Электроснабжение ЦОД: новости Huawei, Mitsubishi Electric, Chatsworth Products, xFusion и ABB

Серверы и вспомогательное оборудование внутри современного гипермасштабного дата-центра способны потреблять столько электроэнергии, сколько расходуют 80 тыс. среднестатистических домохозяйств. Международное энергетическое агентство (МЭА) сообщает, что сегодня индустрия ЦОД в глобальном масштабе потребляет более одного процента электроэнергии. И это не считая майнеров биткоинов, а также прочих криптовалют. Еще 1,14 процента вырабатываемого по всему миру электричества используется для передачи данных.

Заглядывая вперед, некоторые пессимистично настроенные эксперты, опрошенные журналом Nature, ожидают, что совокупное энергопотребление индустрии ЦОД будет расти в среднем на 4,95 процента ежегодно в период до 2030 года и достигнет 8 ПВт*ч. Подобное энергопотребление соответствует 20,9 процента прогнозируемого спроса к концу данного периода.

Но пессимистичный прогноз может и не сбыться. Причина — постоянный рост энергоэффективности инфраструктуры ЦОД, обусловленный, помимо прочего, спросом на устойчивые IT- и вспомогательные системы со стороны владельцев коммерческих и корпоративных дата-центров. Удовлетворить этот спрос стремятся многочисленные вендоры, что подтверждает наш свежий дайджест. Но на этот раз не обошлось без негатива.

xFusion будет комплектовать блоки питания ЦОД транзисторами GaN Systems

Китайский производитель блоков питания для ЦОД xFusion объявил о партнерстве с поставщиком транзисторов на основе нитрида галлия (GaN). Речь о копании GaN Systems. Вендор xFusion планирует использовать инновационные транзисторы для повышения плотности мощности и удельной мощности блоков питания (отношение номинальной выходной мощности блока к его объему и массе, соответственно). Партнеры утверждают, что в ходе разработки прототипов им уже удалось достичь плотности мощности 100 Вт на кубический дюйм.

Готовящийся к коммерциализации блок питания xFusion с чипами из нитрида галлия от GaN Systems мощностью 3 кВт имеет КПД 96% (в соответствии со схемой сертификации 80 Plus устройству присвоен рейтинг «Titanium»). Продукт размером 68 мм x 183 мм x 40,5 мм может комплектоваться узлами для монтажа в стандартную серверную стойку.

Партнеры отмечают, что блоки питания на основе GaN позволяют операторам и владельцам корпоративных и коммерческих центров обработки данных снизить углеродный след и эксплуатационные расходы, тем самым улучшая имидж собственного бренда и увеличивая прибыль.

В частности, утверждается, что замена стандартных блоков питания внутри 10 серверных стоек на аналоги на основе GaN может привести к росту прибыли на 3 миллиона долларов в год, сокращая эксплуатационные расходы, а также к уменьшению выбросов CO2 более чем на 100 метрических тонн в год.

Подчеркивается, что устройства на базе GaN предлагают вдвое большую удельную мощность по сравнению с традиционными блоками питания, а также уменьшенные потери мощности относительно традиционных аналогов на базе MOSFET.

Фотосинтез может стать источником электроэнергии для периферийных ЦОД

Сегодня новостями о дата-центрах, работающих с использованием электричества, сгенерированного ветряками, солнечными батареями, гидроэлектростанциями, геотермальными и даже приливными / волновыми электростанциями никого не удивишь. Равно как и известиями о запуске ЦОД в тандеме с генерирующими установками на базе водородных топливных элементов.

Но исследователям из Кембриджского университета, поделившимся информацией о собственном проекте по переводу вычислительных мощностей на альтернативные источники энергии, все же удалось удивить многих отраслевых аналитиков. Ученые испытали вычислительный узел на базе микропроцессора ARM Cortex M0+, электричество для которого вырабатывалось с использованием водорослей. Морская флора преобразовывала солнечный свет в электроэнергию с использованием фотосинтеза.

К числу главных достоинств концепции эксперты относят не только минимизацию углеродного следа вычислительных мощностей за счет отказа от электроэнергии, вырабатываемой с применением ископаемых углеводородов, но и возможность выработки кислорода.

Тестирование прототипа продолжалось более года. Ученые из Кембриджского университета применяли обычные сине-зеленые водоросли (цианобактерии), растущие в небольшом резервуаре под воздействием солнечного света. Резервуар был размером с батарейку типа АА.

Исследователи отмечают, что эта технология уже в среднесрочной перспективе позволит заменить батареи в небольших автономных IoT-устройствах (интернет вещей), обеспечивая максимальную автономность. В долгосрочной перспективе технология может использоваться для организации электропитания маломощных периферийных микро-ЦОД.

Однако маловероятно, что новый биогенератор станет источником электропитания для крупных центров обработки данных, поскольку устройству мощностью 500 Вт потребуется более 1600 таких батарей, а также достаточно места на крыше или подоконнике, чтобы подвергать их воздействию солнечного света.

Ученые не совсем уверены, как именно пузырек водорослей (цианобактерий под названием Synechocystis sp PCC 6803) производит электроэнергию. Согласно описанию проекта, которое приводит издание The New Scientist , есть два возможных источника. Либо бактерии сами производят электроны, либо они формируют условия, при которых алюминиевый анод в контейнере может подвергнуться коррозии. Ученые предпочитают первый ответ, так как видимой деградации анода нет.

Что интересно, бактерии непрерывно производили энергию даже ночью. Согласно мнению экспертов, это связано с тем, что водоросли накапливают пищу, созданную в результате фотосинтеза, и потребляют ее ночью. Прототип можно сравнительно эффективно масштабировать, поскольку устройство изготавливается из дешевых материалов, пригодных для повторного использования.

Chatsworth Products представляет новую линейку ИБП для ЦОД

Базирующаяся в американской Калифорнии компания Chatsworth Products (CPI) представила новые источники бесперебойного питания (ИБП) для дата-центров, которые создавались для обеспечения беспроблемной работы как обычных ЦОД, так и периферийных дата-центров малой мощности.

Вендор предлагает несколько модификаций новых ИБП, полная потребляемая мощность которых варьируется от 350 ВА до 10 кВА. Ассортимент включает долговечные решения на основе литий-ионных аккумуляторов. Доступны линейно-интерактивные модификации (Line-Interactive) и модификации типа онлайн с двойным преобразованием (Online), что позволяет удовлетворить широкий спектр потребностей корпоративных клиентов. Вендор предлагает полную 6-летнюю гарантию на литиевые батареи и электронику ИБП.

В CPI отмечают, что литий-ионные ИБП обеспечивают в два раза более длительный срок службы, более высокую устойчивость к температуре, более длительное время работы после полной зарядки аккумуляторов (в 5 раз) и более высокую скорость перезарядки (до 90% заряда за 90 минут) по сравнению с типичными решениями на базе свинцово-кислотных аккумуляторов.

Доступные онлайн-модели с двойным преобразованием дополнительно обеспечивают надежную защиту системы электропитания от отключений электроэнергии из центральной сети, провалов и скачков напряжения, которые в противном случае могут привести к многомиллионным финансовым потерям вследствие аварии в ЦОД.

Исследователи из Принстона и Дартмута в сотрудничестве с Intel и Google оптимизируют концепцию электроснабжения ЦОД

При организации электропитания небольших плотно упакованных интегральных схем в ЦОД ключевым фактором является эффективность. Если электричество подается на микросхему неэффективно, может произойти перегрев. Перегрев является серьезной проблемой для процессоров. В конечном итоге он может привести к некорректной работе или полной остановке устройства. Кроме того, при более эффективной подаче электроэнергии эксплуатация вычислительного узла обходится дешевле, поскольку затраты на охлаждение снижаются.

Стремясь обеспечить максимальную эффективность подачи электроэнергии на узлы внутри ЦОД, исследователи из Принстона и Дартмута в сотрудничестве с Intel и Google создали «блок обработки энергии» (Energy Processing Unit), который может снабжать тысячи центральных процессоров и систем хранения данных электричеством с очень высокой эффективностью.

Новое устройство (на фото выше справа) подачи электроэнергии для центров обработки данных характеризуется небольшим размером, обладая при этом достаточно высокой мощностью. Блок обработки энергии основан на конструкции регулятора напряжения процессора LEGO-PoL. Эта конструкция предназначена для применения в центрах обработки данных и может работать с током до 780 А, обеспечивая пиковый КПД на уровне примерно 91 %.

ABB анонсирует серию продуктов для устойчивого энергоснабжения ЦОД

Концерн ABB представил новую линейку решений для развертывания микросетей, которые, по словам представителей вендора, позволят центрам обработки данных подготовиться к «зеленой революции» и использовать собственные источники электроэнергии с уменьшенным углеродным следом.

Используя модульный подход, решения ABB для микросетей позволяют ЦОД работать полностью автономно от центральной электросети, используя электроэнергию собственных солнечных или ветряных генераторов в сочетании с системой накопления электричества на базе аккумуляторных батарей.

Дополнительно возможна частично автономная работа с использованием как возобновляемых источников энергии, так и центральной электрической сети, что позволит добиться снижения углеродного следа при одновременном повышении эксплуатационной экономичности.

В ABB заявляют, что такая гибкость позволяет дата-центрам по максимуму использовать доступные ресурсы. Например, стандартные системы накопления энергии на основе ИБП большую часть времени не используются или хранят больше электричества, чем необходимо.

Но современные продукты с дополнительными функциями, предоставляемыми микросетями, обеспечивают возможность создать дополнительный поток доходов, позволяя возвращать излишки накопленной электроэнергии в центральную сеть для покрытия дефицита электричества в часы пик. Подобный функционал предоставляет, в частности, система ИБП ABB HiPerGuard.

Huawei демонстрирует обновленную систему электропитания ЦОД PowerPod

Китайский вендор Huawei обновил систему электропитания дата-центров PowerPod до версии 3.0. Новинка занимает меньше места, что позволяет операторам ЦОД развертывать больше стоек внутри машзалов. Решение также предлагает повышенную эффективность и модернизированную архитектуру, что ускоряет развертывание. Вендор улучшил систему управления, продвигая идею автономных центров обработки данных.

Система PowerPod 3.0 основана на источнике бесперебойного питания высокой плотности UPS5000-H, благодаря чему возможно высвобождение места внутри машзала. В частности, для развертывания продукта требуется 11 монтажных шкафов (а не 22 как ранее). Согласно расчетам Huawei, переход на PowerPod 3.0 в дата-центре мощностью 12 МВт позволит разместить 170 дополнительных серверных стоек.

Новая система PowerPod потребляет на 70% меньше электроэнергии для собственных нужд и предлагает возросший с 94,5% до 97,8% КПД. Клиенты могут увеличить этот показатель до 99,1%, если перейдут в экономичный режим, который устраняет процесс двойного преобразования для повышения эффективности.

Заявлена поддержка быстросборных шинопроводов, что, по словам инженеров Huawei, может сократить время доставки и ввода оборудования в эксплуатацию. Система PowerPOD 3.0 якобы может быть запущена в течение двух недель. Китайская компания дополнительно предлагает клиентам обновленную систему управления инфраструктурой iPower с поддержкой искусственного интеллекта, что увеличивает автономность.

Mitsubishi Electric признает искажение результатов проверки силового оборудования для ЦОД

На этот раз не обошлось без негатива. Японский вендор Mitsubishi Electric объявил о смене руководства после расследования, проведенного в масштабах всей компании и продемонстрировавшего преднамеренное искажение результатов проверки качества силового оборудования, включая решения для ЦОД.

В ходе расследования, проведенного с привлечением внешнего независимого аудитора, были обнаружены многочисленные факты фальсификации результатов тестирования продукции перед отгрузкой. Мошенничество имело место на 70 процентах японских заводов компании.

В частности, обнаружилось, что трансформаторы мощностью 22 кВ или выше не в полной мере соответствовали запрошенным заказчиком стандартам Японского электротехнического комитета (JEC), Международной электротехнической комиссии (IEC) и Института инженеров по электротехнике и электронике (IEEE). Причем махинации осуществлялись десятилетиями.

Так, с 1982 года по март 2022 года клиентам было отгружено 8 363 трансформаторные решения, включая 3 384 изделия, не прошедшие испытания надлежащим образом. Из потенциально неисправных продуктов около половины было доставлено в Японию, остальные — за границу.

Мошенничество включало преднамеренное проведение диэлектрических испытаний при более низких напряжениях, чем требуется стандартами. В других случаях заводские испытания показали, что температура трансформатора и потери нагрузки превышают гарантированные минимальные значения, но в протоколы испытаний были внесены ложные результаты.