От вычислительной и вспомогательной инфраструктуры до здания, в которой она находится, — операторы серверных ферм несут ответственность за ЦОД в целом, обеспечивая минимизацию риска даунтаймов и оптимальную работу компонентов.

Владельцы подобных объектов, в свою очередь, нацелены на поиск возможностей для получения дополнительной прибыли и улучшения корпоративного имиджа, например, через эко-инициативы. Подобные возможности открывает городское фермерство.

Сегодня все более широкое распространение получают вертикальные фермы, представляющие собой высокоавтоматизированные агропромышленные комплексы для выращивания сельскохозяйственных культур в закрытых помещениях методами аэропоники / гидропоники.

Вертикальные фермы характеризуются высокой урожайностью, благодаря многоуровневым «грядкам» позволяя выращивать большие объемы продуктов питания внутри ограниченного пространства. Кроме того, они предлагают горожанам максимально свежие продукты, минимизируя транспортные расходы. Данная концепция в полной мере согласуется с курсом на повышение устойчивости, взятым на вооружение многими городскими администрациями.

Но, подобно дата-центрам, вертикальные фермы нуждаются в большом количестве электроэнергии и воды, а также в оптимальной температуре и атмосферных условиях. Кроме того, и те, и другие генерируют тепло: дата-центры – через серверы, фермы – за счет светодиодного освещения. Подобно дата-центрам, вертикальные фермы способны поместиться во что угодно: от транспортных контейнеров до массивных складов.

Станут ли владельцы вертикальных ферм конкурировать с собственниками дата-центров за ценное городское пространство, воду и электроэнергию? Или две отрасли смогут сосуществовать и сотрудничать?

Вертикальные фермы — растущая отрасль

Вертикальные фермы занимают меньше земли и тратят меньше воды, чем обычные, а также позволяют выращивать сельхозпродукцию внутри помещений, непригодных для решения других задач. В тематическом отчете консалтинговой компании Cambridge Consultants говорится, что вертикальное фермерство способно повысить урожайность и качество сельскохозяйственных культур при одновременном сокращении площади возделываемых земель.

Как отмечают представители британской фирмы Intelligent Growth Solutions (IGS), предлагающей модульные вертикальные фермы (по аналогии с модульными ЦОД), подобные объекты повышают устойчивость городских систем снабжения продовольствием, дополнительно предлагая продтовары более высокого качества именно там, где подобная продукция необходима.

Возьмем в качестве примера брокколи. Обычно овощ продается относительно дешево. Но в Шотландии компаниям приходится тратить много времени и денег на транспортировку продукции с места выращивания. Вертикальная ферма в городе с высоким спросом на овощ поможет минимизировать транспортные расходы. Данное направление также считается весьма перспективным на Ближнем Востоке, где многие культуры импортируются.

Сегодня рынок городского сельского хозяйства оценивается примерно в 10 миллиардов $. Он находится на ранней стадии, но приближается к тому этапу развития, когда производство переходит в промышленные масштабы.

Причем одним из драйверов выступает выращивание медицинской марихуаны, возделывание которой в открытом грунте сопряжено с рядом рисков: от кражи продукции до гибели плантаций из-за вредителей. По мнению экспертов, в будущем перспективным направлением способны стать городские фермы по разведению насекомых. Компания Aspire Food Group уже работает над проектом по созданию городской фермы по автоматизированному выращиванию сверчков в контролируемой и среде.

Городские фермеры перенимают опыт операторов дата-центров

От освещения, температуры и влажности до содержания CO2 – для эффективной работы вертикальной фермы необходимо контролировать многие параметры среды, чтобы сделать процесс выращивания сельхозпродукции полностью предсказуемым и повторяемым. Неудивительно, что молодая индустрия активно применяет технологии и стратегии операторов ЦОД, перед которыми стоят схожие задачи.

Снаружи городские фермы зачастую выглядят как типичный ЦОД, являясь крупными зданиями складского типа. И тем, и другим требуется относительно большое внутреннее пространство. Объекты обоих типов предъявляют высокие требования к электроснабжению и нуждаются в достаточно большом количестве воды.

Вертикальные фермы часто являются изолированными постройками с собственными системами отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, по возможности используя естественное охлаждение (фрикулинг) и избегая какого-либо влияния дополнительных тепловых нагрузок извне.

И дата-центрам, и городским фермам требуется резервное электропитание. Дата-центрам требуется эффективное управление воздушными потоками и контроль температуры, чтобы серверы работали эффективно. Фермы нуждаются в подобном для обеспечения здорового развития растений.

И фермы, и дата-центры нуждаются в системах безопасности. Хотя в случае городских ферм подобное, возможно, применимо главным образом к предприятиям по производству медицинской марихуаны (в странах Запада).

Интересно, что многие вертикальные фермы на раннем этапе становления отрасли использовали оборудование для дата-центров ввиду отсутствия специализированного оборудования для городского сельского хозяйства.

Системы компании Net Zero Agriculture вдохновлены конструкцией серверных стоек и развертываются в транспортных контейнерах. Многие компании, занимающиеся ИБП и теплохладотехникой для ЦОД, включая ABB, Air2O и Schneider, готовы обслуживать оба сектора.

Чем вертикальная ферма отличается от ЦОД?

Конечно, между секторами есть большие различия. Дата-центрам требуется оптоволокно и подключение к внешнему миру. Вертикальные фермы, даже высокоавтоматизированные, являются более независимыми и нуждаются лишь в наиболее простом подключении к сети.

Городские фермы нуждаются в постоянной борьбе с насекомыми, чтобы сохранить урожай. ЦОД гораздо реже страдают от вредителей, хотя профильные СМИ время от времени публикуют новости о попадании в машзалы крыс, кошек и даже оленей, а также о повреждении животными внешней силовой и сетевой инфраструктуры дата-центров.

Освещение в дата-центре часто бывает второстепенным. Городские фермы, с другой стороны, всецело полагаются на светодиоды при уходе за посевами. Большая часть тепла производимого фермами как раз и возникает за счет освещения. На долю светодиодных ламп часто приходится около 70 процентов от общего объема потребляемой ими электроэнергии. Фермерам дополнительно необходимо обеспечивать стабильный уровень CO2 и более жесткий контроль влажности, чем в типичном дата-центре.

Владельцы вертикальных ферм не предъявляют столь жестких требований к времени безотказной работы как операторы дата-центров. Энергоемкое освещение плантаций не обязано функционировать круглосуточно, поскольку растения – естественные организмы, привычные к подобного рода перебоям (например, из-за облачности).

Фермы и ЦОД могут использовать аналогичные подходы к автоматизации. Специалисты консалтинговой компании Cambridge Consultants обнаружили, что большинство роботов, используемых в вертикальных фермах, являются модифицированными манипуляторами, используемыми на производственных линиях автозаводов и иных фабрик. Многие операторы ЦОД сегодня прорабатывают аналогичный подход к автоматизации инфраструктуры.

Фермы и дата-центры конкурируют за землю и электричество?

Рост электронной коммерции в сочетании с пандемией Covid-19 увеличил потребность в складских и распределительных площадях, поскольку потребители стали активнее совершать покупки в интернете с доставкой на дом. Данное обстоятельство, а также повышение спроса на медиа-контент и популяризация удаленной работы привели к усилению конкуренции за землю в городских районах между владельцами ЦОД и иными бизнесменами.

Современные городские вертикальные фермы не участвуют в подобной конкуренции, поскольку в большинстве имеют относительно небольшие масштабы. Фермерам скорее нужен транспорт для оперативного распределения урожая. Но по мере распространения городских ферм ситуация способна измениться.

Конкуренция между ЦОД и вертикальными фермами за электричество также возможна. Исследование американской Национальной лаборатории Лоуренса Беркли, проведенное в 2016, показало, что в перспективе одни лишь только фермы по выращиванию медицинской марихуаны в помещении способны использовать до 1 процента электроэнергии в США.

Однако, потребности городских ферм в электроэнергии намного ниже энергопотребления ЦОД. Разным культурам требуется разное количество освещения / разный уровень автоматизации, но эксперты из Cambridge Consultants отмечают, что вертикальным фермам требуется около 200-700 Вт / кв. м мощности. Данный показатель составляет лишь одну десятую от потребностей современных ЦОД (2-3 КВт / кв. м). ЦОД всегда стремятся к повышению плотности мощности, тогда как вертикальные фермы в этом плане ограничены четкими лимитами. Причем повышение эффективности светодиодов в будущем позволит снизить энергопотребление ферм.

Что касается открытой конкуренции между фермерами и операторами ЦОД, примеров на самом деле не так уж и много. Одним из наиболее ярких является конфликт при строительстве дата-центра Microsoft в нидерландском регионе Холландс-Крон на земле, ранее выделенной для развертывания теплицы промышленного размера.

Размеры теплиц в соответствующем округе способны легко достигать десятков гектаров, и для их работы требуется несколько мегаватт электроэнергии. Проект Microsoft столкнулся с противодействием со стороны местной сельскохозяйственной и садоводческой группы, не желавшей уступать ни гектара.

Сотрудничество

Позитивных примеров, касающихся сотрудничества между сельскохозяйственной отраслью и индустрией ЦОД гораздо больше. Так, некоторые ЦОД передают излишки генерируемого серверами тепла соседним домам / офисам, а также парникам и прочим элементам инфраструктуры садоводства. Вот несколько свежих примеров:

• QScale планирует передавать тепло с кампуса ЦОД в канадском Квебеке в теплицы, чтобы внести вклад в продовольственную автономию провинции. Рядом с кампусом находятся теплицы, площадь которых эквивалентна 80 футбольным полям. Данной тепличной площади достаточно для выращивания 2880 тонн малины и 83 200 тонн помидоров ежегодно.
• Green Mountain в Норвегии обеспечивает теплом фермы по выращиванию лобстеров и форели. Использование подобного тандема позволяет фермерам обходиться без дорогостоящих систем нагрева и рециркуляции воды.
• Немецкая компания Windcloud передает излишки тепла ЦОД на ферму по выращиванию водорослей.
• Исследователи из Университета Ланкастера изучают концепцию модульных дата-центров, тепло которых может использоваться для сушки кофейных зерен. Решение разрабатывается для стран с крупным производством кофе вроде Коста-Рики.
  • Финский застройщик Yit и IT-компания Blockheating из Нидерландов предложили передавать тепло ЦОД близлежащим теплицам, используемым для выращивания помидоров, огурцов и перца.
• Американский предприниматель Дэрил Гибсон предложил проект Eden Fusion Center, представляющий собой крытый тропический лес, который зимой станет отапливаться дата-центрами.

В отличие от стандартных теплиц, городские вертикальные фермы обычно характеризуются избытком собственного тепла, генерируемого светодиодами. Тем не менее, симбиоз между ними и ЦОД вполне возможен.

В частности, обсуждается возможность создания интеллектуальной энергетической системы и соединений между объектами, что позволит им передавать электроэнергию друг другу и заимствовать ее друг у друга. Так, компания Kansas Freedom Farms планирует использовать солнечные панели, установленные на крупных вертикальных фермах, для электроснабжения локальных дата-центров и вышек сотовой связи. Последние будут получать излишки электроэнергии.

В Нидерландах Microsoft собирает дождевую воду для охлаждения дата-центров, а затем отправляет излишки в близлежащие теплицы. Но дата-центры, нуждающиеся в воде, не всегда способны делиться данным ресурсом.

Учитывая потребность вертикальных ферм в автоматизации и использовании искусственного интеллекта для управления инфраструктурой, инфраструктура ЦОД, расположенная рядом с фермой способна оказаться весьма полезной, обрабатывая и храня данные фермеров.

Дополнительный плюс сотрудничества между владельцами ЦОД и вертикальных ферм — позитивный пиар. Функционируя в тандеме, объекты способны более рационально использовать имеющиеся ресурсы, минимизируя негативное влияние на окружающую среду.