Прежде чем строить дата-центр, необходимо выбрать площадку для строительства. Налоговые льготы, вероятно, являются одним из наиболее мощных стимулов при отказе от одного места в пользу другого – наряду с наличием оптоволокна и дешевой экологически чистой электроэнергии.

Но есть дополнительный фактор, который следует учитывать. Дата-центры не существуют изолированно. ЦОД нуждаются в воде и холоде, которые могут поступать извне. Также есть промышленные и иные объекты, способные использовать излишки ресурсов, генерируемых ЦОД, включая тепло.

Если для строительства серверной фермы выбрать площадку рядом с объектом, с которым дата-центр способен вступить в “симбиотические отношения”, полезность вычислительной инфраструктуры существенно вырастет. Серверная ферма превратится в гораздо более прибыльный и устойчивый с экологической точки зрения актив.

Размещение ЦОД рядом с определенными объектами инфраструктуры для достижения симбиоза – беспроигрышный сценарий, реализовать который на практике уже успели определенные компании. Некоторые из подобных проектов являются экзотичными, некоторые – просто практичными. Вот несколько интересных идей:

1. Завод по регазификации сжиженного природного газа

Для более эффективного перемещения по планете танкерами природный газ сжимается и охлаждается, после чего происходит фазовый переход в жидкое состояние. Когда судно с предварительно сжиженным природным газом (СПГ) достигает пункта назначения, происходит регазификация СПГ, то есть возвращение энергоресурса в газообразное состояние.

В ходе процесса регазификации образуется холод, который является ценным ресурсом для операторов ЦОД, поскольку серверам внутри дата-центров требуется эффективное и постоянное охлаждение.

Помимо охлаждения, процесс расширения жидкости и трансформации ее в газ создает механическую энергию, способную приводить в действие турбины и вырабатывать электричество, поэтому подобный процесс дополнительно может обеспечивать дата-центры электроэнергией из возобновляемого источника.

С другой стороны, для выполнения процесса разжижения требуется тепловая энергия, поэтому терминалы по обработке СПГ и ЦОД, генерирующие излишки тепловой энергии в большом количестве, способны образовать эффективный симбиоз, от которого выигрывают обе стороны.

Реализовать подобную идею на практике предложили специалисты компании TeraCool без малого десятилетие назад, отметив, что владельцы некоторых терминалов СПГ демонстрируют интерес к данной технологии. В 2014 году специалисты TeraCool заявили о намерении реализовать идею на практике на базе терминала СПГ в Сеуле, способном обеспечить 350 МВт охлаждения и 87 МВт электроэнергии. Но планы так и не получили реального воплощения.

После семилетнего перерыва дискуссии вокруг данной идеи возобновились. Национальный университет Сингапура (NUS) и компания Keppel сейчас разрабатывают прототип симбиотического ЦОД на базе сингапурского терминала Singapore LNG Corporation (SLNG) на острове Джуронг.

Отмечается, что Сингапур особенно хорошо подходит для реализации этой идеи, поскольку охлаждение является проблемой в тропическом климате, а возобновляемых источников энергии не хватает. Серьезным недостатком является то, что терминалы СПГ обычно размещают вдали от населенных пунктов вследствие опасности возгорания.

2. Очистные сооружения

Мало кто по собственной воле отправиться жить и/или работать на очистные сооружения. Но инженеры калифорнийской компании Tomorrow Water считают, что дата-центры и очистные являются идеальными соседями, и операторам ЦОД следует смириться с мыслью о работе в непосредственной близости от подобных инфраструктурных объектов.

В Tomorrow Water отмечают, что ЦОД необходимы большие пространства. Дата-центры дополнительно нуждаются в охлаждении, зачастую осуществляемом с использованием воды. На станции очистки сточных вод тонны жидкости доступны практически бесплатно. И нет никаких сомнений в надежности поставок.

Но синергия между очистными и ЦОД на самом деле намного глубже – равно как и потенциал для сотрудничества между коммунальщиками и операторами ЦОД. Большинство очистных сооружений были созданы давно и располагаются в густонаселенных районах. При их модернизации высвобождается ценное пространство, которое можно использовать для строительства ЦОД.

Большая часть площадей, занимаемых традиционными очистными сооружениями, отведена под отстойники. Специалисты Tomorrow Water собираются заменить отстойники системами биофильтрации, занимающими на 80 процентов меньше места. В 2017 году корейская материнская компания Tomorrow Water внедрила подобную технологию в рамках модернизационного проекта в Чжуннане, Сеул, используя высвободившееся пространство для создания музея.

Теперь Tomorrow Water ищет партнеров для реализации проекта Tomorrow Water Project, предполагающего частичное финансирование модернизации очистных партнерами из числа владельцев дата-центров, которые получат землю, воду и охлаждение – наряду с “зеленой” электроэнергией из метана, производимого на месте.

Излишки тепла, вырабатываемого дата-центром, способны ускорить процессы биологической очистки воды, высушить осадок и повысить скорость реакции в метантенках, производящих метан из органических веществ. Дата-центр дополнительно будет обслуживать систему управления очистными сооружениями на базе искусственного интеллекта, необходимую для повышения эффективности всего оборудования и технологических процессов на объекте.

Идея является наиболее привлекательной для регионов, где пространство и вода в приоритете. Поэтому подходящими местами для реализации концепции на практике могут оказаться Сингапур и Калифорния, где базируется Tomorrow Water.

Следует отметить, что идея размещения дата-центров на очистных сооружениях была предложена задолго до Tomorrow Water – специалисты Microsoft сформулировали некоторые аспекты данной концепции почти десятилетие назад, а затем реализовали идею на практике с помощью прототипа ЦОД на очистных сооружениях в Шайенне, штат Вайоминг (США), запустившегося в 2015 году. ЦОД использовал топливные элементы для производства электроэнергии из вырабатываемого на месте метана.

3. Источники биотоплива

Но не только очистные сооружения способны снабжать ЦОД биотопливом (вроде метана, получаемого при обработке сточных вод) – размещая дата-центр в сельской местности, можно наладить поставки биомассы с соседних ферм.

Биотопливо из биомассы является возобновляемым источником энергии, предлагая некоторые преимущества перед ветряками и солнечными электростанциями. В частности, биотопливо доступно постоянно, в отличие от ветра, дующего прерывисто, и солнечного света, исчезающего ночью.

В 2012 году компания Infinity SDC разместила дата-центр мощностью 500 кВт в британском графстве Саффолк с планами расширения до 4,5 МВт. Энергоснабжение ЦОД было организовано с использованием биореактора, топливом для которого выступали отходы сельскохозяйственного производства с близлежащих овощных ферм.

Операторы ЦОД получили возможность ежедневно использовать до 25 тонн сельскохозяйственных отходов наряду с метаном, производя удобрения в качестве побочного продукта. В частности, из биомассы удавалось получать 22 тонны воды в день, а также азот-фосфат, калий и магний. Лишь неразлагаемые продукты отправлялись в мусор. Помимо биоэлектростанции на площадке рядом с ЦОД разместились два источника электропитания на 33 кВ из местной электросети и оптоволоконная магистраль.

К сожалению, поскольку площадка расположилась слишком далеко от крупных населенных пунктов (в 170 километрах от Лондона), Infinity SDC не смогла привлечь многочисленных клиентов. Обнаружилось, что компании предпочитали держать серверы “под рукой”. В итоге эксперимент оказался провальным.

Другой план предполагал создание дата-центра на старой бумажной фабрике в Гленротесе, Шотландия, недалеко от завода по производству биомассы, работающего на щепе. Реализацией проекта занялась компания Queensway Park в партнерстве с Etix Everywhere. Однако последняя была куплена Vantage, и проект, похоже, оказался в подвешенном состоянии.

Но одна команда все же реализовала данную концепцию на практике. Речь о команде EcoDataCenter в Фалуне, Швеция. Соответствующий ЦОД-прототип находится недалеко от теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), сжигающей биомассу (древесные отходы) и производящей древесные гранулы (пеллеты), используемые для отопления по всей Швеции.

Помимо использования возобновляемой энергии от ТЭЦ, EcoDataCenter отправляет обратно до 10 МВт лишнего тепла, используемого для сушки пеллет. Подобный симбиоз помогает производить пеллеты круглогодично, не тратя значительное количество энергии на сушку.

Команда EcoDataCenter использовала дерево при строительстве ЦОД для дополнительного сокращения углеродного следа. В частности, строителями использовалась клееная древесина с перекрестным ламинированием, при изготовлении которой создается гораздо меньше углекислого газа, чем при изготовлении бетона.

4. Форелевая ферма

Симбиоз ЦОД и фермы может выходить за рамки использования биомассы. Летом 2021 года компания Green Mountain, занимающаяся предоставлением услуг ЦОД, и фирма Hima Seafood, специализирующаяся на производстве морепродуктов, заключили соглашение о направлении излишков тепла из дата-центра DC2-Telemark в Рьюкане, Норвегия, принадлежащего Green Mountain, в крупнейшую в мире расположенную на суше форелевую ферму, эксплуатируемую Hima Seafood. Тепло станет использоваться для обогрева резервуаров с рыбой.

Строительство фермы примерно в 800 метрах от DC2-Telemark, начнется уже в 2021 году. После выхода объекта на полную мощность в 2023 году излишки тепловой энергии из ЦОД начнут использоваться для производства 9000 тонн форели ежегодно.

Два объекта будут соединены системой трубопроводов. Эффективные теплообменники позволят использовать тепло ЦОД для достижения желаемой температуры воды в резервуарах с рыбой. При этом вода с низкой температурой, возвращающаяся в ЦОД Green Mountain будет повторно использована для охлаждения серверов внутри дата-центра.

Данный симбиоз позволит добиться значительной экономии при производстве морепродуктов и эксплуатации ЦОД, уменьшая негативное воздействие обоих объектов на окружающую среду. Иными словами, заключенная сделка является для Green Mountain и Hima Seafood “беспроигрышным решением”.ё

Интересно, что ЦОД Green Mountain уже сейчас на 100% обеспечивается электричеством из возобновляемых источников благодаря гидроэнергетике. Но команда дата-центра, решила не тратить энергию впустую, сделав ставку на концепцию экономики замкнутого цикла, когда отходы одной компании могут принести пользу другой фирме и окружающей среде.

Недавно Green Mountain анонсировала аналогичный проект в партнерстве с командой наземной фермы по выращиванию лобстеров размером с тарелку. Компания будет перекачивать соленую воду из фьорда через свой дата-центр DC1 на норвежскую ферму. Соглашение гарантирует фермерам стабильную подачу воды с температурой 20 ° C (68 ° F), которую предпочитают омары.

5. Жилье

Выше описаны несколько довольно экзотических проектов, предполагающих эксплуатацию ЦОД в симбиозе с другими объектами. Но иногда наиболее оптимальным вариантом является эксплуатация ЦОД в тандеме с самым простым и распространенным типом зданий. Речь о многоквартирных жилых домах.

Идея заключается в следующем: дата-центры в городах могут отдавать (или продавать) излишки тепла соседним домам, торговым и офисным комплексам, где тепловая энергия будет использоваться для обогрева и организации горячего водоснабжения.

Таким образом, электроэнергия, поступающая в дата-центр, фактически используется дважды, и администрация соответствующего города получает возможность снизить объем ископаемого топлива, используемого на местных ТЭЦ.

Соответствующая концепция развивается медленно, но некоторые команды ЦОД уже успели внедрить ее на практике. Причем наиболее часто площадкой для практической реализации идеи становятся скандинавские страны, включая Данию и Швецию, где температура окружающей среды достаточно низкая, и отопление необходимо в течение многих месяцев. Дополнительным преимуществом данной локации выступает множество государственных городских сетей центрального теплоснабжения.

Власти Евросоюза одобряют и всячески поощряют практическую реализацию подобной идеи. Согласно европейским экологическим нормам, крупные промышленные предприятия, работающие на ископаемом топливе, обязаны изучить возможность подключения к системам централизованного теплоснабжения для передачи в них излишков тепла. Подобное правило не относится к дата-центрам, поскольку ЦОД работают на электричестве. Однако в начале 2021 года группа европейских операторов ЦОД приняла обязательства хотя бы изучить доступные варианты повторного использования излишков тепла.

Правительство Норвегии пошло дальше и предложило всем владельцам ЦОД мощностью более 2 МВт изучить возможности передачи тепла в системы централизованного теплоснабжения и напрямую в соседние здания и сооружения – от жилых домов и промышленных объектов до рыбных ферм и бассейнов.

Проблема в том, что прямо сейчас большая часть излишков тепла, формирующегося в дата-центрах, имеет “низкое качество”, представляя собой теплый воздух с температурой от 30 ° C до 40 ° C. Подобное тепло сложно перемещать на большие расстояния и, соответственно, использовать. Но в будущем в случае широкого распространения систем прямоконтактного жидкостного охлаждения экономическая целесообразность данной концепции существенно увеличится.