На серверную инфраструктуру и СХД приходится наибольшая доля энергопотребления ЦОДов и их физической площади. Они же обладают и наибольшим потенциалом для повышения энергоэффективности и сокращения занимаемой площади.
Фокус борьбы за энергоэффективность сместится на ИТ
В какой-то степени ЦОДы стали жертвами собственного успеха. Их быстрый рост означает столь же быстрый рост энергопотребления и увеличение нагрузки на энергосети. Большая часть ЦОДов сосредоточена в мегаполисах и вокруг них, что обостряет проблему роста энергопотребления.
В 2010-х гг. в области энергоэффективности были достигнуты значительные успехи, о чем свидетельствует снижение среднего по отрасли значения PUE, но сегодня этот процесс затормозился. Создавать надежную и энергоэффективную инфраструктуру по конкурентоспособной цене становится все сложнее, даже без учета необходимости взаимодействовать с местными органами власти, регулирующими органами и общественностью по вопросам использования энергии и воздействия на окружающую среду.
Однако до сих пор работа по повышению энергоэффективности практически не затрагивала ИТ-системы. Часто проблема заключается в недоиспользовании ресурсов: просчеты в планировании приводят к тому, что спрос на расширение ЦОДов сохраняется даже тогда, когда подготовленные вычислительные мощности еще доступны.
Несмотря на растущие затраты и ужесточение требований к экологичности и энергоэффективности (ЭиЭ), ИТ-вендоры по-прежнему проявляют мало интереса к этой теме. Но в условиях ограниченной доступности электроэнергии на ключевых рынках ЦОДов, а также высоких цен на электроэнергию и растущего давления, обусловленного законодательством в области ЭиЭ, необходимо более серьезно подходить к энергопотреблению ИТ-систем. В частности, нужно стремиться использовать меньшие количества серверов и систем хранения при той же рабочей нагрузке.
Эксперты Uptime определили четыре ключевых фактора, которые будут влиять на повышение энергоэффективности ИТ-систем:
- сопротивление строительству новых ЦОДов со стороны местных органов власти;
- ограниченная доступность мощностей электросетей для поддержки развития ЦОДов;
- ужесточение регулирования в области ЭиЭ и более строгие требования к отчетности;
- высокие затраты на электроэнергию.
Муниципалитетам и поставщикам коммунальных услуг необходимо снизить требования
Опасения по поводу дефицита электроэнергии и земельных участков привели к тому, что с 2019 г. расширились ограничения на строительство новых ЦОДов (см. таблицу). Вмешательство местных органов власти и поставщиков коммунальных услуг обычно проявляется в ужесточении процедур подачи заявок, требований к энергоэффективности, а в некоторых случаях в прямом отказе в новых подключениях к электросетям для крупных проектов. Эти ограничения привели к дорогостоящим задержкам реализации цодовских проектов и к отмене некоторых из них.
Примеры ограничений на строительство ЦОДов, наложенных с 2019 г.
Новый генеральный план развития Франкфурта (объявлен в 2022 г.) – ключевого финансового центра и центра обмена трафиком – предусматривает переход к высокоплотному и многоэтажному строительству только энергоэффективных ЦОДов. Дублин (Ирландия) и округ Лаудон (Северная Вирджиния, США) являются двумя знаковыми примерами регионов, где энергетические компании временно приостановили или ограничили новые подключения из-за дефицита генерирующих или передающих мощностей. Устранение этих ограничений, вероятно, займет несколько лет. Ряд операторов ЦОДов как в Дублине, так и в Лаудоне отреагировали на эти проблемы, подыскав места для своих объектов за пределами мегаполисов.
Новые правила ЭиЭ
После многолетних обсуждений с основными заинтересованными сторонами власти начали требовать улучшения эффективности и отчетности в вопросах ЭиЭ для ЦОДов. Ключевой пример – пересмотренная директива ЕС по энергоэффективности (EED), которая направлена на снижение как потребления энергии, так и выбросов углерода.
Этот регламент (вступил в силу в начале 2023 г.) устанавливает новые, подробные требования к отчетности и заставит операторов ЦОДов повышать их энергоэффективность и публиковать соответствующие показатели. В ЕC также приняли законы, которые обязывают регулируемые организации начиная с 2025 г. ежегодно сообщать о рисках, связанных с изменением климата, их потенциальных финансовых последствиях и воздействии на окружающую среду. Это затронет и ряд ЦОДов.
Аналогичные инициативы появляются в США, например, в опубликованном в сентябре 2022 г. отчете Управления по политике в области технологий и науки Белого дома о климатических и энергетических последствиях развития криптоактивов в США. Разрабатывается дополнительное законодательство, которое касается обычных ЦОДов и подготавливает почву для введения в следующие три-пять лет регулирования, аналогичного EED.
Действующее и разрабатываемое регулирование в основном сосредоточено на ограничении выбросов ЦОДами (системами электропитания и охлаждения) парниковых газов. Хотя определения и показатели остаются расплывчатыми, очевидно, что регулирующие органы ЕС намерены расширить сферу такого контроля, включив в него и эффективность ИТ.
Дорогая энергия – навсегда
Текущие энергетические кризисы в Великобритании, Европе, других странах и регионах маскируют некоторые фундаментальные энергетические тенденции. Цены на энергоносители и, следовательно, на электроэнергию находились на восходящей траектории еще до начала конфликта на Украине. Оптовые форвардные цены на электроэнергию резко выросли как на европейском, так и на американском рынках – еще в 2021 г.
Рост цен на электроэнергию определяется рядом тенденций:
- сохраняющаяся зависимость мировой экономики от нефти и газа (и продолжающееся увеличение потребления);
- недостаточные инвестиции в мощности по производству ископаемого топлива, в то время как альтернативные низкоуглеродные инфраструктуры по производству и хранению энергии пока только разрабатываются;
- гигантское наращивание мощностей нестабильной альтернативной энергетики (в основном ветровой и солнечной), чего нельзя сказать про устойчивую низкоуглеродную генерацию;
- рост спроса на электроэнергию, обусловленный экономическим ростом и электрификацией транспорта и промышленности.
Базовая энергия становится дороже, в том числе из-за развития нестабильной альтернативной энергетики. Независимо от того, сколько источников энергии ветра и солнца (или даже гидроэлектростанций) подключено к энергосети, для гарантированной надежности и доступности ее работа должна полностью поддерживаться устойчивыми источниками генерации: атомными, угольными и все чаще газовыми электростанциями.
Однако популярность возобновляемой энергии (и низкие эксплуатационные расходы) означают, что парк традиционных электростанций работает на пониженной мощности, а все большее их число выводится в режим резерва. Электросетевым операторам – и в конечном счете потребителям – приходится оплачивать содержание этой избыточной мощности, чтобы гарантировать надежную работу энергосистем.
Энергопотребление ИТ-систем необходимо ограничить
Вопросы высоких цен на электроэнергию, отчетности по выбросам углерода и эффективности долгое время относились в основном к инженерной инфраструктуре ЦОДов. Однако в этой области сделан практически максимум, и дальнейшие усилия приносят все меньше выгод.
В то же время поставщики ИТ-оборудования и ИТ-специалисты имеют немалые возможности повысить энергоэффективность. Оптимизация конфигурации ИТ-оборудования, динамическая консолидация рабочей нагрузки и управление энергопотреблением (включая переход в энергосберегающие режимы, регулирование/ограничение мощности и т.п.) – все это обеспечит существенное повышение энергоэффективности. Тому же будут способствовать большая утилизация ресурсов серверов и использование присущих серверному оборудованию функций эффективности.
Это не просто теоретические рекомендации: операторы веб-систем и облачные провайдеры активно их используют. Нет никаких причин, по которым другие организации не могли бы перенять некоторые из таких практик. В эпоху все более дорогих и дефицитных энергоресурсов, а также растущего давления со стороны регулирующих органов ИТ-руководителям будет все труднее отклонять призывы участвовать в битве за повышение энергоэффективности.
- Как новые, так и реконструируемые ЦОДы сталкиваются с более жесткими требованиями со стороны местных органов власти, а также с ограничениями доступа к энергоресурсам, особенно в традиционных агломерациях дата-центров.
- Более строгие правила ЭиЭ заставят ИТ обеспечивать более высокую энергоэффективность. Еще один важный фактор – ценовое давление, которое вряд ли ослабеет даже в долгосрочной перспективе.
- Недоиспользуемые и неэффективно используемые серверы остаются одной из ключевых причин низкой энергоэффективности. Решение проблемы значительно повысит этот показатель.
Энди Лоуренс, исполнительный директор по исследованиям;
Ронда Асьерто, вице-президент по исследованиям;
Дэниел Бизо, директор по исследованиям;
Оуэн Роджерс, директор по исследованиям в области облаков;
Жаклин Дэвис, аналитик-исследователь;
Макс Смолакс, аналитик-исследователь;
Ленни Саймон, старший научный сотрудник;
Дуглас Доннеллан, старший научный сотрудник, Uptime Institute Intelligence
Печатается с разрешения Uptime Institute.