktury elektroenergetycznej są nadmiernie obciążone. Pamiętam sytuację, kiedy w ramach naszego audytu okazało się, że jedno z urządzeń generowało tak wysokie straty energii, że jego wymiana zwróciła się w ciągu roku. Podpowiadamy też, jak przemodelować infrastrukturę elektroenergetyczną od strony fizycznego rozmieszczenia pod kątem poprawy efektywności.

Zasilanie to jeden z kluczowych obszarów działalności firmy Schneider Electric. W jaki sposób specjalizacja w tym zakresie przenika się z pozostałymi obszarami Państwa działalności?

M.H.: Nasza specjalizacja w tym obszarze ma wiele wymiarów. Sięga bowiem od wspomnianych wcześniej możliwości: cyfrowego modelowania, tworzenia mikrosieci elektroenergetycznych, dystrybucji energii, systemów zasilania gwarantowanego i klimatyzacji precyzyjnej, po usługi wspierające funkcjonowanie obiektów o najbardziej złożonej charakterystyce energetycznej.

Posiadamy bogate doświadczenia z wielu zrealizowanych projektów, specjalne narzędzia i kompleksową wiedzę techniczną, dzięki czemu mamy unikalną możliwość doradzenia klientom jak podejść do inwestycji na etapie projektowym oraz eksploatacyjnym i jakie najbardziej efektywne rozwiązania zastosować.