Опыт Microsoft в сфере эко-ЦОД: изучаем 3 новых проекта

Сокращение выбросов парниковых газов является центральным элементом борьбы с изменением климата. И индустрия ЦОД находится в центре соответствующих инициатив. Операторы и владельцы серверных ферм реализуют эко-проекты, поскольку желают улучшить имидж корпоративного бренда и минимизировать эксплуатационные издержки.

Достижению цели способствует увеличение доли возобновляемых источников энергии в общем энергетическом балансе ЦОД. Данный подход является одним из наиболее популярных. Но фактически есть и другие способы добиться желаемого, попутно минимизируя эксплуатационные расходы.

Справедливость приведенного выше утверждения наглядно иллюстрируют свежие проекты Microsoft, касающиеся иммерсионного охлаждения серверов, улавливания и хранения CO2 с помощью биоэнергетики, а также использования емких аккумуляторных батарей вместо ДГУ.

Тестирование технологии иммерсионного охлаждения серверов

Озаботившись поиском более эффективных способов управления тепловым режимом нового мощного IT-оборудования, используемого при обслуживании систем на базе искусственного интеллекта (ИИ) и платформ для облачных вычислений, инженеры Microsoft сосредоточили внимание на технологии иммерсионного охлаждения серверов с высокой плотностью размещения комплектующих.

Инженеры софтверного гиганта начали тестировать установку, в которой серверы погружены в резервуары с охлаждающей жидкостью, позволяющей справиться с возрастающим количеством генерируемого тепла. В ходе тематической презентации на мероприятии Ignite представители корпорации объявили о достижении огромного прогресса на этом пути.

Microsoft продемонстрировала лабораторию, в которой серверы охлаждаются внутри двухфазной иммерсионной системы от Allied Control. Серверы помещаются в герметичные резервуары, для развертывания которых не требуется фальшпол, что может привести к уменьшению занимаемой площади.

Конструкция позволяет добиваться плотности мощности до 250 кВт на стойку. Оптимизация температурного режима погружением в жидкий хладагент позволяет обеспечить исключительную энергоэффективность ввиду отсутствия необходимости в охлаждении воздуха на уровне помещения, как это происходит в большинстве коммерческих центров обработки данных. Дополнительным преимуществом технологии, способствующим снижению энергопотребления дата-центра, является отказ от вентиляторов внутри серверов.

Microsoft экспериментировала с несколькими подходами к жидкостному охлаждению, включая конструкцию на базе охлаждающей пластины, которая обычно содержит систему трубок, заполненную жидким хладагентом. Выяснилось, что такой подход будет трудно масштабировать. Использование однофазной системой иммерсионного охлаждения, в которой жидкий хладагент вводится в корпус сервера, было признано нецелесообразным из-за проблем аналогичного плана.

Вот почему в Microsoft сосредоточились на двухфазном иммерсионном охлаждении, при котором серверы погружаются в охлаждающую жидкость, вскипающую, когда чипы выделяют тепло. Лишнее тепло удаляется с чипов при фазовом переходе хладагента от жидкости к пару. Затем пар конденсируется в жидкость для повторного использования. Процесс осуществляется без помощи насоса.

Соглашение с Ørsted и Aker Carbon Capture о разработке систем улавливания и хранения CO2 с помощью биоэнергетики

Юристы Microsoft подписали меморандум о взаимопонимании с датской энергетической компанией Ørsted и стартапом Aker Carbon Capture по вопросам удаления двуокиси углерода (CO2), генерируемой дата-центрами.

Компании-партнеры будут изучать способы использования биоэнергетики с улавливанием и хранением углерода (Bioenergy with Carbon Capture and Storage; BECCS). Данный проект, как ожидается, поможет Microsoft достичь целей по снижению выбросов парниковых газов.

В Ørsted уже прорабатывают подходы к улавливанию двуокиси углерода на некоторых теплоэлектростанциях, работающих на биомассе, для последующего хранения парникового газа под землей либо для использования при производстве «зеленого» топлива.

Партнерство с Total ради исследования целесообразности использования емких батарей вместо ДГУ

Представители Microsoft объявили об углублении сотрудничества с Total, являющейся одной из крупнейших мировых нефтегазовых компаний, в ряде областей, включая исследование возможностей для использования в ЦОД альтернатив стандартным дизель-генераторным установкам.

Microsoft будет работать с Saft, дочерней компанией Total, изучая потенциальные способы прекращения использования дизельных генераторов к 2030 году и оценивая различные решения, предлагаемые командой партнера.

В частности, участники проекта проведут оценку возможности использования емких аккумуляторных батарей в качестве резервного источника электропитания для критически важной инфраструктуры в долгосрочной перспективе.

Инженеры Microsoft намереваются использовать батареи Saft при комплектации некоторых своих систем бесперебойного питания. Интересно, что аналогичный испытательный проект ранее запустили инженеры Google, проводя изыскания на базе дата-центра в Бельгии.

Прочие инициативы Microsoft по трансформации ЦОД

Исследования в области жидкостного иммерсионного охлаждения, замены ДГУ на массивы аккумуляторов и улавливания CO2 – лишь часть проектов, реализуемых Microsoft для анализа инновационных технологий, способных радикально изменить центры обработки данных. Дополнительные инициативы, о которых мы сообщали ранее, включают:

• Подводные центры обработки данных для развертывания периферийных вычислительных мощностей, устраняющие необходимость покупки земли и строительства стандартных зданий для размещения серверов. Данная концепция предлагает повышенную энергоэффективность за счет возможности охлаждения серверов с использованием забортной воды. Дополнительным бонусом выступает продление срока службы серверов благодаря эксплуатации в среде со строго контролируемыми условиями.
• Использование водородных топливных элементов для электропитания серверов, которое также согласуется с отказом от применения дизельного топлива в системах аварийного энергоснабжения.
• Хранение данных с использованием ДНК и голограмм, что в теории открывает возможности для агрегации огромных объемов информации.
• Контейнерные модульные дата-центры, которые используют спутниковую широкополосную связь, что позволяет развертывать вычислительные мощности в регионах, где отсутствует оптоволоконная инфраструктура, но есть дешевое электричество из возобновляемых источников и благоприятный для фрикулинга климат.

В эпоху захватывающих достижений в сфере проектирования, строительства и эксплуатации дата-центров Microsoft стремится раздвинуть границы возможного. Очевидно, что проделываемая софтверными гигантом работа будет иметь серьезные последствия для всей отрасли ЦОД.