Světová závislost na internetu, přechod na cloud computing a nástup umělé inteligence podporují poptávku po stále větším počtu datových center. Mezinárodní energetická agentura (IEA) předpokládá, že do roku 2026 mají datová centra spotřebovávat více než

Světová závislost na internetu, přechod na cloud computing a nástup umělé inteligence podporují poptávku po stále větším počtu datových center. Mezinárodní energetická agentura (IEA) předpokládá, že do roku 2026 mají datová centra spotřebovávat více než 800 TWh ročně. Což je více než dvojnásobek jejich spotřeby v roce 2022. Jakou roli hraje obnovitelná energie při napájení digitálního světa?

Datová centra přicházejí v mnoha velikostech. Největší, China Telecom's Inner Mongolia Information Park spotřebuje až 150 MW za hodinu. V Severní Virginii ve Spojených státech se nachází asi 300 zařízení v uskupení známém jako Data Center Alley. Z nichž každé spotřebovává asi 10 až 50 krát více energie na metr čtvereční než typická komerční kancelář.

Utility Dominion Energy byla nucena pozastavit připojení k síti pro nové členy Data Center Alley v roce 2022. Nyní staví nové přenosové linky, aby uspokojila poptávku.

Spojené státy americké mají více než 5 000 datových center a konzultant McKinsey & Company očekává, že jejich spotřeba energie vzroste z nejvyšších 17 GW/h v roce 2022 na 35 GW/h v roce 2030.

Navyšování a s tím spojená zátěž datových center

Datová centra mají stále vyšší hustotu a energetickou náročnost, ale jsou také efektivnější.

„Zdá se, že všichni poskytovatelé hyperškálových cloudů jsou uvězněni v tom, aby co nejrychleji vybudovali co nejvíce infrastruktury,“ řekl Dan Thompson, hlavní výzkumný analytik společnosti S&P Global Market Intelligence.

Datová centra mají poměr efektivity využití energie (PUE), který určuje, kolik energie je potřeba pro výpočetní techniku ​​oproti jiné činnosti, jako je chlazení, osvětlení a energetické ztráty. PUE 1,5 by znamenalo, že datové centrum vyžaduje 500 kW dodatečného výkonu na 1 MW potřebný pro výpočetní účely.

Thompson z S&P uvedl, že hustota výkonu klesla z průměrných 1,58 v roce 2020. A to proto, protože hustota výkonu a účinnost chlazení vzrostly. Nejnižší hodnoty však zahrnují určité kompromisy.

Co je v datovém centru?

Datová centra obsahují husté stojany serverů obsahujících procesní, úložné a síťové vybavení plus podpůrnou infrastrukturu a kabeláž pro napájení a energeticky náročné chlazení. A to prostřednictvím vzduchu, vody, chladiv nebo nevodivých kapalin. Vzestup umělé inteligence tak mění datová centra. Ta nyní zahrnují specializovanější hardwarové akcelerátory pro náročné úkoly, vysoce výkonnou výpočetní infrastrukturu a zvýšenou spotřebu energie. Vyhrazené sestavy AI mohou vyžadovat až pětkrát více kabelů z optických vláken.

„Datová centra, která nyní stavíme, se navrhla pro PUE 1,3 až 1,4, takže tam můžete vidět určité zlepšení,“ řekl Thompson. ,,Viděli jsme některé konstrukce s navrženým PUE 1,15 až 1,2, ale tato zařízení vyžadují spotřebu velkého množství čisté vody k dosažení těchto čísel. Vzhledem k problémům s přístupem k čisté vodě mají hyperscalery a společnosti, které pro ně budují datová centra, tendenci budovat o něco méně efektivní datová centra kvůli spotřebě velmi malého nebo žádného množství vody."

Ekologičtější výpočetní technika

Světoví technologičtí giganti jsou největšími odběrateli obnovitelné energie na základě smlouvy o nákupu elektrické energie (PPA). V březnu 2024 Microsoft a správce aktiv Brookfield podepsali rekordní dohodu o výkonu 10,5 GW na dodávku solárních, větrných a „nových nebo působivých bezuhlíkových technologií výroby energie“ společnosti Microsoft v letech 2026 až 2030.

Microsoft říká, že jeho emise CO₂ jsou nyní o 30 % vyšší, než když si v roce 2020 stanovil cíl nulové čisté čistoty. A to především kvůli datovým centrům.

„Růst našich emisí z rozsahu od třetích stran, společností dodavatelského řetězce, pochází především z výstavby většího počtu datových center. A především souvisejícího začlenění uhlíku do stavebních materiálů. Ale také hardwarových komponent, jako jsou polovodiče, servery a stojany,“ řekl Microsoft. A dodal, že 10,5 GW obnovitelných zdrojů PPA je na vrcholu portfolia čisté energie 19,8 GW.

Simon Maine, výkonný ředitel pro komunikaci, obnovitelné zdroje energie a přechod v Brookfieldu, řekl, že dohoda byla osmkrát větší než jakákoli předchozí PPA.

Jak uspokojit poptávku po energii datových center?

„Máme velmi velký obchod s obnovitelnými zdroji energie a transformací, s aktivy v hodnotě miliard dolarů jen v této divizi a více než 30letými zkušenostmi v tomto sektoru,“ řekl Maine. „Snažíme se buď nakupovat aktiva, nebo v poslední době a pravděpodobněji kupovat společnosti. Společnosti budou mít vysoce kvalitní manažerské týmy s celým spektrem schopností. Máme odhady na instalaci někde mezi 5 GW a 7 GW ročně do roku 2030. Dohoda s Microsoftem pravděpodobně pokrývá asi 30 % tohoto růstu a to bez započtení dalších akvizic.

Brookfield údajně získal většinový podíl v indické společnosti Leap Green Energy za miliony dolarů. A údajně se také připravuje na akvizici australského developera obnovitelné energie WindLab. Ten má ve vývoji nebo ve výstavbě kolem 24 GW projektů.

Anas Papazachariou, senior manažer PPA ve společnosti Cero Generation pro vývojáře obnovitelných zdrojů, vysvětlil, jak může kolokace uspokojit poptávku po energii datových center.

,,Jednotné řešení, kde solární energie splňuje plný nárůst z rostoucího počtu a velikosti datových center, pravděpodobně není optimální a musím být upřímný," řekl. ,,Mnoho dodavatelů se tedy snaží vytvořit virtuální portfolia. Zatímco větrná a solární energie a kombinované baterie jsou součástí jejich portfolia, protože na tomto základě skutečně optimalizují své profily."

Solar-plus-storage znamená dražší dohody o odběru energie, ale snížené riziko, řekl Papazachariou.

Efektivní clustery

Datová centra „Hyperscale“ se z důvodu efektivity sdružují do clusterů. Pokud však jde o latenci, mnoho dalších datových center, zejména těch, která obsluhují internetové a síťové služby, se rozmísťuje blíže k populačním centrům. Ty jsou menší a mají větší variabilitu v poptávce.

Mike Bates, generální ředitel Intel Energy Center of Excellence, uvedl, že datová centra používají software pro správu pracovní zátěže. Ten dokáže reagovat na energetické podmínky v reálném čase. Intel nasazuje software uvnitř datových center ke správě pracovních postupů a zátěží. A zároveň tak sleduje uhlíkovou stopu pracovních zátěží pro audity společností, které tvrdí, že mají nízkouhlíkové nebo nulové pracovní postupy.

„Jedním z mých zákazníků je interní skupina Intel Data Center. A pracujeme na nasazení stejných řešení, která bereme mimo trh. To proto, abychom zajistili, že jsme posílili datová centra pro dopady na klima a zároveň otevřeli nové příležitosti,“ řekl Bates. „Například náš software je také schopen přizpůsobit pracovní zátěž určitým podmínkám. Pokud dokážu přesunout pracovní zátěž v datovém centru do dob, kdy se jeví energie přebytek, mohu skutečně dostat zaplaceno za spotřebu této energie.“ Dodal, že energetická odolnost zahrnuje také přerušení dodávek při zvažování klimatických dopadů.

Pracovní zátěž a její přizpůsobení

Ben Levitt – zástupce ředitele pro řešení pro plyn, elektřinu a klima Severoamerický výzkumný tým v oblasti energetiky a obnovitelných zdrojů v S&P Global Commodity Insights. A zdůraznil nákladové výhody flexibilního provozu datových center.

„Datová centra s flexibilním provozem – tedy přerušitelným, cenově reagujícím – stojí dodávky méně než ta, která jsou méně flexibilní,“ řekl Levitt. „Datová centra, která jsou přerušitelná, mohou být dokonce schopna získat rychlejší připojení k síti. Kromě toho, a to samostatně, je možné, že velká technologie může řídit investice do vývoje a škálování nových technologií „čistých firem“ potřebných pro nepřetržitou čistou energii pro jejich datová centra.“

Levitt řekl, že nové zátěže povedou k novým investicím do obnovitelných zdrojů, ale výroba fosilních paliv a stále více baterií také zvýší poptávku. Nakonec má hodně záležet na místní byrokracii a povolení.

Levitt dodal, že je možné, že velké technologické společnosti budou hrát roli při rozšiřování nových čistých technologií. ,,Toto úsilí by mohlo urychlit vývoj novějších technologií. Ty by mohly přetvořit mix dodávek energie rychlejším tempem, než se dříve uvažovalo," řekl.

Zdroj: pv-magazine, Vapol