Солнечная энергия для дата-центров

    Всеобщее любопытство возбудила новость от компании Apple о строительстве нового дата-центра стоимостью около 2 миллиардов долларов, который будет получать энергию только от возобновляемых источников. Ведь это означает обеспечить энергией площадь более 100 тысяч кв.м. Проект является одним из самых дорогостоящих. Значительную часть электроснабжения составит солнечная энергия местной компании Salt River Project, которая обладает производственными мощностями порядка 70 МВт.



    Собственно, использование солнечной энергии для электроснабжения ЦОД — тема популярная, а также, одна из ключевых в работе проектировщиков дата-центров. Компании потихоньку расширяют бюджеты и выделяют деньги на модернизацию инфраструктуры своих корпоративных и коммерческих дата-центров, чтобы сократить их углеродный след. Перевод ЦОД на экологически чистые возобновляемые источники энергии, вроде солнечной, позволяет снизить коэффициент PUE и общее количество «грязного» электричества с угольных электростанций.

    Как можно перевести дата-центры на солнечную энергию?

    Вариант 1 — купить электричество у коммунальщиков



    Такой схемой руководствуются в Google. Компания уже не первый год покупает электричество у гелиоэлектростанций, которые расположены в тех же регионах, что и их дата-центры. И пусть даже местные коммунальщики не всегда способны удовлетворить все потребности ЦОД в электроэнергии из возобновляемых источников, вектор движения явно правильный. В таком случае, получается снизить углеродный след, а заодно и стимулировать коммунальщиков вкладывать больше средств в развитие генерирующих мощностей на базе возобновляемых источников энергии.

    Когда невозможно организовать электроснабжение дата-центра напрямую с СЭС, на выручку приходит альтернативный механизм. Так называемые «зелёные» сертификаты, которые выдаются энергетическими компаниями и подтверждают факт покупки и использования экологически чистого электричества. Такая электроэнергия поступает из обычной центральной сети.

    Вариант 2 — построить локальную солнечную ферму для частичного удовлетворения потребностей ЦОД



    Располагая относительно невысоким капиталом, можно построить рядом с ЦОД довольно компактную локальную солнечную ферму со скромной мощностью. Правда, поставщиков электроэнергии, предлагающих клиентам электричество с гелиоэлектростанций, пока что маловато.

    Если мощность дата-центра превышает мощность гелиоэлектростанции, то электроэнергия будет потребляться напрямую инфраструктурой дата-центра. И тогда не придется производить развертывание дополнительных аккумуляторных батарей для хранения излишков электричества, требующих техобслуживания и периодической замены. Это повышает экономическую обоснованность создания локальной солнечной фермы. Подобный вариант подходящий для регионов с высокой ценой электричества из центральной сети и/или частыми перебоями в электроснабжении из-за которых операторы ЦОД вынуждены использовать дорогостоящие дизельные электростанции.

    Вариант 3 — построить локальную солнечную ферму в качестве основного источника электроэнергии



    Если же бюджет позволяет, а также имеется достаточного много свободного места рядом с ЦОД, всегда можно установить массив солнечных батарей. И такая ферма будет способна не только полностью удовлетворять потребности дата-центра в электричестве, но даже генерировать лишнюю электроэнергию. Эти излишки останутся на сохранении в аккумуляторных батареях, а использоваться они будут по ночам, когда КПД гелиоэлектростанции стремится к нулю.

    Такая частная локальная солнечная ферма, выступающая первичным источником энергии, сможет обезопасить ЦОД от перебоев в электроснабжении из центральной сети. Тут можно убить сразу двух зайцев — обеспечить резервный источник электричества и избавиться от необходимости ставить дизель-генераторы.

    Эффективность солнечных батарей в разы повысилась. Но даже в особенно солнечных регионах для поддержки одной стойки с 5 кВт нагрузки, потребуется массив солнечных батарей примерно на 39 кВт, который будет занимать почти 260 кв.м. И даже небольшой дата-центр на стоек 10 запросит массив солнечных панелей площадью в 2600 кв.м.

    Удачный опыт продемонстрировала компания eBay, которая построила дата-центр Topaz в Саут-Джордан (штат Юта, США). На крыше своего ЦОД они создали мощную солнечную ферму. Поскольку Topaz был первым персональным дата-центром eBay, компания не пожалела денег на его обустройство и модификацию. За соблюдение всех экологических стандартов ЦОД даже получил сертификат LEED Gold.



    Специалисты компании SPG Solar занимались размещением комплекса солнечных батарей. Солнечная ферма общей площадью до 6.7 тыс. кв.м. занимает почти всю крышу ЦОД. При этом общая генерирующая мощность составляет примерно 0.67 МВт (около 10% электроэнергии, которой достаточно для работы Topaz). Ежегодно солнечная ферма вырабатывает свыше 920 МВт-ч электроэнергии.

    Также и дата-центр IBM в городе Бангалор (Индия) располагает собственной солнечной фермой мощностью в 50 кВт. Генерируемое этой гелиоэлектростанцией электричество передается непосредственно на IT-оборудование внутрь серверной фермы, вместо того чтобы трансформироваться в переменный ток, а затем обратно в постоянный. Что помогает предотвратить 15% потери мощности.

    Основу вычислительной инфраструктуры индийского дата-центра составляют модифицированные машины из линейки мэйнфреймов System z. Все мэйнфреймы внутри дата-центра не только работают на солнечной энергии, но и охлаждаются с помощью воды (теплообменники подведены к каждому CPU), что способствует дальнейшему снижению энергопотребления.


    P.S. Мы проводим акцию специально для читателей Хабра. Пост с подробностями тут.
    • +11
    • 12,3k
    • 9
    ua-hosting.company
    470,38
    Хостинг-провайдер: серверы в NL / US до 100 Гбит/с
    Поделиться публикацией

    Комментарии 9

      0
      А что с ценами? Электричество по зелёному сертификату дороже обычного или дешевле?
      • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
          0
          Лет пять назад фотовольтаика было отнюдь не «зелёной» — на производство солнечных батарей затрачивалось больше электроэнергии, чем получившаяся батарея могла выработать за расчётный срок эксплуатации. Так что фотовольтаика — это скорее для автономности и уменьшения зависимости от цен на энергоносители.
          Намного выше КПД у солнечно-термических станций, когда массивом зеркал нагревают минеральное масло или иной теплоноситель, который кипятит воду, а получившийся пар крутит турбину вырабатывая электричество: en.m.wikipedia.org/wiki/Concentrated_solar_thermal — причём такому генератору не нужны дорогие и грязные в производстве и утилизации химические аккумуляторы для работы ночью.
          Но пока Китай и США субсидируют производство и использование солнечных батарей, почему не воспользоваться ситуацией?
            +1
            With current technology, photovoltaics recoups the energy needed to manufacture them in 1.5 to 2.5 years in Southern and Northern Europe, respectively.

            en.m.wikipedia.org/wiki/Photovoltaics

            ?
              +1
              Прогресс не стоит на месте!
              +2
              PV installations can operate for 100 years or even more[127] with little maintenance or intervention after their initial set-up, so after the initial capital cost of building any solar power plant, operating costs are extremely low compared to existing power technologies.

              en.m.wikipedia.org/wiki/Photovoltaics
            0
            Как сделать солнечные батареи экономически эффективными?
            Есть два способа:
            1. Снижать себестоимость производства — исследовать и применять новые, более экологичные технологии, материалы. За счёт увеличения объёмов производства снижать себестоимость. Увеличивать срок службы и надёжность.
            Данный способ тяжёл, поэтому движение в этом направлении медленное.

            2. Росчерком пера поднять тарифы на электроэнергию. Требуется: лист бумаги, ручка, СМИ.
            Это уже делается каждые год-полгода.

              0
              А я бы поспорил. Если речь идёт про Россию, то цены на электричество поднялись незначительно, на величину инфляции. А цены на батареи основных производителей (включая российских) поднялись более значительно: даже за 5 лет — примерно на 100%.
              Какая-то выгода могла бы быть, пока инфляция в России была на уровне почти 10%, а курс доллара при этом был стабилен.
              В США, если память не врёт, цены на электричество скачут вверх-вниз (вероятно, зависят от цен на энергоносители). Про остальные страны не скажу, не натыкался на открытую статистику.
              0
              ---Ежегодно солнечная ферма вырабатывает свыше 920 МВт-ч

              За весь год 920 МВт или в течении года каждый час по 920 МВт?

              Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

              Самое читаемое