امروز اهمیت مراکز داده در بهبود عملکرد کسب‌وکارها بر کسی پوشیده نیست. با این حال، سطح بالای مصرف انرژی مرکز داده سبب شده است که استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر، جزئی حیاتی از استراتژی‌‌های توسعه مراکز داده بزرگ باشد. برای مثال، اپل، گوگل و متا تا سال 2020 به صفر خالص (عدم انتشار دی‌اکسید کربن) رسیده بودند. بزرگان حوزه فناوری متعهد شده‌اند که تا سال 2030 فقط از انرژی‌هایی با منشأ پاک در تمام فعالیت‌ها استفاده کنند. شرکت‌های محلی نیز تحت فشار سازمان‌های دولتی و جوامع خود هستند تا فعالیت‌های خود را در چارچوب اهداف توسعه پایدار تنظیم کنند. بویژه، شرکت‌های بزرگی مانند گوگل و آمازون فقط با آن دسته از شرکت‌های محلی همکاری می‌کنند که رد پای کربن قابل قبول و عملکرد بهتری در کاهش انتشار کربن داشته باشند.
در مسیر پایدارسازی مصرف انرژی مرکز داده
برای رسیدن به اهداف انرژی بدون کربن، بسیاری از صاحبان مراکز داده وارد مسیر انعقاد قراردادهای بلندمدت با تأمین‌کنندگان انرژی‌های تجدیدپذیر شده‌اند. حتی شرکت‌های بزرگی وجود دارند که اقدام به ساخت نیروگاه‌های انرژی تجدیدپذیر کرده‌اند، زیرا قیمت این نوع انرژی از انواع دیگر بالاتر است. برای نمونه در بریتانیا، آمازون از یک مزرعه بادی حمایت مالی کرد تا قرارداد خرید تمام 50 مگاوات برق تولیدی آن را به امضا برساند.
با این حال، اگر قرار باشد منبع انرژی فقط از انواع تجدیدپذیر باشد، چنین اقداماتی کافی نخواهند بود. اولین مشکل در این راستا، نوسان در تولید و تأمین این انرژی‌هاست. انرژی خورشیدی فقط در طول روز تولید می‌شود و نیروی باد به آب‌وهوای منطقه بستگی دارد، بنابراین منابع سوخت فسیلی در غالب اوقات مکمل انژی‌های تجدیدپذیرند تا قطعی برق باعث مختل‌شدن سیستم نشود. شرکت‌هایی هستند که تأمین 24 ساعته برق از مسیر تجدیدپذیر را برای مشتریان خود متعهد می‌شوند. با این حال، برای بستن چنین قراردادهایی رقم‌های نجومی را پیشنهاد می‌دهند، زیرا فناوری ذخیره‌سازی کنونی بسیار گران‌قیمت است.
برای نمونه، شرکت‌هایی که از سیستم تولید انرژی بادی و خورشیدی همراه با ذخیره در باتری‌های یونی استفاده می‌کنند، هر مگاوات ساعت برق را 200 دلار می‌فروشند. راهکارهای ذخیره‌سازی طولانی‌مدت که انرژی هیدروژن و آمونیاک سبز را در باتری‌ها بکار می‌برند، این قیمت را به کمتر از 100 دلار می‌رسانند، اما فعلا این فناوری‌ها در مراحل اولیه از توسعه هستند. همچنین، بسیاری از شرکت‌های ارائه‌دهنده خدمات مرکز داده از ژنراتورهای دیزلی برای پشتیبانی از سیستم در زمان قطعی برق استفاده می‌کنند، زیرا انواع لیتیوم یونی بسیار گران‌قیمت هستند.
همه این موارد چالش‌زا، فرصت‌هایی را برای سرمایه‌گذاران تعریف می‌کنند. بسیاری از شرکت‌های محلی ارائه‌دهنده خدمات ابری، توان یا دانش یا سرمایه لازم را برای تولید انرژی‌های تجدیدپذیر در اختیار ندارند. سرمایه‌گذاران می‌توانند در زمینه تأمین و ذخیره انرژی وارد شوند و چالش کنونی را به ظرفیتی در سودآوری تبدیل کنند. حتی می‌توان سرمایه‌گذاری در ایجاد نیروگاه‌های انرژی تجدیدپذیر را مدنظر قرار داد که خود نوعی امتیاز برای تأمین انرژی مصرفی کنسرسیوم‌هایی از شرکت‌های کوچک و فعال در صنعت مرکز داده است.
دیگر ظرفیت‌ها شامل سرمایه‌گذاری در تحقیق و توسعه و فناوری‌های مرتبط با تولید انرژی پایدار و پاک، کشف منابع جدید و شیوه‌های جدید در ذخیره انرژی است. افزون بر این، سرمایه‌گذاری‌ها می‌توانند توسعه و بهینه‌سازی خود مراکز داده را هدف قرار دهند.
خنک‌سازی و مصرف انرژی
بروز تغییرات اقلیمی و تشدید رخدادهای آب‌وهوایی غیرقابل پیش‌بینی، فشار برای کربن‌زدایی از فعالیت‌های مراکز داده و ابررایانه‌های قدرتمند، فرصت‌های سرمایه‌گذاری جدیدی در فناوری‌های مرتبط با خنک‌کننده‌ها و افزایش بهره‌وری انرژی را برای مراکز داده تعریف می‌کنند.
برای کارامد بودن فرایندها، تجهیزات مرکز داده که غالبا از هزاران سرور تشکیل شده‌اند به خنک‌سازی مداوم نیاز دارند. درواقع، ظرفیت و قابلیت‌های یک مرکز داده ارتباط مستقیمی با کیفیت خنک‌سازی آن دارد؛ هرچقدر امکان بیشتری در استفاده از سرورها در فضای کمتر باشد، بهره‌وری آن مرکز نیز بیشتر خواهد بود. بنابراین، خنک‌سازی کارامد، اهرم مهمی در سودآوری مراکز داده است. بویژه، سرمایش نزدیک به 40 درصد از مصرف انرژی در مراکز داده را به خود اختصاص می‌دهد و هزینه‌های مرتبط با خرابی تجهیزات مرکز داده، کانون اصلی هزینه‌های نگهداری و تعمیر هستند.
در یک دهه گذشته، فناوری خنک‌سازی این زیرساخت‌ها پیشرفت‌های فوق‌العاده‌ای داشته است. اکثر مراکز داده سیستم‌های قدیمی شبیه تهویه مطبوع خود را، که تمام فضای مرکز را خنک می‌کنند، با روتورداینامیک‌هایی جایگزین کرده‌اند که بیشتر بر سینی‌ها و کانون اصلی تولید گرما تمرکز دارند: به این صورت که گرمای حاصل از فعالیت سرور ابتدا با فن‌هایی از آن دور می‌شوند و سپس با آب یا خنک‌سازهای دیگر خنک می‌شوند.
با افزایش دمای هوا در بیشتر نقاط جهان، نیاز به اتخاذ تمهیدات جدید در کنترل گرمای زیرساخت‌های صنعتی بالا گرفته است؛ برای مثال گوگل و اوراکل سال 2022 را با چالش‌های شدید و مکرر در کنترل گرمای مراکز داده سپری کردند.
همچنین، قدرت محاسباتی بالاتر و تراشه‌های الکترونیکی جدید، با افزایش چگالی توان، نیاز بیشتر به سیستم‌های خنک‌کننده را نتیجه داده‌اند. در طول شش تا هفت سال گذشته، چگالی توان (معیاری برای تشخیص قدرت پردازش و میزان مصرف انرژی) تجهیزات محاسباتی دو برابر شده است و همچنان در حال افزایش است. اکنون، میزان چگالی توان یک قفسه در یک مرکز داده پیشرفته بیشتر از 20 تا 30 کیلووات است. بخصوص وقتی دسترسی به فضای موردنیاز برای زیرساخت‌های مرکز داده محدود باشد، استفاده از تجهیزات با قدرت پردازش و مصرف بالاتر اجتناب‌ناپذیر است.
مراکز داده باید انرژی را بسیار بهینه‌تر از همیشه مصرف کنند. اثربخشی مصرف برق (PUE)، مقدار برقی که تجهیزات محاسباتی در یک مرکز داده استفاده می‌کنند نسبت به کل انرژی مصرفی آن، به میزان قابل‌توجهی نسبت به سطوح مصرفی در سال 2007 کاهش یافته، اما نرخ بهبود در چند سال گذشته دچار رکود شده و دیگر پیشرفت نمایی و قابل‌توجهی در این مورد دیده نمی‌شود. حتی ابرشرکت‌ها با بزرگ‌ترین مراکز داده نیز برای افزایش بهره‌وری با مشکل مواجه شده‌اند: میزان PUE گزارش شده از مراکز داده گوگل در هفت سال گذشته نزول بسیار کند و نگران کننده‌ای داشته است.
برای مقابله با این چالش‌ها (رکود به وجود آمده در بهبود مصرف انرژی)، شرکت‌ها در حال توسعه و بکارگیری چند فناوری هستند که از آن‌جمله می‌توان به خنک‌کننده غوطه‌ور، هوش مصنوعی و یادگیری ماشین و استفاده از گرمای تلف‌شده اشاره کرد. با این حال، شکاف بزرگی همچنان وجود دارد که نیاز به سرمایه‌گذاری در تولید فناوری‌های مرتبط با این چالش‌هاست. در بسیاری از موارد، همکاری در سراسر زنجیره ارزش احتمالا یک الزام است: برای مثال، خنک‌سازی کامل که متناظر با آن سرورها در یک خنک‌کننده غوطه‌ور می‌شوند، به تغییراتی شاخص در نحوه بسته‌بندی تراشه‌ها، شکل قفسه‌ها، چیدمان، تجهیزات جانبی، سیستم‌های MEP و حتی طراحی ساختمان نیاز دارد. یک سرمایه‌گذار، برای مثال، می‌تواند به شکل عمودی و با ادغام اجزای زنجیره ارزش در شرکت‌های تولیدکننده فناوری‌های خنک‌سازی و سازندگان تراشه‌های الکترونیکی، نقشی شاخص در بهبود وضعیت مصرف برق مراکز داده داشته باشد.
منبع: Mckinsey
