Як центри обробки даних стають екологічними
Центри обробки даних споживають величезну кількість енергії, що становить 21 т/3 т світових викидів вуглецю. Зі зростанням попиту завдяки штучному інтелекту та хмарним обчисленням, споживання енергії може досягти 1000 ТВт·год до 2026 року. Ось як центри обробки даних зменшують свій вплив:
- ЕнергоефективністьТакі показники, як PUE (ефективність використання енергії) та WUE (ефективність використання води), допомагають відстежувати ефективність. Зелені центри прагнуть досягти PUE близько 1,0 та мінімального використання води.
- Відновлювана енергіяСонячні, вітрові та акумуляторні системи зберігання енергії забезпечують роботу, одночасно зменшуючи залежність від викопного палива.
- Покращене охолодженняРідинне охолодження та вільне охолодження зменшують споживання енергії до 301 TP3T, тоді як охолодження морською водою усуває потребу в прісній воді.
- Рекуперація відхідного теплаТепло, що виробляється ІТ-обладнанням, повторно використовується для централізованого теплопостачання або промислових процесів.
- Управління електронними відходамиПереробка, реконструкція та модульні конструкції мінімізують кількість електронних відходів.
Ці зміни зумовлені суворішими правилами, корпоративними зобов'язаннями та фінансовими стимулами, такими як податкові пільги. Застосовуючи ці практики, центри обробки даних скорочують витрати, заощаджують ресурси та досягають цілей сталого розвитку.
Метрики сталого розвитку центрів обробки даних та статистика впливу 2024-2030
Усередині центрів обробки даних: управління енергоефективністю та сталим розвитком
sbb-itb-59e1987
Показники та стандарти енергоефективності
Екологічні показники, такі як PUE та WUE, є важливими для вимірювання ефективності використання ресурсів центрами обробки даних, пропонуючи чіткі рекомендації щодо покращення операцій.
Розуміння PUE та WUE
ПУЕ (Ефективність використання енергії) оцінює енергоефективність, порівнюючи загальну енергію об'єкта з енергією, що використовується ІТ-обладнанням. Ідеальний бал PUE 1.0 означає, що вся енергія витрачається на обчислення, без накладних витрат на охолодження, освітлення чи розподіл електроенергії. Хоча більшість центрів обробки даних працюють з показниками PUE між 1,5 та 1,6, лідери галузі, такі як Microsoft, повідомили про вражаючий середній показник у світі 1.17 у 2025 фінансовому році.
WUE (Ефективність використання води) вимірює споживання води на кіловат-годину ІТ-енергії. Ідеальна ефективність використання води (WUE) – це 0, що можна досягти лише на об'єктах, що використовують виключно системи повітряного охолодження. В середньому світовий показник WUE становить 1,9 літра на кВт⋅год, але регіональні відмінності разючі. Дані Microsoft за 2025 фінансовий рік підкреслюють цю різницю: підприємства EMEA досягли показника WUE лише 0,03 л/кВт·год, тоді як в середньому для Америки 0,34 л/кВт·год.
Ці показники підкреслюють важливі компроміси. Наприклад, випарне охолодження може зменшити PUE, але збільшити споживання води, тоді як охолодження сухим повітрям економить воду, але потребує більше енергії.
Глобальні орієнтири та цілі на 2030 рік
Показники значно варіюються залежно від регіону. Наприклад, на Близькому Сході, в Африці та Латинській Америці в середньому показник PUE становить 1.7, тоді як американські об'єкти Google досягли вражаючого 1.08. Незважаючи на ці досягнення, середній світовий показник PUE залишився практично незмінним з 2018 року. Ця стагнація відображає проблеми ефективності старіших корпоративних об'єктів, які компенсують успіхи, досягнуті новішими гіпермасштабними центрами обробки даних.
"Середні рівні PUE залишаються переважно незмінними п’ятий рік поспіль, але це приховує прогрес у новіших, більших об’єктах". – Опитування Uptime Institute Global Data Center Survey 2024
Забігаючи наперед до 2030 року, основні постачальники прагнуть зіставити 100% їхнього використання енергії за допомогою безвуглецевих або відновлюваних джерел енергії. Цей перехід є життєво важливим, оскільки непряме споживання води, яке використовується електростанціями для виробництва електроенергії, за оцінками у 12 разів вище ніж вода, що використовується безпосередньо для охолодження. Для порівняння, вугільні електростанції споживають приблизно 19 185 галонів на МВт·год, тоді як сонячна та вітрова енергія майже не потребують води.
Ці орієнтири підкреслюють необхідність переосмислення стратегій дизайну, тему, яка буде розглянута в наступному розділі.
Як метрики впливають на рішення щодо дизайну
Такі показники, як PUE та WUE, безпосередньо впливають на те, як проектуються та експлуатуються центри обробки даних. Оператори повинні ретельно збалансувати ці показники, оскільки зосередження на одному без урахування іншого може призвести до непередбачуваних наслідків. Наприклад, впровадження Допустимі стандарти ASHRAE A1 – які передбачають роботу обладнання за дещо вищих температур – можуть знизити потреби в енергії для охолодження, зберігаючи при цьому надійність обладнання.
Новітні технології також змінюють стратегії підвищення ефективності. Системи замкнутого циклу та занурювальні системи охолодження може скоротити споживання прісної води до 70%, хоча для чилерів з повітряним охолодженням вони можуть вимагати більше енергії. Аналогічно, використання Конфігурації постійного струму (DC) та обхід джерел безперебійного живлення (ДБЖ) може підвищити загальну ефективність від 17.5% до 53.2% шляхом зменшення втрат енергії. Однак менше ніж 50% операторів наразі відстежують розширені показники, необхідні для дотримання майбутніх норм сталого розвитку, що залишає значний простір для вдосконалення.
Ці показники — не просто цифри, вони стимулюють інновації, які формуватимуть майбутнє сталого функціонування центрів обробки даних, як детальніше описано в цій статті.
Інтеграція відновлюваної енергетики
Відновлювана енергія відіграє ключову роль у скороченні викидів вуглецю в центрах обробки даних. Станом на 2024 рік, постачання енергії вітру та сонця приблизно 24% електроенергії, що використовується центрами обробки даних США. Очікується, що глобальне споживання електроенергії центрами обробки даних досягне 945 ТВт·год До 2030 року інтеграція відновлюваних джерел енергії стане не просто екологічною ініціативою – це також розумний бізнес-крок.
Рішення з відновлюваної енергії на місці
Встановлення сонячних панелей та вітрових турбін безпосередньо в центрах обробки даних пропонує численні переваги. Ці системи зменшують втрати енергії під час передачі, стабілізують витрати та зменшують залежність від комунальних мереж, які все ще можуть залежати від викопного палива.
Сонячні панелі найкраще працюють вдень, тоді як вітрові турбіни часто генерують електроенергію ввечері або в зимові місяці. Разом вони забезпечують стабільне постачання енергії без викидів вуглецю. Наприклад, центр обробки даних Cisco в Аллені, штат Техас, використовує Вітрова електростанція потужністю 10 МВт і сонячні панелі на даху, доповнені обертовою системою ДБЖ, яка дозволяє уникнути екологічних недоліків традиційних свинцево-кислотних акумуляторів. Аналогічно, Google експлуатує велике сонячне поле у своєму центрі обробки даних у Сен-Гіслен, Бельгія, безпосередньо живлячи свої операції.
Зростаючою концепцією є створення ""енергетичні кампуси"" – об’єкти, де співіснують виробництво відновлюваної енергії та інфраструктура центрів обробки даних. Ці схеми дозволяють центрам працювати незалежно від традиційних, часто вуглецевомістких, комунальних мереж. Деякі оператори резервують локальні відновлювані джерела енергії для використання, не пов’язаного з ІТ, наприклад, для живлення освітлення та офісних приміщень, водночас забезпечуючи ІТ-енергією інші екологічні методи. Cisco повідомляє, що 72% електроенергії та її глобального центру обробки даних 100% електроенергія його центрів обробки даних у США надходить з відновлюваних джерел, причому 1,8 МВт сонячних панелей, встановлених на її об'єктах.
Порада професіонала: Оцініть потенціал вітрової та сонячної енергії вашого об'єкта разом з місцевою інфраструктурою передачі енергії. Це допоможе визначити найефективніше економічно ефективне рішення для місцевого енергопостачання. Поєднання сонячної та вітрової енергії також може зменшити розмір – і вартість – необхідних акумуляторних накопичувачів.
Локальні відновлювані джерела енергії закладають основу для систем накопичення енергії, щоб враховувати мінливість відновлюваної енергії.
Системи акумуляторного накопичення енергії (BESS)
Оскільки виробництво сонячної та вітрової енергії може бути непослідовним, системи акумуляторного накопичення енергії (BESS) є важливими. Ці системи зберігають надлишок енергії під час пікового виробництва та вивільняють її, коли виробництво падає або попит зростає.
BESS забезпечує доступність відновлюваної енергії на вимогу, що є критично важливим для центрів обробки даних, яким потрібне безперебійне живлення. Окрім того, що BESS служить резервним джерелом енергії, вона також підтримує стабільність мережі, регулюючи частоту та напругу, що стає все більш необхідним, оскільки відновлювана енергія стає все більшою частиною мережі.
Оператори використовують BESS для таких стратегій, як ""пікове гоління"" (зменшення споживання енергії в години пік) та ""переміщення навантаження"" (використання накопиченої енергії в дорогі години пік та підзарядка в дешевші, непікові години). Така гнучкість може генерувати до $0,58 на навантаження кВА у щоденному доході.
У Вірджинії EVLO впровадила 300 МВт·год BESS щоб задовольнити енергетичні потреби систем штучного інтелекту, одночасно підтримуючи цілі штату в галузі відновлюваної енергетики. Тим часом проект Humidor BESS в окрузі Лос-Анджелес, з 400 МВт і 1200 МВт·год потужності, зменшує залежність від газових електростанцій та генерує $2 мільйони щорічно надходження від місцевих податків.
Згладжуючи витрати відновлюваної енергії, BESS допомагає центрам обробки даних наблизитися до майже нульового рівня викидів вуглецю.
Ключова інформація: BESS не повинні замінювати джерела безперебійного живлення (ДБЖ). Хоча системи ДБЖ забезпечують миттєвий захист, для активації BESS потрібно кілька секунд. Використовуйте обидва: ДБЖ для нагальних потреб і BESS для довгострокової підтримки живлення. Обов’язково заплануйте витрати на технічне обслуговування та модернізацію приблизно через 10 років для підтримки продуктивності протягом усього періоду роботи системи Тривалість життя 25–30 років.
Стратегії закупівлі відновлюваної енергії
Для центрів обробки даних, які не можуть генерувати достатньо електроенергії на місці, стратегії закупівель пропонують альтернативні рішення. Угоди про купівлю-продаж електроенергії (PPA) і Кредити на відновлювану енергію (REC) є два поширені варіанти.
PPA дозволяють операторам забезпечити довгострокові, передбачувані витрати на енергію – зазвичай для 10–20 років – одночасно безпосередньо фінансуючи нові проекти відновлюваної енергетики. Наприклад, Google підписав 20-річну угоду про купівлю-продаж електроенергії у 2010 році для 114 МВт вітрової енергії з ферми в Айові для підтримки свого центру обробки даних у Каунсіл-Блафс. До лютого 2025 року Amazon Web Services залишатиметься найбільшим у світі корпоративним покупцем відновлюваної енергії, маючи понад 100 проектів сонячної та вітрової енергетики підживлюючи його діяльність.
Однак REC в основному використовуються для звітності про сталий розвиток і зазвичай не пропонують економії коштів. Компанії, які сильно покладаються на REC, ризикують бути звинуваченими у "грінвошингу"."
"Організації ризикують бути звинуваченими у грінвошингу, якщо придбані сертифікати на відновлювану енергію є основним або єдиним компонентом стратегій сталого розвитку". – Uptime Institute
Зараз галузь переходить до Цілодобова безвуглецева енергія (CFE), що означає узгодження кожної години споживання енергії з місцевих, безвуглецевих джерел, а не просто компенсацію річних сум. На початку 2024 року Google забезпечила 478 МВт морська вітрова енергія (PPA) для забезпечення своїх голландських центрів обробки даних, прагнучи 90% Щопогодинне забезпечення чистою енергією завдяки узгодженому постачанню та зберіганню. Microsoft також протестувала цілодобові угоди про купівлю-продаж чистої енергії (PPA) у Швеції, використовуючи погодинне відстеження для узгодження попиту на енергію з постачанням відновлюваних джерел енергії.
Наразі цілодобовий зелений PPA з використанням вітрових, сонячних та літій-іонних систем коштує понад $200 за МВт·год у більшості регіонів. Однак, впровадження систем тривалого накопичення енергії (LDES) може знизити витрати нижче $100 за МВт·год. У США федеральний Інвестиційний податковий кредит (ITC) пропонує 30% податкові пільги на проекти з відновлюваної енергетики, що робить ці інвестиції більш привабливими.
Наступний крок: Диверсифікуйте свої відновлювані джерела енергії, поєднуючи вітрову та сонячну енергетику для стабільнішого постачання. Якщо ви знаходитесь у спільному об'єкті, переконайтеся, що ваш контракт чітко визначає обов'язки щодо закупівлі відновлюваної енергії та власності на відновлювані джерела енергії.
Передові технології охолодження
Системи охолодження можуть враховувати до 40% загального споживання енергії центром обробки даних. Оскільки робочі навантаження штучного інтелекту призводять до безпрецедентного рівня щільності стійок – очікується, що вона досягне 50 кВт до 2027 року – традиційні методи повітряного охолодження ледве справляються з цим завданням. Повітряне охолодження ефективне приблизно до 280 Вт на чіп, але нові процесори штучного інтелекту на шляху до перевищення 700 Вт до 2025 року. Передові методи охолодження вступають на шлях вирішення цих проблем, підвищуючи енергоефективність та підтримуючи зростаючі потреби центрів обробки даних, що базуються на штучному інтелекті.
Системи рідинного охолодження
Рідинне охолодження стає потужною альтернативою повітряному охолодженню, значною мірою завдяки чудовим можливостям води щодо відведення тепла – приблизно 2,7 рази більша, ніж у повітря. Ця ефективність призводить до значної економії енергії, оскільки рідинне охолодження скорочує загальне споживання енергії в центрі обробки даних щонайменше на 30% порівняно з повітряними системами.
Існує три основні методи рідинного охолодження:
- Безпосереднє нанесення на чіп (DTC)Використовує мікроканальні холодні пластини для охолодження певних компонентів.
- Охолодження зануреннямЗанурює сервери в діелектричну рідину для максимального розсіювання тепла.
- Теплообмінники задніх дверей (RDHx)Розміщує заповнені рідиною котушки на серверних стійках для управління теплом.
"Яку б технологію рідинного охолодження не було обрано, вона завжди буде ефективнішою за повітряне, оскільки кількість енергії, необхідної для вимушеної конвекції з повітрям, завжди буде в кілька разів більшою, ніж для переміщення рідини для того ж ступеня охолодження". – Мохаммад Азаріфар, Обернський університет
Зокрема, занурювальне охолодження може скоротити споживання енергії до 95% та зменшити споживання води шляхом 90%. Пряме рідинне охолодження забезпечує вражаючі показники теплопередачі. 25 Вт/см²-K у системах на водній основі. Заклади, що впроваджують ці технології, прагнуть досягти ефективності використання енергії (PUE) якомога нижчої 1.1, порівняно із середнім світовим показником 1.55 у 2022 році.
Реальні приклади вже демонструють ці досягнення. Наприкінці 2024 року об'єкт Start Campus SIN01 у Португалії розпочав постачання. 15 МВт ІТ-потужності з використанням охолодження на основі морської води разом із технологіями рідинного охолодження, що підтримує стійки, що перевищують 100 кВт з цільовим показником PUE 1.1. Аналогічно, центр Digital Realty у Ла-Курнев у Парижі, запущений у 2023 році, використовує пряме рідинне охолодження для обробки високощільних робочих навантажень штучного інтелекту, одночасно зменшуючи викиди.
Важливе зауваження: Стійки з рідинним охолодженням не контролюють вологість самостійно, тому потрібна окрема система. Крім того, системи DTC все ще залежать від повітряного охолодження периферійних компонентів, що робить їх частковим, а не повним рішенням.
Вільне охолодження та охолодження морською водою
Методи вільного охолодження доповнюють рідинне охолодження, використовуючи природні ресурси для зменшення споживання енергії. Ці системи використовують навколишнє повітря або воду для обходу механічних чилерів, значно скорочуючи споживання енергії. Фактично, вільне охолодження може бути 20 разів енергоефективніші, ніж традиційні методи, безпосередньо зменшуючи викиди вуглецю.
Охолодження морською водою особливо ефективне для прибережних об'єктів. Використовуючи непитну океанічну воду, ці системи досягають ефективності використання води (WUE) 0, тобто вони не споживають прісної води. Наприклад, об'єкт SIN01 у Португалії використовує атлантичну морську воду для підтримки масштабованої інфраструктури штучного інтелекту. Аналогічно, Cloud House компанії Digital Realty у Лондоні бере охолоджувальну воду з річки Темзи, повертаючи той самий об'єм, який вона вилучає, для підтримки сталого циклу. У Сінгапурі об'єкт SIN10 компанії Digital Realty економить 1,24 мільйона літрів води щомісяця за допомогою DCI-електролізу для подовження життєвого циклу води та усунення хімічної обробки.
"Вільне повітряне охолодження може бути одним із безпечних з точки зору ризику та енергоефективних рішень для компаній, які прагнуть мінімізувати вуглецевий слід своїх центрів обробки даних". – Кайл Чіен, старший директор з інновацій платформ, Digital Realty
Успіх природного охолодження значною мірою залежить від місцевих умов. Детальне дослідження мікроклімату є важливим для визначення того, чи дозволяють рівні температури та вологості ефективне впровадження. У сухому кліматі випарне охолодження може скоротити споживання енергії до 80%, пропонуючи ще один ефективний варіант.
Рішення для охолодження серверів високої щільності
Штучний інтелект та високопродуктивні обчислення виводять щільність стійок за межі 100 кВт, що значно перевищує межі повітряного охолодження, яке становить 20–35 кВт. Двофазне занурювальне охолодження є одним із рішень для цих екстремальних вимог. Воно використовує приховану теплоту від кипіння та повторної конденсації діелектричної рідини для керування щільністю потужності резервуара протягом 500 кВт.
Однак двофазні системи стикаються з регуляторними проблемами, особливо щодо використання поліфторалкільних речовин (PFAS) у фторованих охолоджувальних рідинах. Однофазне занурювальне охолодження пропонує простішу альтернативу, хоча йому бракує вдосконаленого контролю потоку двофазних систем і обмежене властивостями діелектричних рідин.
Оцінки життєвого циклу показують, що рідинне охолодження може значно зменшити споживання енергії, викиди парникових газів та споживання води порівняно з повітряним охолодженням. Для центрів обробки даних, що обробляють робочі навантаження штучного інтелекту, ці переваги роблять рідинне охолодження необхідністю.
У таблиці нижче порівнюються ключові технології охолодження:
| Технологія | Межа щільності стійок | Зниження енергії | Основна перевага |
|---|---|---|---|
| Повітряне охолодження | 20-35 кВт | Базовий рівень | Простий, широкодоступний |
| Безпосереднє виготовлення на чіп | 100 кВт+ | 30%+ | Цільова дія на найгарячіші компоненти |
| Занурення | 100 кВт+ | До 95% | Без вентиляторів, компактний дизайн |
| Двофазне занурення | 500 кВт+ | Найвищий | Підтримує надвисоку щільність |
Поради щодо модернізації: Перехід на рідинне охолодження вимагає коригування планування підлоги, конфігурації стійок та систем виявлення витоків. Гібридний підхід, що поєднує повітряне охолодження з системами RDHx або DTC, може мінімізувати потребу в масштабній модернізації приміщень.
Екологічні практики в центрах обробки даних
Центри обробки даних впроваджують принципи циркулярної економіки для скорочення відходів та відновлення ресурсів. Ці зусилля перетворюють об'єкти на активи громади, зменшуючи їхній вплив на навколишнє середовище, водночас знаходячи нові способи використання того, що в іншому випадку могло б бути викинуто.
Рекуперація відхідного тепла
Центри обробки даних конвертують до 90% перетворюють свою ІТ-енергію на тепло, значну частину якого можна рекуперувати. Наприклад, у Німеччині понад 13 ТВт·год електроенергії на рік перетворюється на тепло, хоча більша її частина наразі не використовується.
Тепло, що генерується центрами обробки даних, зазвичай коливається від від 25°C до 40°C (від 77°F до 104°F), що вважається низькопотенційним. Щоб зробити це тепло корисним для опалення житлових приміщень або промислових процесів, на об'єктах використовуються високотемпературні теплові насоси (ВТН) для підвищення температури води до 120°C (248°F). Ці насоси є високоефективними, передаючи теплову потужність, яка від 3 до 6 разів більше, ніж споживана ними електроенергія.
Кілька проектів підкреслюють потенціал рекуперації відхідного тепла:
- У 2022 році Microsoft та Fortum розробили систему у фінських центрах обробки даних для постачання 40% потреби в опаленні 250 000 жителів.
- Дата-центр PA10 компанії Equinix у Парижі, запущений у 2023 році, протягом 15 років безкоштовно постачає надлишкове тепло до міської зони розвитку Плен-Сольньє, зокрема до басейну для Олімпійських ігор у Парижі.
- Заклад Facebook в Оденсе, Данія, пожертвував до 100 000 МВт·год щорічно передається відпрацьована енергія до міської системи централізованого теплопостачання, що сприяє опаленню житлових приміщень та скорочує викиди, еквівалентні видаленню 13 000 автомобілів з дороги щороку.
Рідинне охолодження робить рекуперацію тепла ще ефективнішою. Ці системи генерують відпрацьоване тепло з вищою температурою порівняно з традиційним повітряним охолодженням. Високотемпературний тепловий насос потужністю 1 МВт може скоротити річні викиди CO2 на 33 100–33 200 метричних тонн, досягнення 85.4%–85.6% зниження порівняно з котлами на природному газі.
"Завдяки впровадженню практик циркулярної економіки, центри обробки даних можуть перетворитися з ізольованих об’єктів на інтегровані активи громади". – Скотт Джарнагін, генеральний директор Caddis Cloud Solutions
Регулювання також сприяє змінам. Переглянута Директива ЄС про енергоефективність (EED) тепер вимагає від центрів обробки даних з енергоспоживанням 1 МВт або більше повторно використовувати відпрацьоване тепло, окрім випадків, коли це технічно чи економічно недоцільно. Цей мандат пришвидшує його впровадження по всій Європі, і аналогічні політики з'являються в усьому світі.
Поки відпрацьоване тепло переробляється, центри обробки даних також вирішують ще одну серйозну проблему: електронні відходи.
Управління електронними відходами
Часті оновлення ІТ, зазвичай кожні 3–5 років, виробляють значну кількість електронних відходів. Компоненти часто містять небезпечні матеріали, такі як свинець, літій, ртуть і кадмій, що робить належну утилізацію важливою для безпеки навколишнього середовища.
Деякі компанії є лідерами у відповідальному управлінні електронними відходами:
- Amazon Web Services (AWS) перенаправлено 14,6 мільйона апаратних компонентів зі сміттєзвалищ шляхом переробки або продажу їх за програмою "Зворотного виробництва".
- Pure Storage пропонує модель "Зберігання як послуга", що дозволяє клієнтам оновлювати компоненти без заміни цілих систем. Такий підхід скорочує споживання енергії до 5X та зменшує кількість електронних відходів щонайменше 90%.
- Програма повернення пристроїв Carrier/Sensitech повернена 8,5 мільйонів прилади для повторного використання даних температури з 2021 року.
- Програма Trade-In від Vertiv гарантує безпечну утилізацію або відновлення старих систем безперебійного живлення (ДБЖ).
Спеціалізовані партнерства з переробки відходів відновлюють цінні матеріали із застарілого обладнання, мінімізуючи шкоду від токсичних речовин. Крім того, кращі стратегії охолодження подовжують термін служби ІТ-обладнання, зменшуючи потребу в частій заміні.
Підходи до циркулярної економіки
Окрім рекуперації тепла та переробки, центри обробки даних впроваджують ширші стратегії циркулярної економіки для максимізації використання ресурсів. Модульні конструкції дозволяють проводити модернізацію на рівні компонентів замість повної заміни, зменшуючи відходи та знижуючи витрати.
Центри обробки даних також знаходять інноваційні способи перепрофілювання ресурсів:
- Очищені стічні води використовуються для систем охолодження.
- Відхідне тепло використовується для уловлювання вуглецю на місці або очищення води.
Яскравим прикладом є EcoDataCenter у Фалуні, Швеція, який інтегрує своє відпрацьоване тепло в сусідню промислову екосистему. Тепло використовується сусіднім заводом для сушіння деревних пелет, створюючи замкнуту енергетичну систему.
У Великій Британії компанія Deep Green впровадила "цифровий котел" у громадському басейні в Ексмуті у березні 2023 року. Тепло з невеликого центру обробки даних тепер підтримує температуру в басейні, значно зменшуючи його залежність від газу.
"Продовження терміну експлуатації ІТ-обладнання завдяки оптимальним стратегіям охолодження та повторному використанню компонентів зменшує кількість електронних відходів та мінімізує вуглецевий слід". – ABI Research
Перехід від повітряного охолодження до рідинного охолодження, такого як холодні пластини, може скоротити споживання води завдяки 30% до 50% та зменшити споживання енергії, пов'язане з охолодженням, шляхом 20% до 30%. Ці системи не лише підвищують енергоефективність, але й виробляють високоякісне відпрацьоване тепло, що полегшує його утилізацію та повторне використання.
Разом ці зусилля демонструють потенціал для роботи центрів обробки даних таким чином, щоб вони були одночасно ефективними та екологічно відповідальними, узгоджуючи це з принципи зеленого хостингу.
Політичні та галузеві ініціативи
Уряди та лідери галузі наполягають на екологічніші центри обробки даних через поєднання правил та фінансових стимулів.
Урядова політика, що стимулює зміни
У Сполучених Штатах розвиток центрів обробки даних було підвищено до національного пріоритету, з особливим акцентом на чистіші операції. У липні 2025 року президент Дональд Дж. Трамп підписав Виконавчий наказ 14318, спрямований на пришвидшення видачі федеральних дозволів на інфраструктуру центрів обробки даних. Це включає пріоритет високовольтної передачі та надійного базового навантаження.
"Моя адміністрація втілюватиме сміливі, масштабні промислові плани, щоб вивести Сполучені Штати на лідируючі позиції у критично важливих виробничих процесах і технологіях… включаючи центри обробки даних зі штучним інтелектом (ШІ) та інфраструктуру, яка їх забезпечує". – Дональд Дж. Трамп, президент Сполучених Штатів
Агентство з охорони навколишнього середовища (EPA) представило "Сила великого американського повернення" ініціатива щодо оптимізації розгляду Закону про чисте повітря. Такий підхід спрощує процес екологічної експертизи резервних та основних джерел живлення. Як заявив адміністратор EPA Лі Зелдін:
"Спрощення переглядів Закону про чисте повітря прискорює розвиток інфраструктури штучного інтелекту."
Сінгапур застосував підхід співпраці зі своїми Дорожня карта зеленого центру обробки даних, розроблений разом із зацікавленими сторонами галузі. Ця дорожня карта має на меті додати 300 МВт нових потужностей, вимагаючи від об'єктів досягнення ефективності використання енергії (PUE) 1,3 або вище протягом наступного десятиліття. У липні 2023 року Сінгапур попередньо надав 80 МВт потужностей таким компаніям, як AirTrunk-ByteDance, Equinix, GDS та Microsoft, на основі їхнього дотримання найвищих стандартів енергоефективності та сертифікації Green Mark DC Platinum. Додаткові 200 МВт були зарезервовані для операторів, які використовують відновлювані джерела енергії.
Ця політика прокладає шлях для фінансових стимулів, які значно скорочують капітальні витрати на зелені проекти.
Фінансові стимули для зеленого переходу
У США федеральні податкові пільги відіграють велику роль у зниженні витрат на зелену інфраструктуру. Податкова пільга на інвестиції в чисту електроенергію, розділ 48E пропонує базовий кредит 30% для інвестицій в електростанції з нульовим рівнем викидів та системи накопичення енергії. З бонусами за побутову складову або проекти в "енергетичних спільнотах" (районах, що постраждали від закриття вугільних електростанцій або об’єктів, що занепадають) цей кредит може зрости до 70%.
| Податковий кредит | Розділ IRC | Базова виплата | Максимальна вигода | Відповідні технології |
|---|---|---|---|---|
| Чиста електроенергія ITC | 48Схід | 30% | 70% | Електростанції з нульовим рівнем викидів |
| Енергоефективні будівлі | 179D | До $5+ на кв. фут | Варіюється | ОВК, освітлення, огородження будівлі |
| Ядерний кредит з нульовим рівнем викидів | 45U | 1,5 цента/кВт·год | N/A | Існуючі ядерні установки |
| Секвестрація оксиду вуглецю | 45Q | $12–$85/тонна | Варіюється | Природний газ з уловлюванням вуглецю (CCS) |
Ці стимули стимулюють значні інвестиції. Наприклад, у вересні 2024 року Microsoft уклала угоду з Constellation Energy про повторне відкриття ядерного реактора №2 на АЕС «Три-Майл-Айленд» до 2028 року, використовуючи податкові пільги для атомної енергетики, передбачені Законом про скорочення інфляції 2022 року. Аналогічно, Amazon у червні 2025 року уклала контракт з Talen Energy на будівництво 1920 МВт безвуглецевої атомної енергії до 2042 року, з планами щодо дослідження малих модульних реакторів (SMR).
Сінгапур також пропонує прямі гранти, такі як Грант на енергоефективність (EEG), яка забезпечує співфінансування до 70% для малих та середніх підприємств, що впроваджують енергоефективне ІТ-обладнання, обмежене $30 000 на компанію. Крім того, Фонд водоефективності підтримує об'єкти, що встановлюють переробні заводи та оптимізують градирні, особливо для центрів обробки даних, які споживають щонайменше 60 000 кубічних метрів води щорічно.
З розвитком цих фінансових стимулів нові енергетичні тенденції змінюють те, як центри обробки даних отримують енергію.
Майбутні тенденції та рекомендації
Атомна енергетика повертається, і компанії забезпечують цілодобове безвуглецеве базове навантаження. У червні 2024 року Google у партнерстві з Fervo Energy та NV Energy розробила геотермальний проект потужністю 500 МВт у штаті Юта, який можна масштабувати до 2 ГВт. Аналогічно, Meta об'єднала зусилля з Sage Geosystems у серпні 2024 року, щоб до 2027 року забезпечити виробництво геотермальної енергії потужністю 150 МВт.
Виробництво електроенергії на місцях також набирає обертів, оскільки забудовники прагнуть уникнути затримок із підключенням до мережі. Деякі з них вивчають можливість будівництва газових турбін, оснащених майбутніми можливостями уловлювання вуглецю, які мають право на податкову пільгу за розділом 45Q у розмірі від $12 до $85 за тонну уловленого вуглецю.
Співпраця в галузі має вирішальне значення для прогресу. Фонд зеленого програмного забезпечення наголошує на важливості ефективного програмування для скорочення викидів вуглецю. Голова Санджай Поддер зазначив:
"Гарне програмування – це те, що ми, як ліниві програмісти, втратили з поля зору в цю нову еру достатку"."
Сінгапур Дорожня карта зеленого центру обробки даних розглядається як динамічний план, що розвивається завдяки співпраці з операторами, кінцевими користувачами, постачальниками та академічними установами.
Операторам центрів обробки даних також рекомендується проводити дослідження сегрегації витрат, щоб перекласифікувати будівельні активи в категорії з коротким терміном служби, що прискорить відрахування амортизації. Крім того, їм слід стежити за термінами, такими як прискорене припинення відрахувань за розділом 179D у червні 2026 року згідно із Законом «Один великий красивий законопроект» (One Big Beautiful Bill Act), щоб максимізувати податкові пільги. Раннє планування вибору місця може компенсувати від 301 до 701 т капітальних витрат на зелену інфраструктуру.
Ці новітні технології, разом із підтримуючою політикою та стимулами, стимулюють перехід до більш екологічних та ефективніших центрів обробки даних.
Висновок
Ключові висновки
Перехід до більш екологічних центрів обробки даних полягає не лише у скороченні викидів, а й у скороченні витрат та збереженні конкурентоспроможності. Енергія залишається найбільшою статтею витрат для центрів обробки даних, і очікується, що світове споживання перевищить 1000 ТВт·год до 2026 року. Підвищуючи ефективність, оператори можуть значно знизити свої рахунки. Такі технології, як передові системи охолодження, інтеграція відновлюваних джерел енергії та рекуперація відпрацьованого тепла, мають велике значення. Наприклад, центр обробки даних у Пекіні, який використовує транскритичні теплові насоси CO₂, скоротив викиди CO₂ на 12 880 тонн на рік та скоротив інвестиційні витрати на 10,21 т³/год. Аналогічно, глобальна програма консолідації Cisco між 2016 і 2022 роками скоротила потужність на 401 т³/год, заощадивши 14 т³/год 13 мільйонів фунтів стерлінгів на рік.
Такі показники, як PUE (ефективність використання енергії), WUE (ефективність використання води) та CUE (ефективність використання вуглецю), є критично важливими для відстеження цих покращень. Зі зростанням щільності серверних стійок до 10-30 кВт для обробки робочих навантажень штучного інтелекту, традиційне повітряне охолодження стає застарілим. Рідинне охолодження та рекуперація відпрацьованого тепла тепер є важливими для операцій з високою щільністю. Крім того, державні стимули та політика прискорюють впровадження екологічно чистих практик у всій галузі.
Чому екологічні центри обробки даних важливі для хостингу
Для хостинг-провайдерів екологічні центри обробки даних – це більше, ніж просто екологічний вибір, це стратегічна перевага. Клієнти все частіше шукають екологічно чисті варіанти, а такі сертифікати, як LEED та Energy Star, стають ключовими відмінними рисами. Одні лише хмарні обчислення можуть зменшити глобальний вуглецевий слід ІТ до 381 т/л. Сучасні сервери також забезпечують більшу ефективність, підтримуючи на 3121 т/л більше віртуальних машин на один блейд, ніж у 2016 році, одночасно скорочуючи споживання енергії на одну віртуальну машину на 271 т/л.
Надійність також покращується. Відновлювана енергія в поєднанні з акумуляторним накопиченням енергії забезпечує стабільніше живлення навіть під час перебоїв у роботі мережі або екстремальних погодних явищ. У 2025 році кожен десятий перебій у роботі центру обробки даних спричиняв серйозні збої, що підкреслює необхідність стійкої інфраструктури. Зелені центри обробки даних також перетворюються на партнерів у сфері енергетики, постачаючи надлишки відновлюваної енергії або перепрофілюючи відпрацьоване тепло в локальні мережі, що посилює їхню роль в інтелектуальних енергетичних мережах.
Дивлячись у майбутнє
Майбутнє хостингу дедалі більше сприятиме сталому розвитку інфраструктури. До 2028 року центри обробки даних США можуть споживати до 121 TP3T електроенергії країни порівняно з 4,41 TP3T у 2023 році. Відповідальне задоволення цього попиту вимагає негайних дій. Хостинг-провайдери повинні прагнути отримати екологічні сертифікати, вибирати місця з доступом до відновлюваної енергії та впроваджувати віртуалізацію серверів, щоб мінімізувати потреби в обладнанні. Бізнеси, які шукають рішення для хостингу, повинні оцінити зусилля постачальників щодо сталого розвитку та дослідити гібридні моделі, які балансують потреби локальних послуг із екологічними хмарними послугами. Циркулярні практики, такі як ремонт обладнання та відповідальне управління електронними відходами, незабаром стануть стандартними, оскільки правила посиляться.
О Serionion (https://сервер.com), ми прагнемо розвивати ці стійкі рішення, забезпечуючи високопродуктивний хостинг, готовий до майбутніх викликів.
поширені запитання
Які кроки вживають центри обробки даних для підвищення енергоефективності та досягнення низьких показників PUE?
Центри обробки даних зберігають свої Ефективність енергоспоживання (PUE) низькі бали завдяки впровадженню енергозберігаючих технологій та практик. Вони покладаються на передові сервери та обладнання, розроблені для забезпечення максимальної продуктивності при меншому споживанні енергії. Щоб вирішити проблему охолодження, вони використовують такі методи, як рідинне охолодження, природне охолодження або ізоляція гарячого/холодного проходу, які допомагають зменшити енергію, необхідну для контролю температури.
Окрім охолодження, багато центрів обробки даних звертаються до відновлюваних джерел енергії, ефективних систем розподілу електроенергії та інструментів моніторингу в режимі реального часу для точного налаштування використання енергії. Поєднуючи передові методи охолодження, чистіші варіанти енергопостачання та оптимізовані операції, центри обробки даних не лише покращують свій показник корисної дії (PUE), але й зменшують свій загальний вплив на навколишнє середовище.
Як відновлювана енергія робить центри обробки даних більш сталими?
Відновлювана енергія відіграє вирішальну роль у сприянні більшій стійкості центрів обробки даних, скорочуючи викиди вуглецю та зменшуючи залежність від невідновлюваних джерел енергії. Впровадження енергетичних рішень, таких як сонячна енергія, енергія вітру та водневі паливні елементи дозволяє центрам обробки даних значно скоротити викиди парникових газів, водночас роблячи свій внесок у глобальні дії щодо зміни клімату.
Окрім екологічних переваг, відновлювана енергія також може призвести до нижчі експлуатаційні витрати та підвищення енергоефективності – дедалі важливіший фактор, оскільки попит на енергію зростає з розвитком штучного інтелекту та інших ресурсоємних технологій. Поєднання відновлюваної енергії з такими досягненнями, як системи рекуперації відпрацьованого тепла і розумні інструменти управління енергією дозволяє центрам обробки даних зменшити свій вплив на навколишнє середовище без шкоди для продуктивності чи надійності.
Цей перехід є критично важливим кроком до побудови кліматично нейтральної цифрової інфраструктури та підтримки більш сталого майбутнього для всіх.
Чому рідинне охолодження є критично важливим для сучасних центрів обробки даних?
Рідинне охолодження набирає обертів у сучасних центрах обробки даних як розумніший спосіб обробки тепла, що виробляється сучасним високопродуктивним обладнанням. Це включає системи зі штучним інтелектом (ШІ) та інші вимогливі програми. На відміну від традиційного повітряного охолодження, рідинне охолодження набагато краще передає тепло, що допомагає скоротити споживання енергії та контролювати експлуатаційні витрати.
Оскільки центри обробки даних все більше покладаються на обладнання високої щільності та передові технології, рідинне охолодження не лише підвищує продуктивність, але й зменшує навантаження на ресурси. Воно підтримує вищі робочі температури, використовуючи при цьому менше води та електроенергії, пропонуючи більш ресурсоощадний підхід до підтримки надійності та ефективності критично важливих систем.
