Największe na świecie centrum danych zasilane z odnawialnych źródeł energii powstaje za kołem podbiegunowym. Korzystanie wyłącznie z „green data center” deklaruje Google. Swoje ośrodki pobierające prąd w 100 proc. z OZE budują Apple i Facebook. Czy ekologiczny trend na dobre dotrze do Polski? Lokalne firmy przyznają, że obecnie odnawialne źródła energii w centrach danych to rynkowa nisza, jednakże generalnie ograniczenie kosztów zużycia prądu stanowi priorytet, bo to najważniejsza pozycja po stronie wydatków. Jednocześnie trudno oszacować wielkość rynku związanego z oszczędzaniem energii, bo jest to integralna część inwestycji w placówkę przetwarzającą dane. Z reguły im większy ośrodek, tym większą wagę przywiązuje do ograniczenia kosztów prądu, bo wówczas efekt skali jest znaczący i zapewnia szybszy zwrot z inwestycji.

Bardzo ważnym parametrem stosowanym w centrach danych jest służący do oceny energooszczędności współczynnik PUE (Power Usage Effectiveness), a więc iloraz energii dostarczonej do centrum danych oraz wykorzystanej przez znajdujący się w nim sprzęt IT.

–?Data center budowane jeszcze 5 lat temu osiągały PUE na poziomie 1,75. Dziś inwestorzy coraz częściej wymagają sprawności na poziomie PUE 1,35, a nowoczesne instalacje umożliwiają uzyskanie PUE wynoszącego nawet 1,05 – wyjaśnia Grzegorz Niziński, Business Development Manager Data Center & Infrastructure, CDCP – Certified Data Center Professional w S4E.

Im niższy wskaźnik, tym mniej prądu potrzeba do schłodzenia serwera. Przykładowo parametr na poziomie niższym od 1,09 oznacza, że trzeba odebrać mniej niż 10 W ciepła wytwarzanego przez urządzenie pobierające 100 W. Przy idealnym wskaźniku 1,0 koszty chłodzenia są zerowe.

Ośrodki inwestują przede wszystkim w nowoczesne systemy chłodzenia, ponieważ mają one największy wpływ na pobór mocy. Nieefektywne systemy, np. starsze instalacje klimatyzacji, zwiększają koszty nawet o 40–50 proc. – szacują dostawcy. W polskich centrach danych zamiast działających non stop klimatyzatorów najczęściej wdrażane są instalacje korzystające z powietrza atmosferycznego (free-cooling), a rzadziej z wody lub innych płynów. Jednak niektórzy przekonują, że chłodzenie cieczą to rozwiązanie przyszłości i warto się w nim wyspecjalizować. Według firmy konsultingowej Sorell Engineering do 2022 r. zmieni się podejście do odprowadzania ciepła z serwerów w centrach
przetwarzania danych.

–?Jesteśmy przekonani, że w najbliższym czasie zapotrzebowanie na technologię liquid cooling wzrośnie. Rola tradycyjnej klimatyzacji przy planowaniu infrastruktury jest dziś redukowana praktycznie do minimum. Od 2010 r. wszystkie nowe centra danych OVH są pozbawione klimatyzacji – mówi Robert Paszkiewicz, dyrektor sprzedaży w OVH.

 

Francuska firma korzysta obecnie głównie z chłodzenia wodnego. Łączy chłodzenie cieczą (70 proc.) z obniżaniem temperatury serwerów za pomocą zewnętrznego powietrza (30 proc.). Innym sposobem są inwestycje w zasilanie awaryjne, w tym wykorzystanie UPS o wysokiej sprawności (do 98 proc.). Uzyskuje się oszczędności dzięki zastosowaniu rotacyjnych UPS (moduły przełączają się w stan czuwania przy niskim obciążeniu) jednocześnie z zasilaczami awaryjnymi bazującymi na mechaniźmie podwójnej konwersji (prostownik – akumulator – falownik).

Kolejnym obszarem wdrożeń jest wykorzystanie energii cieplnej, którą wytwarzają urządzenia stojące w centrum danych. Przykładowo w jednym z ośrodków Beyond.pl służy ona do ogrzewania biura. Nie zawsze jednak są możliwości wprowadzenia rozwiązań, które zapewnią oszczędzanie energii w już istniejących obiektach. Dotyczy to na przykład budynków czy pomieszczeń, które zostały adaptowane na centra danych. Wiele zależy od konkretnej lokalizacji – niezbędna jest umiejętność fachowej analizy związanych z nią możliwości.

–?Trudno znaleźć elementy do poprawy, jeśli centrum danych oferuje tylko lub głównie usługi kolokacji sprzętu klienta. Znacznie więcej można zdziałać, jeśli ośrodek dostarcza usługi chmurowe – twierdzi Sławomir Kozłowski, dyrektor centrum przetwarzania danych Exea.

Specjaliści podkreślają, że oszczędności energii należy szukać głównie w infrastrukturze IT obiektu. Chociażby, jak sugeruje Adam Dyszkiewicz z Fujitsu, przez zastosowanie macierzy all-flash albo serwerów, które mogą pracować w wysokiej temperaturze, co umożliwia zmniejszenie wydatków na zasilanie i odbiór ciepła.

Zdaniem specjalistów

Cezary Gutowski, kierownik wsparcia sprzedaży, IT Division, APC by Schneider Electric

 Ze względu na duże straty energii, związane ze źle zaprojektowaną infrastrukturą chłodzącą i zasilającą w centrach danych, co obserwujemy na całym świecie, zdecydowanie najważniejszą inwestycją podnoszącą energooszczędność są systemy chłodnicze. Kluczową kwestią jest sposób ich instalacji. Jest kilka zasad: nie powinno się instalować źródła chłodzenia zbyt daleko od urządzeń, ciepłe i zimne strumienie powietrza nie mogą się ze sobą mieszać, a chłodne powietrze powinno mieć zapewniony swobodny przepływ. Kiedy systemy IT będą skonsolidowane w jak najmniejszej liczbie szaf oraz usytuowane w pobliżu instalacji odprowadzania ciepła, ich efektywność znacznie wzrośnie.

Marcin Zmaczyński, dyrektor regionalny Aruba Cloud w Europie Środkowo-Wschodniej

 Zapotrzebowanie na energooszczędność jest coraz większe, bo ceny prądu ciągle rosną. Na naszym rynku głównym obszarem inwestycji są rozwiązania związane z odzyskiwaniem ciepła i chłodzeniem, np. stworzenie obiegu zamkniętego i systemy chłodzenia cieczą. Projekty związane z energią odnawialną w centrach danych w Polsce dopiero raczkują, bo u nas wciąż bardziej opłaca się kupować prąd z tradycyjnych źródeł, niż inwestować w zieloną energię. Możliwe, że to się zmieni, bo Unia Europejska prawdopodobnie będzie zachęcać do stosowania zielonej energii poprzez regulacje prawne i dopłaty.

Michał Semeniuk, Sales Manager EMEA, Delta Electronics

Projektując nowe ośrodki lub modernizując istniejące, szczególną uwagę zwraca się na wybór UPS-a, który gwarantuje najwyższą sprawność w jak najszerszym zakresie obciążenia. Współczynnik ten na poziomie 96,5–98 proc. w trybie online jest dzisiaj standardem. Różnica w sprawności UPS-ów starych, np. 10-letnich, i nowych to 6–10 proc. Jeśli weźmie się pod uwagę wymianę jednostki o mocy 500 kVA, stopa zwrotu z inwestycji wyniesie ok. 5 lat.

 

Wśród innych koncepcji cięcia wydatków na energię jest m.in. zasilanie data center nie z sieci elektrycznej, lecz za pomocą turbiny gazowej, z wykorzystaniem gazu z ogólnie dostępnej instalacji. To jednak wciąż margines zastosowań.

 

Źródła odnawialne – to już działa

W światowych centrach danych, zwłaszcza tych usytuowanych w słonecznych strefach geograficznych, używa się już na dużą skalę ogniw fotowoltaicznych (PV) do generowania energii. U nas ta technologia dopiero raczkuje, choć pojawiły się już pierwsze wdrożenia. Przykładowo swoją farmę fotowoltaiczną zbudowało 3S Data Center. Dostawca ten wykorzystuje poza tym bezpośrednią linię średniego napięcia z elektrowni zasilanej metanem górniczym, a dodatkowo uruchamia własną instalację trigeneracyjną (jednocześnie wytwarza prąd, a także chłodzi lub grzeje – w zależności od potrzeby). Pojawiły się już również niewielkie instalacje wspomagające zasilanie serwerowni czy małego centrum danych. W polskich warunkach PV może służyć jako uzupełniające źródło zasilania, głównie wiosną i latem.

Jak przyznaje prezes 3S Data Center Zbigniew Szkaradnik, skala tych przedsięwzięć jest na razie skromna. Niewykluczone jednak, że ze względu na coraz większy nacisk na ekologię w przyszłości pojawią się regulacje prawne zachęcające do stosowania „zielonej energii” w większym stopniu, co przyspieszyłoby rozwój tego rynku. Już obecnie w ramach programów unijnych firmy mogą uzyskać dofinansowanie m.in. na budowę, rozbudowę oraz modernizację urządzeń służących do produkcji energii elektrycznej z odnawialnych źródeł (nawet do 85 proc. kosztów).

Przedstawiciele S4E, dystrybutora systemów PV, przekonują, że to opłacalna inwestycja. Można ją przeprowadzić zarówno w już istniejącym obiekcie, jak i nowym, aczkolwiek każdy projekt należy wycenić indywidualnie. Wiele zależy od umiejscowienia paneli. W Polsce optymalny jest kierunek południowy i kąt nachylenia ok. 30 st. Według danych S4E z modułów PV o powierzchni 10 mkw. można wygenerować ok. 1000 kWh/1 kWp w ciągu roku. A zatem instalacja o mocy 40 kWp wyprodukuje ok. 40 tys. kWh rocznie, korzystając z paneli o powierzchni ok. 400 mkw.

Zdaniem integratora

• Marek Laskus, Data Center & Renevable Energy Consultant w EIP

Integratorom, którzy nie mają doświadczenia w zakresie wdrożeń w centrach danych, trudno będzie wejść na ten rynek. Jeżeli jednak integrator ma klienta zainteresowanego budową czy modernizacją centrum danych albo serwerowni (a wiadomo, że pozyskanie klienta jest najważniejsze), powinien nawiązać współpracę z firmą doświadczoną w tym zakresie. W ten sposób metodą małych kroków może poszerzać kompetencje.

Co do rozwiązań z zakresu oszczędzania energii to w centrach danych najczęściej stosuje się chłodzenie powietrzem (free cooling). Zastosowanie innych systemów, w tym wodnych, jest rzadko spotykane. Nie przypominam sobie również, by klienci z własnej inicjatywy interesowali się odnawialnymi źródłami energii, aczkolwiek w ciągu paru lat zbudowaliśmy już kilka instalacji fotowoltaicznych w data center. Służą one jako dodatkowe źródło zasilania – dostarczają 30–40 proc. mocy. Trzeba mieć świadomość, że z budową takich systemów wciąż wiążą się duże koszty: np. instalacja na 1 MW mocy to wydatek rzędu 4–5 mln zł, co nawet po uwzględnieniu dofinansowania związanego z OZE oznacza, że inwestycja zwróci się po wielu latach. Obserwujemy jednak coraz większe zainteresowanie OZE wśród firm z sektora MŚP, dysponujących małymi centrami danych i serwerowniami, gdzie koszt instalacji jest odpowiednio niższy, więc łatwiejszy do zaakceptowania. Szybciej widać wymierne korzyści finansowe.

 

Integratorzy: niezbędne doświadczenie

Operatorzy centrów danych do projektowania infrastruktury służącej oszczędzaniu energii często wykorzystują własnych fachowców oraz specjalistów ich producenta. Zwykle projekty są przygotowywane na etapie planowania obiektów. Integratorzy mogą natomiast zajmować się wdrożeniami, chociaż niektórzy są wyspecjalizowani w pracach projektowych. Powinni jednak mieć doświadczenie w obsłudze i budowie centrów danych. Potrzebują także wsparcia specjalistów, którzy prawidłowo policzą koszty inwestycyjne i operacyjne dla takich ośrodków.

–?Bardzo ważną rzeczą jest porównanie długookresowych kosztów użytkowania i ocena czasu zwrotu z inwestycji w alternatywne rozwiązania energooszczędne – zauważa Grzegorz Niziński.

Jego zdaniem niezbędne do prawidłowej realizacji projektu jest powierzenie doboru rozwiązań firmie mającej doświadczenie w budowie centrów danych i posiadającej specjalistów o kompetencjach potwierdzonych odpowiednimi certyfikatami, np. BICSI-DCDC (Data Center Design Consultant).

Przy doborze instalacji fotowoltaicznej pierwszym i najważniejszym krokiem jest przeprowadzenie szczegółowego audytu energetycznego, uwzględniającego dobowe zapotrzebowanie na energię elektryczną potrzebną do pracy serwerów, oświetlenia oraz systemów chłodzenia.

–?Posiadając te dane oraz informacje o nasłonecznieniu w danej szerokości geograficznej, można w optymalny sposób dobrać system fotowoltaiczny – twierdzi Przemysław Sulkowski, Project Manager, Energy Solutions Team w S4E.

Niezbędna jest również ścisła współpraca integratorów z zarządcami centrów danych, ponieważ bardzo dobra znajomość obiektu i jego funkcjonowania jest kluczowa, aby wybrać odpowiednie rozwiązanie i poprawnie je wdrożyć. W ramach takiej kooperacji firma projektowa musi mieć wiedzę z zakresu implementacji konkretnego systemu, natomiast centrum danych powinno zapewnić odpowiedni nadzór nad prowadzonymi pracami i testami. Bez dobrej współpracy z zarządzającymi integratorom trudno będzie również ocenić, czy zmiany przyniosą klientowi realne oszczędności.

–?Dla przykładu zmiana jakiegoś elementu infrastruktury według producenta spowoduje obniżenie kosztów energii o 3 proc. w skali roku, jednak wydatki na serwis lub specyficzne materiały mogą wywołać odwrotny skutek: w postaci wzrostu całkowitych kosztów funkcjonowania obiektu – podsumowuje Sławomir Kozłowski.