لا يمكن إجراء مقايضات في كفاءة استخدام الطاقة بين الاستثمار في مصادر الطاقة المتجددة مثل الطاقة الكهروضوئية لخفض الانبعاثات وإدارة الكثافات الأعلى على مستوى الرفوف، مما يعني أنه سيُطلب من المشغلين بشكل متزايد التوفيق بين استراتيجيات الاستدامة المتعددة.
يقول ستيف كامبل فيرغسون، القائد العالمي للتصميم في NTT Global Data Centers، إن الاستثمار بشكل أكبر في مصادر الطاقة المتجددة بمفرده لن يخفف من أي حاجة متزامنة للمضي قدماً كثافات أو الاستثمار في تبريد أكثر كفاءة.
“إن تكنولوجيا المعلومات، في دوري، عبارة عن سخان كهربائي كبير. ومن الواضح أن السخان الكهربائي الأكثر كثافة يسبب مشاكل أخرى، ولكن هذا كل ما يتعلق بالارتباط بالطاقة الشمسية،» يشير كامبل فيرغسون.
سوف يستمر تربيع الدائرة في التراجع والنظر إلى ما يحدث في مجال شراء الطاقة، ومزيد من الاستثمار في تقنيات أخرى لكفاءة الطاقة، مثل الرفوف المبردة بالسوائل وما إذا كانت هناك حاجة عادةً إلى تصميمات غامرة أو مباشرة للرقائق. وهذا خاصة وأن التبريد السائل يمكن أن يفيد مشاريع طموحة أخرى في وقت لاحق، مثل التدفئة المركزية.
تتعدد الاعتبارات
ويوافق برونو بيرتي، نائب الرئيس الأول لإدارة المنتجات العالمية في مراكز البيانات العالمية لشركة NTT، على أن التبادل الحراري عالي الكثافة والتبريد المتقدم سيظل مطلوبًا لتحقيق الكفاءة والتحركات الفعالة من حيث التكلفة. مثل زيادة درجات الحرارة المحيطة. على سبيل المثال، في حين أن الكثافات الأعلى على الحامل قد تحتاج إلى مساحة أقل، إلا أن هناك حاجة إلى مساحة أكبر للطاقة الشمسية في الموقع، كما يشير.
لأسباب متعددة، مقابل الإنفاق المباشر الأكبر على الطاقة الشمسية، ينصب التركيز الأكبر لشركة NTT على تطوير النظام البيئي لشراء الطاقة لتلبية الطلب على مصادر الطاقة المتجددة.
“[Increasing power demand] “إن ذلك يدفعنا حقًا إلى تسريع شراء المزيد من تلك المصادر المتجددة، لأن التزامنا بغض النظر هو أن نكون متجددين بنسبة 100٪ ومساعدة عملائنا على الوصول إلى هناك لأنهم يطالبون بذلك أيضًا،” يؤكد بيرتي.
توضح هيلين مونرو، رئيسة قسم البيئة والاستدامة في شركة بولسانت، أن الطاقة الكهروضوئية الموجودة على الأسطح لا يمكنها عادةً توفير سوى “جزء صغير” من الطاقة التي يحتاجها مركز البيانات: “بالنسبة لإعادة تأهيل المبنى الحالي، تكون الطاقة المنتجة أقل مما يمكن تجنبه من خلال استثمارات مماثلة. في أعمال كفاءة الطاقة.”
يحتاج توليد الطاقة في الموقع إلى القرب من نوع ما من ترتيبات الأسلاك الخاصة، مثل بناء مزرعة للطاقة الشمسية أو طاقة الرياح يمكن توصيلها مباشرة.
وتحقيق استهلاك 24x7x365 من الطاقة الخالية من الكربون (CFE) لا يمكن تحقيقه باستخدام الطاقة الكهروضوئية وحدها – اليوم، ستحتاج إلى الجمع بين الطاقة الشمسية وطاقة الرياح المتقطعة، وتخزين البطاريات، والتحميل الأساسي مثل الطاقة الحرارية الأرضية وطاقة الرياح. النووية. ولهذا السبب يبحث المشغلون كثيرًا عن اتفاقيات شراء الطاقة (PPAs) لتمويل مشاريع تطوير محددة للطاقة المتجددة في منطقة ما أو حتى في بلد ما، كما يقول مونرو.
وتقول: “إننا نشهد أيضًا ابتكارات مثل دهانات “السقف البارد” وألواح التبريد الإشعاعية التي تزعم أنها توفر ما يصل إلى ثلاثة أضعاف الطاقة التي تولدها الألواح الشمسية لنفس المنطقة”. “يمكن أن تلعب الطاقة الكهروضوئية الموجودة على السطح دورًا، ولكنه دور صغير وليس الأكثر تأثيرًا حاليًا.”
يقول جاي ديتريش، مدير أبحاث الاستدامة في Uptime Intelligence: الكمبيوتر الأسبوعية أن Uptime نفسها لا تحتوي على بيانات حول مقدار الطاقة الشمسية التي تستهلكها صناعة مراكز البيانات، ومع ذلك تشير الأبحاث إلى أن استخدام الطاقة الشمسية آخذ في الارتفاع في مراكز البيانات، مع انخفاض تكلفة السعة المركبة لكل كيلووات (كيلوواط) خلال الفترة 2021-2022.
مباشر أو مالي اتفاقات الشراكة بين القطاعين العام والخاص هي وسيلة شائعة لمراكز البيانات لمطابقة استخدام الكهرباء مع الطاقة الشمسية لتقليل انبعاثات الكربون الإجمالية، بدلاً من الاستثمار مباشرة في الطاقة الشمسية، لمجموعة من الأسباب. وفي الواقع، تعد مراكز البيانات حاليا من بين أكبر المشترين لاتفاقيات شراء الطاقة – على الرغم من ارتفاع الطلب وارتفاع أسعار الفائدة، كما يقول.
“[However] ويحذر ديتريش من أن هذه الترتيبات تختلف على نطاق واسع، وغالباً ما تكون معقدة للغاية، وتحمل مخاطر مالية كبيرة.
إن إضافة الألواح الشمسية إلى سطح مركز البيانات لن يغطي سوى 5-20% من الطلب على الطاقة، ويجعل المبنى أثقل كثيرًا، مما يزيد من المخاطر الهيكلية ومخاطر الحرائق. وفي الوقت نفسه، تكون كثافة الطاقة الشمسية منخفضة ومخرجها متقطعًا، مما يعني أنه قد تكون هناك حاجة إلى “مساحة كبيرة جدًا من المساحة الخارجية” من أجل نشر عملي وفعال من حيث التكلفة.
يرتفع الإنتاج من الصفر في الصباح، ويهبط إلى الصفر في المساء، ويختلف خلال النهار بسبب الغطاء السحابي أو الدخان أو عوامل أخرى – دون أن ننسى أن “القوى والعوامل” الأخرى التي يمكن أن تكون خاصة بالمرافق، بما في ذلك قوى السوق وقضايا سلسلة التوريد. تتمتع كل هذه الأمور بإمكانية توقع محدودة وستحد عادةً من الميزة الناتجة عن تركيب معين لأي نظام تكنولوجي أو بنية تحتية.
ومع ذلك، يظل الاستثمار في مصادر الطاقة المتجددة أمرا ملحا
حتى الآن، يعتبر العديد من المشغلين أن مخاطر نشر الطاقة الشمسية في الموقع غير مقبولة، ومن المرجح أن يظل هذا هو الحال في المستقبل المنظور، وفقًا لتحليل Uptime. لكن ديتريش يسارع أيضًا إلى إضافة أن الاستثمار في مصادر الطاقة المتجددة، بما في ذلك الطاقة الشمسية، يظل أمرًا ملحًا بشكل متزايد لأسباب عديدة غير مرتبطة بشكل مباشر بفعالية استخدام الطاقة (PUEs) أو كثافات الحامل.
لذلك، يبدو أن مراكز البيانات يجب أن تستمر في النظر في جميع زوايا الهجوم عندما يتعلق الأمر باستثمارات غرفة الخادم لتحقيق أهدافها المتعلقة بالطلب على الطاقة والاستدامة.
ويشير ديتريش إلى أنه يمكن للموقع أن يعمل بكفاءة نسبية، مع معدل استهلاك طاقة أقل من 1.2 ومتوسط استخدام لمعدات تكنولوجيا المعلومات يصل إلى 50%، ومع ذلك يمكن تشغيله بالكامل باستخدام الطاقة المولدة من الوقود الأحفوري.
ويقول: “إن كون مركز البيانات موفرًا للطاقة لا يعني بالضرورة أنه منخفض الكربون أو صديق للبيئة – والعكس صحيح”. “يمكن للمشغل تشغيل منشأة بشكل غير فعال، مع ارتفاع مستوى استخدام الطاقة (PUE)، أو متوسط استخدام منخفض لمعدات تكنولوجيا المعلومات، ومع ذلك يتم تشغيله بواسطة شبكة محلية تستخدم حصريًا مزيجًا من طاقة الرياح والطاقة الشمسية والطاقة الكهرومائية والطاقة المولدة من الطاقة الحرارية الأرضية.”
وفي الوقت نفسه، قامت شركة SCC، مزود الحلول الكبير في المملكة المتحدة، بتعديل 737 كيلووات من الذروة (kWp). الطاقة الشمسية المثبتة على السقف في مركز بياناتها الرائد في برمنجهام، بالشراكة مع شركة كونراد للطاقة “التي تمولها بشكل أساسي”، كما يقول بول ساوثهول، رئيس الاستدامة والمشاريع في مجموعة ريجبي الأم.
ويؤكد أن الشركة قامت حتى الآن بتقديم هدفها المتمثل في صافي الانبعاثات الصفرية لعام 2050 إلى عام 2042، ولكنها تتطلع إلى الجمع بين مجموعة من المبادرات والنظر في جميع الخيارات في محاولة لتحقيق أهدافها بشكل أسرع.
ويضيف ساوثهول: “تعد الطاقة الشمسية في مركز البيانات جزءًا من ذلك، إلى جانب تشغيل وبناء منشأة جديدة للتجديد وإعادة التدوير خارج الحرم الجامعي قليلاً، وقمنا بتركيب مضخة حرارية، في محاولة لتجنب الغاز”. “على الرغم من أن المواعيد النهائية للغاز قد تم تأجيلها للتو.”
يقول Alex Groves، قائد صافي الطاقة في شركة SCC، إنهم وضعوا أكبر عدد ممكن من الألواح الشمسية على السطح، ولكن لا يوجد فائض في الشبكة: “سيتم استهلاك 100٪ مما يتم توليده في الموقع”.
ويضيف جروفز: “هناك هدفان آخران على الأقل للمباني الأخرى، والتي ستكون عبارة عن منشآت مماثلة الحجم. وفي المجموعة الأوسع، هناك فرص أخرى ربما تصل إلى حوالي خمسة ميجاوات [MW]، تشابك الاصابع.”
ويتزايد مطالبة العملاء في القطاع العام بتحركات أكبر نحو الاستدامة والكفاءة، مع الحفاظ على حساسية التكلفة ويتطلبون درجة عالية من المرونة. على العموم، يعني ذلك “المشاركة والإدارة والتحسين” بالإضافة إلى العمل على تحسين الاستخدام الشامل وكذلك لتلبية أهداف الطلب والاستدامة أيضًا، كما يقول.
“لقد قمنا بمشاريع لتحسين استخدام المروحة مما أدى إلى توفير طاقة أكبر مما تولده الألواح الشمسية. إن الطاقة التي لا تستخدمها ولا تهدر تستحق الكثير مما يمكنك توليده مصادر الطاقة المتجددة“، يقول غروفز.
يجب أن تتطابق نقاط الاتصال في الأماكن الصحيحة، مع مراعاة أي آثار سلبية – مثل عدد أيام حمل الكهرباء الفعلي للمبنى التجاري. ويشير إلى أنه حتى لو كان لديك سقف كبير للطاقة الكهروضوئية، فإن حسابات الاسترداد تصبح “مشكوك فيها بعض الشيء” إذا لم تستخدم كل الطاقة المولدة في الموقع.
ونتيجة لذلك، تبحث شركة SCC باستمرار عن كيفية العمل بشكل أفضل وتحسين “لعبتها” فيما يتعلق بكفاءة الطاقة والانبعاثات، باستخدام طاقة أقل. “لدي الكثير من التطلعات. يقول غروفز: “أود أن أغطي موقف السيارات بالطاقة الشمسية، وهو أمر مكلف بعض الشيء”.
ويؤكد ديتريش من Uptime أن هناك حاجة إلى تقنيات وتصميمات جديدة لرفع مستوى كفاءة الصناعة “بطريقة كبيرة” – خاصة بالنسبة للمرافق الموجودة في المناطق التي لا تتوفر فيها استراتيجيات استخدام الطاقة المنخفضة مثل تبريد الهواء مجانًا.
ويقول: “هناك حاجة ماسة إلى هذه الإنجازات والتوسع في توليد الطاقة الخالية من الكربون للمساعدة في مكافحة أزمة المناخ، لكنها لا تعتمد على بعضها البعض”. “الحالة هي نفسها بالنسبة لتكوينات كثافة الحامل.”
احتواء الممر الساخن والبارد لا ينبغي نسيانها أيضًا بالنسبة لتكنولوجيا المعلومات ذات الكثافة العالية. زيادة الفرق في درجة الحرارة في عملية التبادل الحراري يمكن أن يؤدي إلى زيادة كفاءة نظام التبريد. ويشير إلى أن استخدام هذه الأنواع من أنظمة التبريد يمكن أن يقلل من استهلاك الطاقة وانبعاثات الكربون المرتبطة بها.
ومرة أخرى، لا يوجد سوى عدد قليل من الطرق المختصرة للوصول إلى مراكز البيانات الفعالة من حيث التكلفة، وانخفاض الانبعاثات، وكفاءة استخدام الطاقة.
