Pamięć masowa-plus-solarna dla centrów danych: nie jest to prosty przełącznik

W miarę jak centra danych rosną pod względem wielkości i złożoności, dostarczanie im taniej i niezawodnej energii nigdy nie było tak pilne. Gerhard Salge, dyrektor ds. technologii w Hitachi Energy, jednostce japońskiego konglomeratu Hitachi, rzucił światło na związek między energią odnawialną a działalnością centrów danych, zauważając, że choć jest to technicznie wykonalne, sukces wymaga starannego planowania, odpowiedniej infrastruktury i holistycznego podejścia.

„Kiedy patrzymy na to, co dzieje się w sieciach, okazuje się, że odnawialne źródła energii są aktywnym elementem po stronie wytwarzania energii, a centra danych są aktywnym elementem po stronie popytu” – Salge powiedział magazynowi pv. „Oprócz tego potrzebny jest wymiar elastyczności, do którego potrzebujemy miejsca do przechowywania i siatki, która również tutaj może aktywnie działać, aby połączyć wszystkie te elementy”.

Według Salge kluczem są aktywne sieci, a nie systemy pasywne, które po prostu reagują na warunki. W obliczu większej liczby odnawialnych źródeł energii, zmieniających się wzorców popytu, nowych centrów obciążenia i opcji magazynowania, takich jak baterie i istniejące obiekty, takie jak elektrownie szczytowo-pompowe, kluczowa jest aktywna koordynacja tych zasobów w celu utrzymania bezpieczeństwa dostaw, jakości energii i optymalizacji kosztów.

„Kiedy jednak mówimy o wpływie i korelacji między odnawialnymi źródłami energii a centrami danych, zawsze należy wziąć pod uwagę pełny zakres elastyczności systemu elektroenergetycznego wszystkich elementów-po stronie popytu, po stronie wytwarzania, po stronie magazynowania i aktywnej sieci pomiędzy nimi” – stwierdził, zauważając, że słabe lub przeciążone sieci nie spełnią tego celu.

Centra danych AI
Salge ostrzegł, że nie wszystkie centra danych są takie same. „Istnieją konwencjonalne centra danych i centra danych AI” – powiedział. „Konwencjonalne centra danych to zasadniczo systemy-o dużym obciążeniu, z pewnymi wahaniami w górnej części. Zawierają wiele procesorów obsługujących żądania-z wyszukiwarek i innych aplikacji-, więc obciążenie jest rozłożone stochastycznie pomiędzy nimi. Tworzy to podstawowe obciążenie z przypadkowymi wzlotami i upadkami, co jest typowym schematem obciążenia konwencjonalnego centrum danych”.

Z kolei obciążenia AI w dużym stopniu opierają się na procesorach graficznych lub akceleratorach AI, które w sposób ciągły zużywają znaczną ilość energii. W przeciwieństwie do konwencjonalnych centrów danych, centra danych AI często działają przy stałym dużym obciążeniu, czasami bliskim maksymalnej wydajności przez długie okresy.

„Centra danych AI szczególnie dobrze radzą sobie z przetwarzaniem równoległym” – wyjaśnił Salge. „Tak wiele z nich jest uruchamianych w tym samym czasie w ramach tego samego wzorca popytu, co powoduje wzrost i spadek profilu popytu i są one całkowicie równoległe”.

Wahania te stanowią wyzwanie zarówno dla zasilania, jak i jakości napięcia i częstotliwości podłączonej sieci. „Musisz zatem transportować moc czynną z systemu magazynowania energii lub superkondensatora na zapotrzebowanie centrum danych AI. A to musi naprawdę obejmować kontrolę mocy czynnej centrum danych. Potrzebna jest interakcja między jednostką magazynującą a centrum danych AI, aby zapewnić moc czynną lub ją później pochłonąć, gdy wartość szczytowa spadnie. Można to również osiągnąć za pomocą superkondensatora”.

Baterie mogą przechowywać znacznie więcej energii niż superkondensatory, ale te drugie mogą częściej przechowywać mniejszą energię. „Jeśli jednak umieścisz akumulator mniejszy niż obciążenie i naprawdę będziesz musiał rozładować całą jego pojemność, bateria nie wytrzyma zbyt długo w centrum danych, ponieważ częstotliwość tych impulsów jest tak wysoka, że ​​bateria starzeje się bardzo, bardzo szybko, więc superkondensatory mogą wytrzymać więcej cykli” – podkreślił Salge.

Zauważył również, że zarówno akumulatory, jak i superkondensatory to dojrzałe technologie, ale optymalna konfiguracja-jednej, drugiej lub kombinacji tradycyjnych kondensatorów-zależy od wielkości magazynu, liczby szaf, poziomów napięcia i ogólnego projektu systemu.

Zarządzanie impulsami szkoleniowymi AI

Salge podkreślił znaczenie przestrzegania kodeksów sieci w różnych lokalizacjach geograficznych. „Musisz stać się dobrym obywatelem systemu elektroenergetycznego” – powiedział. „Musisz współpracować z lokalnymi przedsiębiorstwami użyteczności publicznej, aby mieć pewność, że nie naruszasz przepisów sieciowych i nie zakłócasz powrotu centrum danych do sieci. Dobrym sposobem na osiągnięcie tego, gdy źródła odnawialne i centra danych są wspólnie-zarządzane dostawami energii odnawialnej już na terenie centrum danych. Co więcej, posiadanie-rozbudowanej sieci, która będzie dopasowana do przyszłości, jest wyraźną zaletą. Ponieważ masz znacznie więcej tych elementów elastyczności i aktywnych elementów do zarządzania pamięcią masową i integracją odnawialnych źródeł energii oraz do zarządzania dynamicznymi obciążeniami centra danych.”

Jeśli sieć nie będzie dostosowana do przyszłości-z nowoczesnym, aktywnie działającym sprzętem, operatorzy odczują znacznie większe obciążenie. „Zamiast tego dzięki holistycznemu planowaniu można nawet wykorzystać część elastyczności centrum danych jako funkcję, którą można kontrolować i reagować na zapotrzebowanie” – powiedział Salge, dodając, że operatorzy centrów danych mogą koordynować impulsy szkoleniowe AI do okresów, gdy system zasilania ma większą dostępną moc. To sprawia, że ​​centrum danych stanowi przewidywalne i kontrolowane zapotrzebowanie, obciążające sieć dopiero wówczas, gdy jest ona przygotowana.

„Podsumowując, jeśli chodzi o wykonalność techniczną: tak, jest to możliwe, ale wymaga odpowiedniej konfiguracji” – powiedział Salge.

Ekonomiczna wykonalność
Z ekonomicznego punktu widzenia Salge uważa, że ​​energia słoneczna i wiatrowa pozostają najtańszymi źródłami energii, nawet jeśli uwzględni się elastyczność sieci niezbędną do integracji ich z centrami danych. Energia słoneczna jest najszybciej wdrażana, wiatr dobrze ją uzupełnia, a oba rozwiązania można skalować równolegle.

„Każdy wzrost zapotrzebowania na centra danych wymaga inwestycji, czy to w odnawialne źródła energii, czy w energię konwencjonalną. Ekonomia zależy od rynku, a mechanizmy rynkowe, regulacje i techniczne planowanie sieci są ze sobą powiązane, wpływając na przepływ energii, ceny i stabilność systemu” – powiedział.

„Zalecamy programistom, aby od początku współpracowali ze wszystkimi zainteresowanymi stronami-dostawcami usług użyteczności publicznej, dostawcami technologii i planistami-, aby zapewnić niezawodność, przystępność cenową i akceptację społeczną. Holistyczne planowanie pozwala uniknąć reaktywnych poprawek i prowadzi do lepszych-terminowych wyników” – podsumował Salge.