"Зеленые" ЦОД становятся актуальными

Центры обработки данных во всем мире все чаще сталкиваются с проблемой тепловой энергии – побочным теплом от плотно интегрированных стоек серверов. Иногда на каждый ватт энергии, потребляемой для полезных нужд центра, до 2,5 ватт уходит на охлаждение. Совокупный экономический и экологический эффект высокого энергопотребления подогревает интерес к "зеленым" ЦОД.

Электроэнергия - одна из главных расходных статей бизнеса, прочно занявшая первое место в бюджете тех компаний, чей бизнес строится на ЦОД (например, Google и eBay). У руководителей растет беспокойство по поводу того, что затраты на электроэнергию, резко возрастающие по мере увеличения мощности центров обработки данных, могут затормозить текущую деятельность и дальнейшее развитие бизнеса. В то же время, согласно аналитическому обзору McKinsey & Company, в 2008 г. выбросы углекислого газа от выработки электроэнергии для нужд ЦОД в глобальном масштабе уже были эквивалентны выбросам такой страны, как Аргентина – 24-й по величине экономики мира.

В этом свете одним из ключевых технологических направлений называют "зеленые ИТ". Повышение производительности ИТ-систем в пересчете на ватт энергии является ключевым фактором снижения затрат на электроэнергию и нейтрализации экологического ущерба от эксплуатации ЦОД. Обнадеживает тот факт, что предприятия понимают тесную взаимосвязь эффективности и экологической безопасности ЦОД: решив одну задачу, можно решить и другую. Важно также, что ведущие группы компаний в индустрии дата-центров прекрасно понимают проблему и борются с ней совместными усилиями.

"Зеленая" энергосистема

The Green Grid - глобальный консорциум, сфокусированный на развитии и продвижении энергоэффективности для дата-центров и компьютерных экосистем. The Green Grid был сформирован в 2006 году консорциумом производителей, включающим Dell, HP, IBM, Intel, Microsoft, AMD, APC, Sun Microsystems и VMware. Группа достигла заметного успеха, особенно в продвижении использования коэффициента энергоэффективности - Power Usage Effectiveness (PUE). После медленного старта она усердно работала над поддержкой участия конечных пользователей, которые на данный момент представлены 175 глобальными компаниями. 

Расчет энергоэффективности ЦОД, 2009

Увеличить

Источник: Green Grid, 2009

Если говорить о компании, которая задает темп всей индустрии ЦОД – Google, - то уже сейчас энергоэффективность ее ЦОД соответствует показателям, которые EPA (Environmental Protection Agency) планирует только на 2011 г. Для ее оценки корпорация использует тот самый коэффициент PUE, предложенный консорциумом Green Grid. PUE рассчитывается как отношение количества энергии, поступающей в дата-центр, к количеству энергии, расходуемой компьютерной инфраструктурой внутри него.

Так, PUE равный 1,5 означает, что вспомогательные услуги (освещение, охлаждение и т.д.) расходуют половину мощности, потребляемой ИТ-оборудованием. Для многих работающих сегодня ЦОД PUE составляет от 2 до 2,5. А вот у одного из дата-центров Google значение этого показателя относительно невелико, и к тому же корпорация постоянно работает над его снижением. Так, в III квартале 2008 года PUE был на уровне 1,21, а уже в IV квартале упал до 1,20. В середине марта прошлого года значение PUE для данного дата-центра не превысило 1,19. По словам представителей Google, в "старых" центрах значения PUE пока не так впечатляют, но в новых ЦОД лучшим результатом уже считается PUE, равный 1,12.

Сценарии использования энергии, 2009

Источник: Green Grid, 2009

Что касается нашей страны, то на данный момент технологии дата-центров явно устаревают. Коэффициент использованной мощности (PUE) 1,5 (как, например, у Stack Data Network) - очень неплохой показатель, в то время как в России дата-центров с коэффициентом использованной мощности ниже 2 практически нет. В реальности это очень большой перерасход, учитывая условия потенциального появления рынка емкостью в 200 тыс. стоек, для которых потребуется более 2,5 ГВт электроэнергии. При использовании "зеленых ИТ" почти половину от этой мощности можно сэкономить, что сравнимо с показателем большой электростанции. Так что и компаниям, и отрасли, и государству есть к чему стремиться.

Сейчас самый подходящий момент для того, чтобы государство обратило внимание на индустрию дата-центров, которая только начинает формироваться. В том числе и потому, что оно уже озаботилось проблемой обеспечения энергоэффективности в национальном масштабе. Вслед за запретом на выпуск и продажу лампочек по 100 Вт, вероятно, надо ввести и запрет на строительство дата-центров с коэффициентом 1,5.

Использование энергии возобновляемых источников: энергия ветра

"Озеленение" дата-центров также может и должно происходить за счет использования альтернативных возобновляемых источников энергии: солнечной, энергии ветра и др. В мире уже имеется ряд дата-центров, успешно использующих этот подход.

Ярким представителем является небольшой интернет- и хостинг-провайдер в Иллинойсе - первый дата-центр в США, который полностью обеспечивает мощности для своих серверов за счет энергии ветра от рядом расположенной турбины.

19 октября 2009 Other World Computing (OWC) начала использовать 40-метровую ветровую турбину для обеспечения всей электрической мощности для своего здания в Вудстоке (Иллинойс), где находится штаб-квартира компании и дата-центр, который поддерживает хостинг и интернет-услуги.

Есть и другие дата центры, использующие энергию ветра, но это первый пример рабочего ЦОД, у которого достаточно энергии для поддержки всего оборудования. Отчасти оттого, что дата-центр OWC сравнительно невелик, он может быть обеспечен энергией лишь от одной ветряной турбины. Также компания вкладывала деньги в другие средства повышения энергетической эффективности, снизив, таким образом, общую потребность в электричестве.

Среди других дата-центров, использующих энергию ветра, можно упомянуть Green House Data в г. Шайенн (США, штат Вайоминг) - площадью 930 м², который полностью обеспечивает себе мощность за счет возобновляемой ветровой энергии.  Компания использует электричество своего партнера, энергетической компании, имеющей ветровые турбины мощностью 30 МВт в Шайенне.

Сервис Microsoft Virtual Earth управляется вне дата-центра, в контейнере, расположенном в Боулдере, Колорадо, который на 100% питается возобновляемой энергией ветра. Microsoft использует выгодное преимущество использования контейнеров: их легко можно поместить рядом с источником возобновляемой энергии, что позволяет компании следовать за "зелеными" мощностями и сокращать выбросы СО₂.

Техасский старт-ап Baryonyx планирует построить дата-центр, обеспечиваемый энергией с огромных "ветряных ферм" на полуострове штата Техас и в Мексиканском заливе. На первой фазе проекта Baryonyx планирует построить дата-центр в Стратфорде площадью почти 3000 м², мощность для которого будут обеспечивать 100 ветровых турбин, построенных по соседству, которые будут производить до 150 МВт.

Разумное использование лишнего тепла

Практика мировых дата-центров показывает, что лишнее тепло не такая уж напасть, ведь оно может приносить пользу и деньги. Эту концепцию уже применил на практике ряд дата-центров.

Все большее количество дата-центров направляет тепло из своих помещений в находящиеся неподалеку дома, офисы, оранжереи и даже бассейны. Возможность заново использовать излишнее тепло от серверов предусматривается на этапе разработки нового дата-центра, помогая повысить энергетическую эффективность оборудования.

На охлаждение в типичном ЦОД уходит до трети всей потребляемой электроэнергии, 2009

Источник: Green Grid, 2009

Наиболее "свежий" пример – Telecity, который использует тепло своего нового дата-центра Condorcet в Париже для обогрева находящегося рядом древесного питомника, где проводятся исследования климата. Там ученые воссоздают климатические условия, которые сформируются во Франции в 2050 г. Societe Forestiere и французский Национальный институт аграрных исследований будут использовать древесный питомник для того, чтобы выращивать и изучать растения со всего мира и затем выбирать те виды, которые наиболее адаптивны к изменениям в будущих климатических условиях.

Температуры в большинстве дата-центров варьируются от 27 до 46 градусов по Цельсию, и хотя они довольно низки для развития некоторых стратегий возврата тепла, в мире есть много способов его сохранения и использования. Например, лишнее тепло от серверов в новом дата-центре Telehouse West в Докландском районе Лондона скоро будет использоваться в соседних домах и бизнес-центрах. Излишек тепла от оборудования, размещенного в Telehouse, будет использован в районной теплосети, ожидаемая мощность которой составит 9 мегаватт.

Дата-центр IBM в Швейцарии используется для обогрева соседнего бассейна. Горячий воздух, генерируемый ЦОД в пригороде Цюриха – Уйтиконе, проходит через теплообменники и нагревает воду, которая закачивается в бассейн, расположенный неподалеку.

Излишек тепла от дата-центра в Финляндии, расположенного под Успенским собором в Хельсинки, будет нагревать воду в трубах, по которым она поступает в близлежащие дома для обогрева. Запланированный дата-центр для фирмы "Академия", занимающейся информационными технологиями, будет в состоянии обеспечить достаточно тепла для обогрева 500 больших частных домов.

Дата-центр, построенный IBM и Сиракузским Университетом, использует работающие на бензине миктротурбины для производства необходимых мощностей. Зимой выхлопы от миктротурбин проходят через теплообменник, нагревают воду, которая подается в близлежащий офис и используется при обогреве здания.

Центр Notre Dame для вычислительных исследований поместил ряд стоек для высокопроизводительных компьютерных вычислений в местную муниципальную оранжерею, оранжерею и ботанический сад южного Бенда, чтобы помочь обогревать цветы и растения.

Quebecor отправляет лишнее тепло, произведенное серверами его дата-центра в Виннипеге, Канаде, в расположенный поблизости офис местной газеты. Компания проложила вторую трубу из места сбора тепла в забирающую трубу офиса сверху. Процесс контролируется пневматическими перегородками, которые открываются и закрываются в зависимости от показаний термометров в трубах.

В Израиле ЦОД компании Intel снабжает теплом 11-этажное здание, где он расположен, обеспечивая обогрев всех помещений в зимнее время и возможность использовать горячую воду в кухонных и душевых комнатах, за счет чего Intel, по некоторым оценкам, экономит до 235 тысяч долларов в год.

Элизабет Шталь из корпорации IBM подчеркнула выгоды использования дата-центра в качестве производителя энергии в своей колонке о перспективах промышленности на широко известном западном интернет-портале, где топ-менеджеры ведущих ЦОД высказывают свое экспертное мнение. "Адаптируя финальный уровень иерархии энергетической эффективности, мы можем построить расширяемый, гибкий и "зеленый" дата-центр, который будет динамичен в своей инфраструктуре" - пишет Шталь, - "Мы потенциально можем сэкономить на издержках на электроэнергию; а как производитель мы даже, вероятно, сможем делать на этом деньги".

В любом случае, сомнений не вызывает, что грядущие перемены, какими бы сложными они ни казались, неизбежны. Операторы всегда ставили во главу угла доступность ЦОД и стремились избежать рисков, а сегодня они сталкиваются с новым риском – выбыть из гонки с конкурентами на фоне роста затрат на электроэнергию и соблюдение экологических нормативов. Единственный способ уцелеть в надвигающейся буре – действовать с упреждением.

Игорь Романов:

В ИТ-системах активно применяются виртуализация, энергосберегающие технологии и другие инновации, повышающие эффективность оборудования

На вопросы CNews ответил заместитель директора по ИТ Сибирского филиала компании "Мегафон" Игорь Романов.

CNews: Как вы оцениваете результаты проекта по созданию нового дата-центра для Сибирского филиала "Мегафон" - с точки зрения повышения эффективности, производительности, расширения функциональных возможностей и т.п.?

Игорь Романов: Открытие такого мощного дата-центра является основой не только для дальнейшего роста компании, но и для повышения надежности, отказоустойчивости и доступности ее информационных систем. С вводом в эксплуатацию нового дата-центра появилась возможность создания катастрофоустойчивых геораспределенных систем. Такие системы отвечают за критичные для бизнеса ИТ-сервисы, например, за биллинг. Новый дата-центр также позволит существенно расширить спектр предоставляемых клиентам сервисов. Это и развитие сетей 3G, и различного рода дополнительные услуги. Сегодня в ИТ-системах нашей компании активно применяются виртуализация, энергосберегающие технологии и другие инновации, позволяющие повысить эффективность эксплуатируемого оборудования.

Полный текст интервью