Wydajność i efektywność energetyczna chłodzenia centrów danych
![Centrum przetwarzania danych Google w Finlandii, w którym zastosowano m.in. efektywne energetycznie pompy wody lodowej
Źródło: Vertiv](https://www.rynekinstalacyjny.pl/media/cache/typical_view/data/202406/centrum-przetwarzania-danych-gl.jpg)
Centrum przetwarzania danych Google w Finlandii, w którym zastosowano m.in. efektywne energetycznie pompy wody lodowej
Źródło: Vertiv
W obliczu rosnącego zapotrzebowania na moc obliczeniową, związanego m.in. z upowszechnianiem się rozwiązań opartych na sztucznej inteligencji (np. masowe wykorzystanie ChatGPT), a także wymagań dyrektywy o efektywności energetycznej centra danych są obiektami strategicznymi pod względem zużycia energii elektrycznej oraz śladu środowiskowego (węglowego i wodnego). Muszą zatem wykorzystywać szereg rozwiązań infrastrukturalnych i technicznych, które zarówno sprostają wyzwaniom związanym z zapotrzebowaniem na moc obliczeniową, jak i zapewnią efekty energetyczne i środowiskowe.
Zobacz także
Flowair Oszczędności wynikające z zastosowania kompaktowych rooftopów Cube
![Oszczędności wynikające z zastosowania kompaktowych rooftopów Cube](https://www.rynekinstalacyjny.pl/media/cache/full/data/202112/cube-40-flowair.jpg)
W czasach, kiedy coraz większy nacisk kładziony jest na terminy realizacji inwestycji, poszukuje się rozwiązań maksymalnie upraszczających proces projektowania i wykonawstwa. Jednym z nich jest zastosowanie...
W czasach, kiedy coraz większy nacisk kładziony jest na terminy realizacji inwestycji, poszukuje się rozwiązań maksymalnie upraszczających proces projektowania i wykonawstwa. Jednym z nich jest zastosowanie rooftopów Cube firmy FLOWAIR.
VTS Polska Sp. z o.o. VOLCANO i WING z silnikami EC w standardzie - energooszczędna nagrzewnica i kurtyna powietrzna VTS wyznacza nowy rynkowy trend
![VOLCANO i WING z silnikami EC w standardzie - energooszczędna nagrzewnica i kurtyna powietrzna VTS wyznacza nowy rynkowy trend](https://www.rynekinstalacyjny.pl/media/cache/full/data/202112/volcano-vts.jpg)
Znaczący udział w poborze energii elektrycznej na świecie mają silniki stosowane w przemyśle. Wartości te są na tyle duże, że ich zmniejszeniem zainteresowani są nie tylko ponoszący koszty użytkownicy...
Znaczący udział w poborze energii elektrycznej na świecie mają silniki stosowane w przemyśle. Wartości te są na tyle duże, że ich zmniejszeniem zainteresowani są nie tylko ponoszący koszty użytkownicy silników, ale też parlamenty wielu krajów. Unia Europejska wydaje odpowiednie przepisy nakładające na producentów urządzeń elektrycznych obowiązek stosowania coraz bardziej sprawnych napędów. Firma VTS – podążając za swoją długotrwałą strategią, odpowiadając na potrzeby swoich wieloletnich klientów...
Rosenberg Polska sp. z o.o. CLEVER CONTROL. Inteligentne sterowanie
![CLEVER CONTROL. Inteligentne sterowanie](https://www.rynekinstalacyjny.pl/media/cache/full/data/202112/clever-control.jpg)
Wszystkie przeprowadzone badania i testy potwierdzają, że prawidłowo dobrane i zamontowane kurtyny powietrzne są wysoce skuteczne. Chronią cenną energię cieplną pozwalając zaoszczędzić nawet 80% energii...
Wszystkie przeprowadzone badania i testy potwierdzają, że prawidłowo dobrane i zamontowane kurtyny powietrzne są wysoce skuteczne. Chronią cenną energię cieplną pozwalając zaoszczędzić nawet 80% energii przy jednoczesnej ochronie klimatu wewnętrznego i zwiększeniu komfortu ludzi.
10 października 2023 r. weszła w życie dyrektywa unijna w sprawie efektywności energetycznej, która zobowiązuje centra danych o zapotrzebowaniu na energię elektryczną (w odniesieniu do infrastruktury IT) powyżej 500 kW do corocznego raportowania w zakresie efektywności energetycznej, dekarbonizacji i zrównoważenia środowiskowego (pierwszy raport ma zostać złożony do 15 maja 2024 r.) [1]. Obok całkowitego zużycia energii, efektywności zużycia energii (PUE) czy całkowitego zużycia energii odnawialnej, raportowanie powinno uwzględniać poniższe dodatkowe wskaźniki charakterystyki energetycznej i zrównoważenia środowiskowego, których wartości są jedną z miar dojrzałości technologicznej centrów danych.
Współczynnik powtórnego wykorzystania energii (ERF – Energy Reuse Factor) – udział energii ponownie wykorzystanej przez centrum danych w jego całkowitym zużyciu energii. Do energii ponownie wykorzystanej należy m.in. ciepło odpadowe pochodzące z procesów chłodzenia. Zasady wyznaczania tego współczynnika reguluje norma PN-EN 50600-4-6 Technika informatyczna. Wyposażenie i infrastruktura centrów przetwarzania danych. Część 4-6: Współczynnik powtórnego wykorzystania energii [2].
Współczynnik energii odnawialnej (REF – Renewable Energy Ratio) – udział energii odnawialnej posiadanej i zarządzanej przez centrum danych w jego całkowitym zużyciu energii. Współczynnik ten umożliwia porównanie obiektów o różnej wielkości oraz monitorowanie zużycia energii odnawialnej wraz ze zmianą ich obciążenia. Operatorzy centrów danych mogą pozyskiwać energię odnawialną, produkując ją samodzielnie w budynku, np. z wykorzystaniem systemów PV – tak jak w Warsaw Data Hub należącym do Orange, gdzie dachowa instalacja o powierzchni ok. 1600 m2 i mocy 331 kWp zapewnia roczną produkcję ok. 275 MWh energii [3], lub poprzez zakup certyfikatów energii odnawialnej (REC) na wolnym rynku albo w ramach długoterminowych umów zakupu energii (PPA) – zakupy takie deklarują m.in. Atman, Beyond.pl, Netia, Orange, 3S Data Centre czy T-Mobile Polska (w tym ostatnim przypadku zakup 400 tys. MWh z OZE umożliwia pokrycie pełnego zapotrzebowania centrów danych tej firmy na energię) [4].
Współczynnik REF może osiągać wartości od 0 do 1,0 (kiedy cała energia w centrum danych pochodzi ze źródeł odnawialnych). O sposobie jego wyznaczania mówi norma PN-EN 50600-4-3 Technika informatyczna. Wyposażenie i infrastruktura centrów przetwarzania danych. Część 4-3: Współczynnik energii odnawialnej [5].
Efektywność zużycia wody (WUE – Water Usage Effectiveness) w [l/kWh IT] – wskaźnik mierzący ilość wody zużywanej przez centrum danych do chłodzenia, utrzymania temperatury, wilgotności i wytwarzania energii elektrycznej w odniesieniu do zużycia energii przez infrastrukturę informatyczną. Uwzględnienie tego czynnika – który dla dojrzałych technologicznie centrów danych będzie się stawał obok wskaźników energetycznych coraz ważniejszy – może oznaczać nie tylko recykling wody, by zmniejszyć presję na lokalne zasoby wodne, ale także zastosowanie agregatów chłodzonych powietrzem zamiast wież chłodniczych (zużycie wody na cele chłodzenie jest wówczas ograniczone niemal do zera). Drugim ważnym czynnikiem jest zrównoważona produkcja energii elektrycznej – tradycyjne metody jej produkcji pochłaniają około cztery razy więcej wody niż chłodzenie obiektu [6]. Dlatego dla faktycznego ograniczenia całkowitego śladu wodnego centrum danych kluczowe jest także obniżanie zużycia energii. Sposób obliczania wskaźnika WUE określa norma PN-EN 50600-4-9 Technika informatyczna. Wyposażenie i infrastruktura centrów przetwarzania danych. Część 4-9: Efektywność wykorzystania wody [7], a według wytycznych porozumienia Climate Neutral Data Center Pact do 2040 r. uczestniczące w nim centra danych mają uzyskać wskaźnik WUE nie wyższy niż 0,4 l/kWh [8].
Zebrane dane miałyby posłużyć do ustanowienia dla całej UE wskaźników zrównoważonego charakteru centrum przetwarzania danych i stworzenia wytycznych technologicznych. Inicjatywę legislacyjną wspiera także oddolna działalność dostawców usług data centre i usług chmurowych (operatorów i organizacji branżowych) – wspomniany Climate Neutral Data Center Pact (Pakt na rzecz centrów danych neutralnych klimatycznie). Ambitne cele członków paktu obejmują następujące wybrane założenia:
- do 2025 r. nowe centra danych będą miały wartość PUE (Power Usage Effectiveness) wynoszącą 1,3 w przypadku klimatu chłodnego i 1,4 dla klimatu ciepłego. Istniejące centra danych mają osiągnąć te wartości do 2030 r.;
- do 2025 r. zapotrzebowanie centrów danych na energię elektryczną będzie pokrywane z OZE lub energii sieciowej zdekarbonizowanej w 75%;
- we współpracy z Komisją Europejską powstanie nowy wskaźnik efektywności energetycznej dla nowo budowanych centrów danych [8].
W dalszej części artykułu: • Zmniejszenie zużycia energii i wody – efektywne chłodzenie powietrzem • Powtórne wykorzystanie energii – centra danych a ciepło odpadowe • Efektywne chłodzenie a rozwój sztucznej inteligencji |
Literatura
1. Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2023/1791 z dnia 13 września 2023 r. w sprawie efektywności energetycznej oraz zmieniająca rozporządzenie (UE) 2023/955 (wersja przekształcona) (Dz.Urz. UE nr L 231/1 z 20.09.2023)
2. PN-EN 50600-4-6 Technika informatyczna. Wyposażenie i infrastruktura centrów przetwarzania danych. Część 4-6: Współczynnik powtórnego wykorzystania energii
3. Jaworska-Orthein Hanna, Panele fotowoltaiczne na dachu Data Center, https://biuroprasowe.orange.pl/blog/panele-fotowoltaiczne-na-dachu-data-center/ (dostęp: 20.04.2024)
4. Bunger Robert, Lin Paul, Przewodnik po wskaźnikach zrównoważonego rozwoju środowiskowego dla centrów danych, Raport White Paper 67 (Schneider Electric)
5. PN-EN 50600-4-3 Technika informatyczna. Wyposażenie i infrastruktura centrów przetwarzania danych. Część 4-3: Współczynnik energii odnawialnej
6. Chajdak Jakub, Magenta jeszcze bardziej zielona, https://firma.t-mobile.pl/dla-mediow/aktualnosci/informacja-prasowa/2022/08/magenta-jeszcze-bardziej-zielona---t-mobile-polska-podpisuje-wieloletnie-umowy-na-produkcje-energii-ze-zrodel-odnawialnych.html (dostęp: 20.04.2024)
7. PN-EN 50600-4-9. Technika informatyczna. Wyposażenie i infrastruktura centrów przetwarzania danych. Część 4-9: Efektywność zużycia wody
8. Climate Neutral Data Center Pact (strona informacyjna projektu), https://www.climateneutraldatacentre.net/ (dostęp: 20.04.2024)
9. Nasze centra danych, https://www.beyond.pl/centra-danych (dostęp: 20.04.2024)
10. Kleinman Zoe, Tiny data centre used to heat public swimming pool, https://www.bbc.com/news/technology-64939558 (dostęp: 20.04.2024)
11. Hatchery Feed Management, Land-based lobster farming to use waste heat from data center, https://www.iea.org/energy-system/buildings/data-centres-and-data-transmission-networks (dostęp: 20.04.2024)
12. Edelman Lauren, Facebook’s hyperscale data center warms Odense, https://tech.facebook.com/engineering/2020/7/odense-data-center-2 (dostęp: 20.04.2024)
13. Local community buildings in Ireland to be heated by Amazon data centre, https://www.aboutamazon.eu/news/amazon-web-services/local-community-buildings-in-ireland-to-be-heated-by-amazon-data-centre (dostęp: 20.04.2024)
14. Benefits of the Remov data center solution, https://www.remov.co (dostęp: 20.04.2024)
15. Data centres as Gamechangers for Urban Energy Supply: City of Frankfurt am Main Could Cover Most of its Heating Needs by 2030 with Waste Heat, https://international.eco.de/presse/data-centres-as-gamechangers-for-urban-energy-supply-city-of-frankfurt-am-main-could-cover-most-of-its-heating-needs-by-2030-with-waste-heat/ (dostęp: 20.04.2024)
16. Vad Sørensen Sara, Największe na świecie niewykorzystane źródło energii. Ciepło odpadowe, Danfoss 2023
17. Colovore Deploys Liquid Cooling Solution to Offer Customers Rack Capacities up to 50 Kilowatts. A Vertiv Case Study, https://www.vertiv.com/en-emea/about/news-and-insights/articles/case-studies/colovore-addresses-high-density-with-water-cooled-rack-doors (dostęp: 20.04.2024)
18. Nortek liquid cooling liked by Facebook, https://www.coolingpost.com/features/nortek-liquid-cooling-liked-by-facebook (dostęp: 20.04.2024)
19. Modine invests in liquid immersion cooling, https://www.coolingpost.com/world-news/modine-invests-in-liquid-immersion-cooling (dostęp: 20.04.2024)
20. Carrier invests in data centre liquid cooling, https://www.coolingpost.com/world-news/carrier-invests-in-data-centre-liquid-cooling/ (dostęp: 20.04.2024)
21. Stulz partners on immersion cooling, https://www.coolingpost.com/world-news/stulz-partners-on-immersion-cooling/ (dostęp: 20.04.2024)