Дата-центры на солнечных батареях далеко не экологичны

В прошлом месяце американская IT-компания Lifeline Data Centers объявила, что собирается установить массив солнечных батарей общей мощностью в 4 МВт на крыше своей серверной фермы Eastgate в Индианаполисе, штат Индиана (США). Соучредитель и член правления хостинг- и колокейшн-провайдера Алекс Кэрролл в тот раз заявил: «Я очень горд тем, что Lifeline Data Centers будет владельцем одного из первых крупных дата-центров в стране, который запитывается главным образом с помощью солнечной энергии.»

Голословные заявления

Фраза «запитывается главным образом с помощью солнечной энергии» придется по нраву многим экологам, но какая именно доля в совокупном энергопотреблении серверной фермы будет приходиться на «зеленые» генерирующие мощности? И будет ли этот дата-центр на солнечных батареях действительно экологичным? Отметим, что ранее Lifeline Data Centers выпустила пресс-релиз, согласно которому, после развертывания гелиоэлектростанции с последующим расширением ЦОД площадь машзалов объекта будет составлять от 4.6 до 5.5 тыс. кв. метров (от 50 000 до 60 000 квадратных футов), при этом общую мощностью установленного IT-оборудования можно будет довести до 8 МВт.

Вероятнее всего, под 8 МВт следует понимать общую мощность массива ИБП серверной фермы Eastgate. Если предположить, что Lifeline Data Centers не будет загружать свою систему ИБП выше 80%, то уровень полезной нагрузки составит 6.4 МВт. Опять же предположим, что IT-оборудование будет работать с постоянной нагрузкой в режиме 24х7, тогда получается, что серверы и телекоммуникационное оборудование внутри американского дата-центр будут потреблять 56 млн. кВт*ч электроэнергии год, когда объект будет полностью сдан в аренду и выйдет на полную мощность.

На веб-сайте Lifeline Data Centers имеется много статей касательно коэффициента эффективности использования энергии (Power Usage Effictiveness; PUE), но ни в одной из них нет упоминаний о проектном или текущем коэффициенте PUE дата-центра Eastgate. Поэтому для своих расчетов мы будем использовать усредненный коэффициент в 1.65 единицы (показатель был получен этой весной по итогам опроса, результаты которого были опубликованы в прошлом месяце; опрос проводился организацией Uptime Institute). Лучший PUE, если рассматривать только колокейшн-провайдеров, у ЦОД Lone Mountain (принадлежит ViaWest). Показатель находится на уровне 1.2 единиц. Лучшим по индустрии ЦОД в целом можно назвать усредненный показатель по всем объектам Google (по итогам прошлого квартала средний PUE дата-центров интернет-гиганта составил 1.10 единицы).

Напомним, что коэффициент эффективности потребления электроэнергии рассчитывается следующим образом: совокупный объем электроэнергии, которая тратится на все задачи, связанные с эксплуатацией ЦОД (включая освещение, отопление, охлаждение, другие накладные расходы и электроснабжение IT-оборудования) делится на объем электроэнергии, которая используется только для обеспечения работоспособности IT-оборудования. Выше мы предположили, что серверы и телекоммуникационное оборудование внутри объекта Lifeline Data Centers после его расширения будет потреблять 56 млн. кВт*ч электроэнергии год. При условии, что коэффициент PUE этого ЦОД будет равен 1.65, совокупное энергопотребление вспомогательной инфраструктуры будет составлять 36 млн. кВт*ч в год.

Таким образом, общее энергопотребление объекта, когда он будет полностью сдан в аренду и выйдет на полную мощность, составит около 92 млн. кВт*ч в год. Если этот ЦОД будет иметь более низкий PUE, затраты на электроэнергию существенно уменьшаться. Так, при PUE на уровне 1.2 единицы общее годовое потребление электроэнергии будет сокращено до 67 млн. кВт*ч (11 млн. кВт*ч из которых пойдут на запитку вспомогательной инфраструктуры).

Элементы массива солнечных батарей, которые изображены на рендере к нашей предыдущей статье, вероятнее всего, представляют собой поликристаллические панели с фиксированным уровнем наклона. Ими будет покрыты крыша здания, где сейчас находятся дата-центр и офисный комплекс, и около одной трети крыши паркинга. То есть общая площадь панелей составит около 4 акров (16.2 тыс. квадратных метров). Если верить калькулятору NREL PVWatts, такая солнечная ферма должна вырабатывать от 4.3 до 4.9 млн. кВт*ч экологически электроэнергии чистой в год, в зависимости от среднего наклона панелей.

И что же мы имеем в сухом остатке? При среднеотраслевом коэффициенте PUE 1.65 лишь 4.7% от общего энергопотребления и лишь 12% от энергопотребления вспомогательной инфраструктуры будут удовлетворяться с помощью электричества, сгенерированного солнечными батареями. Даже если предположить, что операторы Lifeline Data Centers каким-то чудом смогут вывести свой объект на рекордный коэффициент PUE в 1.10 единицы, солнечные батареи будут по-прежнему запитывать лишь незначительную часть оборудования (гелиоэлектростанция будет удовлетворять только 7.0% общих потребностей объекта в электричестве и 77% потребностей в электричестве со стороны вспомогательной инфраструктуры).

Это никак не вяжется с заявлением руководителя колокейшн-провайдера о том, что ЦОД компании будет «запитываться главным образом с помощью солнечной энергии». Но все же это шаг в правильном направлении. Чтобы сделать дата-центр с коэффициентом PUE в 1.65 единицы действительно экологичным, понадобится массив солнечных панелей общей мощностью в 34 МВт и площадью около 170 акров (688 тыс. квадратных метров). При этом в случае PUE на уровне 1.2 единиц понадобится развертывание солнечных панелей мощностью только в 10.4 МВт и площадью в 52 акров (210 тыс. квадратных метров).

Экологичные серверы и примеры других IT-компаний

Мы уже поняли, что колокейшн-провайдер не сможет запитывать сколь либо значимое количество IT-инфраструктуры с помощью своего массива солнечных батарей, но мы можем подсчитать, какая часть энергозатрат на обеспечение работоспособности серверных стоек может быть компенсирована благодаря экологически чистым генерирующим мощностям.

Массив фотоэлектрических панелей генерирует 4.3 млн. кВт*ч экологически чистой электроэнергии в год (возьмем минимальное значение из приведенных выше), что соответствует 492 кВт общей нагрузки (при условии работы в режиме 24×7 весь год). При среднем по индустрии ЦОД коэффициенте PUE 1.65 это означает, что с помощью солнечных панелей будет запитываться 300 кВт IT-нагрузки, а остальные 194 кВт пойдут на вспомогательную инфраструктуру. Если средняя плотность мощности в стойках объекта Eastgate составляет 4-6 кВт из расчета на одну стойку, то от солнечных батарей будут запитываться лишь 50-75 стоек, установленных в машзалах американского ЦОД.

Есть и другие IT-компании, которые делают ставку на возобновляемые историки энергии при расширении своих дата-центров или строительстве новых объектов. Вот несколько примеров. Google инвестировала свободные активы сразу в несколько проектов в области ветровой и солнечной энергетики, общая мощность которых составляет 8 300 МВт. Дата-центр Apple близ города Мейден, Северная Каролина (США), может похвастать парой массивов солнечных панелей на 20 МВт, которые должны обеспечивать около 60% общей электроэнергии, необходимой для запитки вспомогательной инфраструктуры объекта и IT-оборудования. У гиганта электронной коммерции eBay имеется небольшой массив солнечных батарей рядом с одним из ЦОД. Гелиоэлектростанция на 675 кВт разместилась на крыше серверной фермы американской компании в штате Юта. Солнечная ферма не в состоянии компенсировать все энергозатраты объекта, поэтому ее дополняет энергоблок мощностью в 5 МВт на базе топливных элементов.

Движение в правильном направлении

Согласно расчетам экспертов хостинг-провайдера Lifeline Data Centers, благодаря новой солнечной ферме углеродный след компании значительно снизится: Lifeline Data Centers сможет предотвратить попадание в атмосферу 3.9 тыс. тонн CO2 в год, что равносильно удалению с дорог 800 легковых авто с двигателями внутреннего сгорания с экономией 1.6 млн. литров бензина. Кроме того, данный шаг также упростит сертификацию ЦОД по нормам эко-стандарта LEED.

Повторимся, руководство Lifeline Data Centers движется в правильном направлении, уделяя повышенное внимание возобновляемым источникам энергии. Но при этом не следует делать не подкрепленных реальными фактами голосованных заявлений в угоду маркетинговым соображением. Ведь при неудачном стечении обстоятельств этот, казалось бы, благородный порыв может существенно навредить имиджу компании и ее бренду. Из разобранного выше примера видно, что один лишь переход на экологичные генерирующие мощности не способен сделать дата-центр действительно «зеленым» – чтобы сделать ЦОД экологичным, необходимо сочетание высокоэффективной инфраструктуры и возобновляемых источников энергии. К примеру, если колокейшн-провайдер Lifeline Data Centers установит дополнительные 6 МВт генерирующих мощностей на базе солнечных панелей и коэффициент PUE своего ЦОД хотя бы до 1.2 единиц, он достигнет этой цели.