Олимпиада-2024 в Париже привлекла внимание не только зрелищными выступлениями спорстменов, но и некоторыми удачными технологическими разработками. Datacenter Knowledge сообщает, что значительную роль в этом сыграло решение, позволяющее нагревать бассейны за счёт «мусорного» тепла ЦОД.

Во время любой летней Олимпиады требуются большие энергетические ресурсы для обслуживания бассейнов. На текущей Олимпиаде в Париже главным таким объектом является Paris Olympic Aquatic Centre в Сен-Дени, который уже использует разнообразные экобезопасные решения. Тепло для подогрева воды в бассейнах поступает из открытого в 2023 году парижского ЦОД Equinix PA10. Это уже десятый дата-центр, построенный компанией во французской столице за последние 20 лет.

Источник изображения: Taiki Ishikawa/unsplash.com

Питание PA10 на 100 % компенсируется возобновляемой энергией, а сам он предлагает 5 тыс. м² места для колокейшн-клиентов (2250 серверных шкафов). ЦОД изначально задумывался и строился с прицелом на использование тепла его оборудования. В компании объявили, что бесплатно в течение 15 лет будут поставлять тепло зоне городского развития Plaine Saulnier, а также Olympic Aquatic Centre, где проходят многие олимпийские мероприятия в 2024 году. После окончания Олимпиады объект будет доступен для посещения всеми желающими. Помимо передачи тепла и «восстановления» воды, новый дата-центр имеет на крыше теплицу и улей.

PA10 будет генерировать 10 тыс. МВт∙ч тепла ежегодно, чего достаточно для обогрева более 1 тыс. домохозяйств. Контур внутренней системы охлаждения ЦОД имеет температуру 28 °C круглый год, но перед отдачей тепла наружу тепловые насосы повышают её до 65 °C. Горячая вода через теплообменник отдаётся местному оператору тепловых сетей. Если тепло никуда не передаётся, оно просто выбрасывается в атмосферу, — подчёркивают в компании. PA10 — один из нескольких проектов теплоотдачи, реализуемых Equinix.

Сейчас контракты на поставку тепла заключили три площадки, а первый такой проект был реализован в 2010 году в Хельсинки при сотрудничестве с поставщиком энергии Helen. Ещё один объект расположен в Торонто (Канада), где Equinix поставляет тепло из дата-центра TR5 IBX районной энергетической сети Markham District Energy для обогрева жилых объектов, отелей, больницы и торгового центра. Кроме того, многим местным зданиям поставляется и горячая вода. В компании заявляют, что все её новые ЦОД изначально рассчитаны на экспорт тепла — на пути к «экономике замкнутого цикла».

В целом тепло ЦОД пытаются применять по всему миру, в том числе в бассейнах и других водных объектах — от ближайшей Великобритании до, например, США. В прошлом месяце дело дошло даже до аквапарков — компания Aventuur получила разрешение на реализацию в Новой Зеландии проекта, обеспечивающего круглогодичный доступ к подогретым ближайшим ЦОД волнам.

Американская компания Aventuur получила одобрение проекта строительства в Новой Зеландии сёрфинг-парка, обогреваемого дата-центром. Как сообщает Bloomberg, новый парк обеспечит доступ любителям сёрфинга к тёплым волнам в любое время года.

Согласие на создание парка в Окленде дано Агентством по охране окружающей среды (Environmental Protection Agency). Помимо лагуны для водного спорта и ЦОД, оператором которого выступает Spark New Zealand, здесь же будет располагаться и солнечная электростанция для питания самого дата-центра и прочей инфраструктуры. Разрешение выдано новозеландской компании AW Holdings 2021, на 68 % принадлежащей Aventuur и на 25 % — местному девелоперу Mark Francis.

Источник изображения: Aventuur

Согласно оценкам, на строительство и развитие проекта уйдёт NZ$374 млн ($229 млн), а общий экономический эффект для Окленда оценивается в NZ$630 млн ($384 млн) в течение шести лет. Основанная в 2019 году Aventuur намерена строить аналогичные аквапарки по всему миру. Так, компанию уже выбрали для строительства сёрфинг-парка в Перте. Также у компании есть эксклюзивные права на внедрение ряда технологий в Северной Америке и Сингапуре.

Проект в Окленде реализуют на территории площадью 43 га к северу от города, там же будет расположен центр для тренеров, инфраструктура для посетителей и другие объекты. Солнечная электростанция площадью 7 га будет отвечать за питание прилежащих объектов, включая сам дата-центр, строительство которого планируется реализовать в несколько этапов до достижения ёмкость 40 МВт.

По мере роста энергопотребления ЦОД развиваются и решения, способные компенсировать ущерб окружающей среде. Network World сообщает, что компании Hewlett Packard Enterprise (HPE) и датская Danfoss запустили серию усовершенствованных модульных дата-центров, позволяющих использовать тепло, генерируемое в процессе их работы, в любых целях. За основу была взята система утилизации «мусорного» тепла, применяемая в штаб-квартире Danfoss в Дании.

По данным Международного энергетического агентства (IEA), к 2026 году ИИ-индустрия будет потреблять на порядок больше электроэнергии, чем в 2023 году. Дата-центры всегда вырабатывали много тепла, причём по мере роста вычислительных мощностей растёт и отдача тепловой энергии. Поэтому HPE и датская инжиниринговая компания Danfoss создали готовое решение в рамках HPE IT Sustainability Services — модульную систему Data Center Heat Recovery.

Решение включает модульный дата-центр HPE (Modular Data Center) — компактный контейнер с высокой плотностью размещения оборудования с прямым жидкостным охлаждением, который, как заявляют в HPE, может быть развёрнут практически везде и позволит снизить общее потребление энергии на 20 %. Danfoss же предоставила модули отбора тепла для его передачи ближайшим зданиям и промышленным объектам. Безмасляные компрессоры Turbocor повышают эффективность систем охлаждения ЦОД при оптимистичном сценарии на целых 30 %.

Источник изображения: Danfoss

Выгода для пользователей очевидна, говорят компании, поскольку захваченное тепло позволяет не генерировать его специально. В HPE даже предложили измерять сэкономленное тепло в «негаваттах», т.к. затраты на его генерацию в данном случае отрицательны. С учётом огромных объёмов потребляемого ЦОД электричества, экономия 30 % энергии может стать существенной.

Впрочем, технология имеет определённые ограничения и пригодится не всем. Если обогревать окружающие здания нет необходимости, то никакой экономии энергии и не будет. Подобные технологии уже активно применяют как в Северной Америке, так и в Европе и других регионах. Особенно эффективны они в странах с прохладным климатом. Впрочем, такие системы пока довольно дороги, а иногда и вовсе не имеют смысла по целому ряду причин, в том числе экономических.

Оператор ЦОД Equinix запускает программу передачи тепла сети дата-центров IBX в системы центрального отопления и сейчас находится в поисках партнёров, готовых принять это тепло. По данным Datacenter Dynamics, компания предлагает принять участие в проекте властям муниципалитетов, энергетическим компаниям и также операторам теплосетей в рамках программы Equinix Heat Export.

Как заявляют в Equinix, практически полезную передачу тепла возможно организовать только при сотрудничестве с операторами инфраструктуры, поставщиками энергии и местными властями — всё во имя блага людей и планеты, говорит компания. Впрочем, истинной причиной появления столь масштабной программы являются скорее законодательные инициативы в области экологии и устойчивого развития. К тому же ЦОД сейчас становятся всё более энергоёмкими и горячими из-за активного внедрения ИИ. Equinix заявила, что уже реализовала некоторые схожие проекты в области отопления во Франции, Финляндии, Германии, Ирландии, Швейцарии и Канаде.

Источник изображения: Equinix

Уже в следующем месяце Equinix начнёт экспортировать тепло из парижского ЦОД PA10, которое, в частности, направят в Олимпийский водный центр. В Канаде (Торонто) тепло ЦОД TR5 распределяется между многочисленными жилыми зданиями, а также ближайшей гостиницей, университетом и местным торговым центром. Кроме того, круглый год ЦОД обеспечивает многочисленные здания горячей водой при посредничестве партнёра Markham District Energy.

Системы рекуперации и утилизации избыточного тепла применяют atNorth, Google, Apple, Microsoft, Green Mountain, Amazon, JD.com, VodafoneZiggo, Penta Infra, nLighten, Digital Realty, Stack, Elisa и другие бизнесы, прямо или косвенно относящиеся к рынку дата-центров. Например, всё чаще тепло ЦОД используется для обогрева бассейнов, бань и даже аквапарков.

По данным Bloomberg, Google намерена потратить на расширение основного дата-центра в Финляндии €1 млрд ($1,1 млрд) — преимуществом ЦОД является его лёгкий доступ к «зелёной» энергии. Расширение позволит на четверть увеличить штат, наняв ещё 500 человек в этом и следующем годах.

ЦОД расположен в городе Хамина на южном побережье Финляндии. В регионе хорошо налажены поставки возобновляемой энергии, что вполне соответствует цели компании по полному переходу офисов и дата-центров на «зелёную» энергетику до конца текущего десятилетия.

IT-гигант развивает и сотрудничество с местной коммунальной компанией — тепло от работы ЦОД будет передаваться в местную систему отопления. Технология районного центрального отопления весьма популярна в этой части севера Европы. Если проект успешно реализуют, это будет способствовать и будущим инвестициям. По словам представителя Google, со временем новые площадки, возможно, будут строиться в местах, где легче использовать «мусорное» тепло дата-центров. В ходе пилотного проекта тепло коммунальной компании Haminan Energia Oy будет поставляться бесплатно.

Источник изображения: rivage/unsplash.com

Google — не первая технологическая компания, предлагающая тепло своих ЦОД местным поставщикам тепла в северных широтах. Например, Microsoft намерена обогреть теплом ЦОД в Дании до 6 тыс. домов. С той же целью тепло нескольких ЦОД применяется и в Стокгольме. При этом финский дата-центр Yandex почти восемь лет назад начал отапливать дома жителей Мянтсяля.

Кампус ЦОД ёмкостью 386 МВт и стоимостью около £3 млрд ($3,8 млрд), строительство которого планируется в графстве Линкольншир (Великобритания), должен стать источником тепла для не только для районной системы отопления, но и для подсобного тепличного хозяйства, передаёт Datacenter Dynamics.

Согласно заявке, строительство кампуса Humber Tech Park предполагается в поселении Южный Киллингхолм. Компания намерена получить разрешение на строительство объекта из трёх зданий общей площадью 278 тыс. м². ЦОД подойдёт для размещения ИИ-систем, хотя о том, какое именно оборудование будет использовано, пока не сообщается. На территории кампуса будет построена и новая электроподстанция для обеспечения потребностей оборудования и инфраструктуры в энергии.

Источник изображения: Markus Spiske/unsplash.com

Проект предполагает несколько вариантов утилизации «мусорного» тепла для повышения экологичности. Предложено уже традиционное подключение к локальной отопительной системе. Но план предусматривает и постройку комплекса теплиц площадью 27 тыс. м² для выращивания помидор. Ожидается, что подсобное хозяйство будет приносить до £3,5 млн ($4,43 млн) ежегодно. Тепло ЦОД в последние годы часто применяется для выращивания водорослей, овощей и рыбы, поэтому британский проект стал лишь одним из многих подобного типа.

Тепло расположенного в Бохуме (Германия) ЦОД планируется хранить в заброшенной шахте и в дальнейшем использовать в районной системе отопления. По данным Datacenter Dynamics, проект местного Рурского университета призван продемонстрировать потенциал теплоаккумулятора Mine Thermal Energy Storage (MTES). Проект финансируется в рамках поддерживаемой Евросоюзом схемы PUSH-IT, рассматривающей подземные объекты в качестве экоустойчивых хранилищ энергии.

Университет управляет собственной теплоэлектростанцией с 2019 года. Станция имеет два комбинированных тепловых/электрических модуля общей мощностью 9 МВт и три газовых котла с общей теплоотдачей 105 МВт. ТЭС не только обогревает университетский кампус, но обеспечивает энергией 5 тыс. квартир, 760 частных домов и 115 промышленных зданий. Оператором выступает Unique Wärme — совместное предприятие университета и коммунальной компании Stadtwerke Bochum, частично принадлежащей местным властям.

Источник изображения: Robert Thiemann/unsplash.com

При этом энергомодули расположены непосредственно над шахтой Мансфельд (Mansfeld) глубиной до 120 м, которая была закрыта в 1963 году. MTES позволит летом отправлять избыточное тепло дата-центра и других технических объектов университета в подземные глубины с помощью тепловых насосов. Там оно будет храниться в скважинах, откуда его по мере необходимости можно возвращать в систему отопления, когда спрос особенно высок, т.е. зимой.

MTES, как ожидается, может увеличить использование источников возобновляемой энергии и сгладить пиковые нагрузки в системе отопления в зимние месяцы. Это, в частности, приведёт к снижению углеродных выбросов и стоимости эксплуатации. По данным координаторов PUSH-IT, MTES пока находится на стадии разработки, а создание экспериментальных скважин предусмотрено осенью.

Похожий проект разрабатывается в стенах Эдинбургского университета, где «мусорное» тепло суперкомпьютерного ЦОД также предлагается сохранять в старой шахте до того, как использовать его для отопления местных домов. Такая схема позволит обогревать не менее 5 тыс. домов, если расчёты учёных подтвердятся. Впрочем, воду из подземных выработок можно использовать и просто для охлаждения дата-центров.

Французский оператор дата-центров Data4 совместно с Университетом Париж-Сакле (University of Paris-Saclay) работает над созданием прототипа установки, позволяющей использовать «мусорное» тепло ЦОД для генерации возобновляемой энергии. По данным Computer Weekly, получать её будут не напрямую, а с соблюдением «зелёной» повестки — из выращиваемой биомассы.

В последнее время операторы нередко используют тепло ЦОД для обогрева бассейнов или теплиц и, например, разведения рыб и отопления домов. Но Data4 с партнёрами ищут альтернативу в формате «циркулярной экономики». Уже подписано соглашение о сотрудничестве, в рамках которого будут проводиться эксперименты с переработкой углекислого газа путём выращивания водорослей. Исследование показало, что захват CO₂ в этом случае может быть в 20 раз эффективнее, чем у деревьев.

Полученная биомасса будет применяться для источников «циркулярной» энергии, а также производства продуктов для различных отраслей промышленности. Новый проект, по словам организаторов, является ответом на необходимость утилизации тепла дата-центров. Прототип решения успешно функционирует, так что оператор намерен вывести его на индустриальный уровень. Проект, как ожидается, поможет улучшить продовольственную и энергетическую безопасность региона. Однако это потребует системного подхода и сотрудничества всех игроков в регионе Эссон, где действует Data4.

Источник изображения: Zach Dyson/unsplash.com

Попытки конвертировать отходы в топливо и полезные продукты предпринимаются регулярно. В декабре 2023 года появилась новость о намерении Microsoft обеспечить питание ЦОД в Сан-Хосе, используя биогаз.

«Мусорное» тепло нового дата-центра Microsoft, строящегося в Дании, будет использоваться для отопления до 6 тыс. домов. Datacenter Dynamics сообщает, что ЦОД возводится в муниципалитете Хойе Таструп, расположенном в 25 км от Копенгагена — это один из трёх объектов, строящихся для зоны Azure, анонсированной ещё в 2020 году. Он должен заработать осенью этого года. Ещё два ЦОД возводятся в Роскилле и Кёге.

Тёплая вода от систем охлаждения дата-центра будет использоваться компанией VEKS, строящей районные системы отопления в окрестностях Копенгагена совместно с Høje Taastrup Fjernvarme (HTF). В VEKS и Microsoft рассчитывают, что первые «партии» тепла ЦОД смогут попасть к жителям во время отопительного сезона 2025–2026 гг. Дополнительно Microsoft пообещала создать парк отдыха.

Источник изображения: K B/unsplash.com

Строительство ЦОД в Хойе Таструпе Microsoft анонсировала и одобрила ещё в 2022 году, причём с самого начала планировалось использовать тепло, генерируемое ЦОД в качестве «побочного продукта». Правда, ЦОД обеспечивает лишь подачу тёплой воды температурой 20–30 °С, но HTF будет дешевле использовать тепловые насосы для её подогрева, чем нагревать изначально холодную воду. По данным VEKS, в т.н. «Большом Копенгагене» есть немалый потенциал для использования тепла ЦОД.

Занимающаяся пост-продакшном видео компания Dirty Looks перенесёт все вычисления в облако оператора Deep Green, чей микро-ЦОД занимается обогревом бассейна. Datacenter Dynamics сообщает, что речь идёт о водном парке развлечений в британском графстве Девон. Компания намерена в ближайшие пять лет охватить 1,5 тыс. бассейнов в Великобритании и довести суммарную мощность своих ЦОД до 300 МВт.

Deep Green известна передачей «мусорного» тепла HPC-серверов пользователям — компания бесплатно отдаёт его плавательным бассейнам, а вычислительные ресурсы продаёт по облачной модели при посредничестве сервис-провайдера Civo, который также сотрудничает с похожим на Deep Green стартапом Heata, предлагающим отапливать дома с помощью серверов.

Источник изображения: Thomas Park/unsplash.com

В Deep Green утверждают, что серверы дают 60 % необходимого бассейну тепла в городе Эксмут. Благодаря тому, что теперь можно надолго отключать бойлеры, работающие на ископаемом топливе, спортивный объект ежегодно будет экономить до £20 тыс., а заодно снизит углеродные выбросы на 28,5 т. Опробовав сервис, Dirty Looks подписала соглашение Deep Green на 18 месяцев. Заявляется, что аналогичные договоры смогут заключить и другие компании, ответственные за создание медиаконтента.

Источник изображения: Deep Green (via The Next Web)

Работа с видео всегда потребляет немало энергии, но не требует низкого уровня задержки, который нужен традиционным облачным сервисам, что позволяет использовать удалённые ЦОД. При этом в Deep Green заявляют, что обработка контента возможна и в реальном времени. А в Dirty Looks отметили экологичность подхода Deep Green.

Электричество, которое в противном случае всё равно применялось бы для нагревателей, можно использовать для вычислений, поэтому утилизация тепла ЦОД стала одной из ключевых элементов стратегий по обеспечению экобезопасности ряда стран. В частности, речь идёт о германском Законе об энергоэффективности (Energy Efficiency Act), а в Евросоюзе в целом — о Директиве по энергоэффективности (Energy Efficiency Directive). При этом на практике такие решения дороги, а то и бессмысленны.