Perspektywy rozwoju chińskich centrów danych w kontekście neutralności węglowej

Wywiad z
Zhigang Luo, Deputy Chairman of CECS Big Data Working Committee, a prominent data centre industry expert

Poziom zużycia energii elektrycznej i emisji węglowej przez chińskie centra danych

Jednym z głównych problemów naszych czasów jest wysokie zapotrzebowanie  na energię. Szczególnie w metropoliach, takich jak Pekin, Szanghaj, Kanton i Shenzhen, ogromne zużycie energii hamuje rozwój centrów danych a jednocześnie  kreuje energooszczędne społeczeństwa. W obliczu sprzeczności między dużym zapotrzebowaniem na możliwości przetwarzania danych a rygorystycznymi wymogami „podwójnej kontroli” dla zasadności zużycia energii coraz trudniej jest uzyskać wskaźniki dla nowych centrów danych. Aby osiągnąć podwójny cel w konteście energetycznym, w przyszłości powstaną niskoemisyjne, a nawet „neutralne pod względem emisji dwutlenku węgla” centra danych.

Można przewidzieć, że w 2025 r. emisja CO₂ pochodzącego z chińskich centrów danych osiągnie swój punkt kulminacyjny  emisji dwutlenku węgla przed terminem, przy czym ten punkt ustabilizuje się na kontrolowanej wartości około 100 mln ton. Oczekuje się zastosowania wielu środków, takich jak: redukcja źródła, technologia naturalnego chłodzenia, sprzęt o ultrawysokiej wydajności, inteligentna technologia, technologia integracji wielostanowiskowej oraz kompleksowa technologia wykorzystania energii podstacji i magazynowania energii.

Pozycjonowanie „neutralności  węglowej” dla centrów danych

Aby osiągnąć neutralność pod względem emisji dwutlenku węgla w centrach danych, należy uwzględnić różne technologie niskoemisyjne i innowacje modeli biznesowych, w tym:

(1) Planowanie centrów danych

Planując centra danych, należy w jak największym stopniu wykorzystać zasoby odnawialne, takie jak wiatr, energia wodna, ciepło geotermalne, a także regionalna energetyka i ciepłownictwo, energia chłodnicza systemów LNG i inne zewnętrzne zasoby środowiskowe.

(2) Budowa i eksploatacja centrów danych

Przyjazne dla środowiska  i niskoemisyjne  koncepcje są niezbędne do budowy i eksploatacji centrów danych. Umożliwiają ciągłą optymalizację efektywności energetycznej i redukcję emisji urządzeń IT, systemów chłodzenia, zasilania oraz samego budynku. W tym celu ważne jest również, aby systemy magazynowania energii i odzysku ciepła odpadowego były obowiązkowe.

(3) Systemy zużycia energii w centrach danych

Oczywiście nie wyklucza się energii ze źródeł kopalnych z systemów zużycia energii w centrach danych. Centra danych mogą inwestować w budowę scentralizowanych i rozproszonych systemów wytwarzania energii odnawialnej, takich jak energetyka fotowoltaiczna, wiatrowa i wodna. Centra powinny również w pełni korzystać z handlu energią i uprawnieniami do emisji dwutlenku węgla. Pozyskiwanie certyfikatów odnawialnej czystej energii i zielonej energii takich jak energetyka fotowoltaiczna, wiatrowa i wodna dzięki systemowi handlu certyfikatami energii elektrycznej i zielonej centra danych mogą zwiększyć stopień wykorzystania zielonej energii. Dzięki polityce handlowania uprawnieniami do emisji dwutlenku węgla czy certyfikatami dobrowolnej redukcji emisji dwutlenku węgla itd., centra danych mogą zrównoważyć emisje dwutlenku węgla wynikające ze stosowania paliw kopalnych.

Przegląd technologii oszczędzania energii i redukcji emisji dla neutralności węglowej centrów danych

Wraz z rosnącą z dnia na dzień skalą centrów danych, lokalne rynki energii i sieci energetyczne napotykają na coraz większą presję. W tym kontekście widoczny jest sztywny popyt na ‘zielone’ centra danych. Jasne przepisy dotyczące obniżania wartości PUE w metropoliach i niedobór podaży również pchają w kierunku ekologicznej rozbudowy centrów danych. Jeśli chodzi o rozwój ekologiczny, pomiary obejmują głównie stosowanie energii odnawialnej i poprawę efektywności energetycznej.

Cztery główne wyzwania, przed którymi stoją obecnie centra danych w zakresie oszczędzania energii i redukcji emisji, to:

1) Konkretne wymagania budowlane, coraz bardziej rygorystyczna polityka lokalna i wyzwania wynikające z ograniczonej podaży bezpośrednio doprowadząją do tego, że nowe centra danych nie przechodzą oceny wydajności i nie uzyskują od rządu aprobaty prawnej na kolejny etap budowy centrum danych.

2) Złożoność działalności klienta powoduje większe trudności w wyborze ram technicznych i rozwiązań energooszczędnych, co prowadzi do wysokich kosztów budowy centrum danych, strat inwestycyjnych, wysokich kar lub przymusowych prac rektyfikacyjnych z powodu niskiej efektywności energetycznej.

3) Niska efektywność wykorzystania zewnętrznych zasobów zasilania bezpośrednio prowadzi do niskiej wydajności energetycznej i niskiej oceny centrum danych. Niektóre obszary gdzie miałyby powstać centra danych, nie mogą nawet zapewnić wystarczających zasobów wodnych, co bezpośrednio prowadzi do niepowodzenia budowy centrów danych. W tej sytuacji nieunikniona jest ponowna ocena opcji i znaczny wzrost kosztów, a także poważne opóźnienie w postępie budowy.

4) Gęstość mocy pojedynczej szafy wynikająca ze wzrostu mocy obliczeniowej sprzętu IT stale rośnie, co bezpośrednio prowadzi do trudności w eliminowaniu słabych punktów w centrum danych i zwiększa ryzyko poważnych przestojów.

Operatorzy centrów danych muszą stale pracować nad zarządzaniem technicznym. Powinni dokonywać przeglądu i wdrażać technologie oszczędzające energię i redukujące emisje, a tym samym realizować założenia ‘zielonego’ centrum danych. Cel „neutralności klimatycznej” dotyczy również przyszłych obiektów..

Mogą być zastosowane następujące technologie oszczędzania energii i redukcj emisji:

Ogólna energooszczędna technologia centrów danych

  • W pełni prefabrykowana modułowa technologia centrum danych
  • Ogólna architektura wykorzystująca technologię niskiego PUE o wysokiej niezawodności i wysokiej dostępności
     

Elektryczna energooszczędna technologia centrów danych

Energooszczędna technologia chłodzenia centrów danych

  • Technologia klimatyzacji wysokotemperaturowej na wodę lodową
  • Technologia pomp fluorowych
  • Wielofunkcyjna technologia klimatyzacji
  • Technologia chłodni ze zmianą fazy
  • Technologia chłodzenia cieczą na zimno
  • Technologia zanurzeniowego chłodzenia cieczą
  • Technologia pośredniego chłodzenia wyparnego z efektywnym wykorzystaniem naturalnych źródeł chłodzenia
  • Energooszczędna technologia automatycznego sterowania AI
     

Technologia odzyskiwania zasobów centrów danych

  • Technologia recyklingu ścieków
  • Technologia odzysku ciepła itp.
     

Pozostałe energooszczędne technologie

  • Inteligentny system oświetlenia
  • Wytwarzanie energii fotowoltaicznej
  • Technologia oszczędzania energii serwerów IT
  • Komputery kwantowe
  • Wodorowe ogniwa paliwowe itp.

Ogólne strategie rozwoju Chińskich centrów danych w kontekście neutralności węglowej

Branża centrów danych powinna aktywnie uczestniczyć w tworzeniu systemów handlu zieloną energią. Zgodnie z aktualną polityką krajową i planem rynku mocy centra danych powinny prowadzić projektowanie, rozmieszczenie i wdrażanie systemu rynku certyfikacji zielonej energii elektrycznej i obrotu certyfikatami oraz stale zwiększać skalę udziału zielonej energii w rynku.

W trakcie wyboru lokalizacji i opracowywania centrów danych, zgodnie z krajowym stanem rozwoju po stronie podaży energii odnawialnej, pierwszeństwo należy przyznać obszarom ze stosunkowo kompletną infrastrukturą po stronie zaopatrzenia w energię ze źródeł odnawialnych w celu własciwej konfiguracji centrów danych.

W trakcie ich projektowania i budowy, centra danych powinny analizować wymagania użytkowników końcowych, nadawać priorytet wdrażania rozw rozwiązań i trybu technologicznego, które mogą maksymalizować efektywność wykorzystania energii elektrycznej oraz badać technologie wykorzystujące energię odnawialną do magazynowania energii i awaryjnego zaopatrzenia w energię .

W kontekście długoterminowej działalności centra danych powinny wzmocnić zarządzanie aktywami węglowymi i zwiekszyć udział zamówień na energię odnawialną. Dzięki zaplanowanym energooszczędnym modernizacjom należy jeszcze bardziej poprawić efektywność energetyczną operacyjnych centrów danych.

Powrót do przeglądu tec.News 42