Zasilanie i chłodzenie centrów danych: miliardy na sieci, kara 1,1 mln dolarów i 15-minutowy test na orbicie

Pieniądze są na przewody, nie na elektrownie. Departament Energii USA poinformował w tym tygodniu, że przeznaczy 5,25 mld dolarów na poprawę sieci. Z tego 1,9 mld dolarów to środki federalne, a 3,35 mld dolarów to współfinansowanie. Zapowiedź z 25 września opisał The Register. Resort oczekuje, że prace odblokują co najmniej 23 gigawaty dodatkowej mocy w 31 projektach w 26 stanach.

Większość tej mocy pochodzi z lepszego wykorzystania infrastruktury, która już istnieje. Program działa pod pełną skrótów nazwą: Speed to Power through Accelerated Reconductoring and other Key Advanced Transmission Technology Upgrades, czyli SPARK. Pieniądze federalne płyną w ramach Grid Resilience and Innovation Partnerships. Uczestnicy wymienią przewody lub przebudują ponad 1 500 mil linii przesyłowych. Wdrożą też technologie wzmacniające sieć: czujniki, urządzenia sterujące przepływem i narzędzia analityczne na 21 000 mil amerykańskiej sieci. Część projektów w regionach zagrożonych klęskami żywiołowymi zajmie się też ograniczaniem ryzyka pożarów.

Agencja twierdzi, że program poprawi niezawodność i obniży koszty energii elektrycznej dla około 100 mln Amerykanów.

Termin nie jest przypadkowy. The Register zauważył, że Moody's ostrzegł we wrześniu, iż budowa centrów danych postępuje szybciej, niż amerykańska sieć jest w stanie dodać potrzebną im moc. Moody's oczekuje, że zużycie energii elektrycznej przez centra danych w USA osiągnie 426 TWh do 2030 roku, czyli prawie dwukrotność poziomu z 2025 roku. Ta luka popchnęła operatorów w stronę małych reaktorów modułowych, energii geotermalnej i ponownego uruchamiania starzejących się elektrowni jądrowych. Producenci układów, w tym Nvidia, opowiadają się z kolei za centrami danych, które w szczycie zapotrzebowania mogą oddawać moc z powrotem do sieci.

New Jersey: rekordowa kara i 62 generatory

Tam, gdzie sieć nie dociera na czas, część operatorów sprowadziła własne źródła energii. 24 września Ars Technica podała, że New Jersey nakazało operatorowi jednego z największych planowanych centrów danych na wschodnim wybrzeżu zapłacić 1,1 mln dolarów kary. Powód: potajemne zainstalowanie i eksploatacja generatorów gazowych z naruszeniem stanowej ustawy o kontroli zanieczyszczenia powietrza.

Sprawa przeciwko DataOne zaczęła się od termowizyjnego nagrania z drona. Śledztwo The Guardian i Floodlight News z sierpnia wykazało, że w zakładzie w Vineland pracowało 45 z 62 generatorów gazowych, podała Ars Technica. Żaden z nich nie miał pozwoleń wymaganych dla generatorów o mocy 37 kilowatów i większej, choć pracowały z mocą 1 982 kW, ponad 50 razy powyżej stanowego limitu. Departament Ochrony Środowiska New Jersey twierdzi, że takie generatory emitują dwutlenek węgla, tlenki azotu, tlenek węgla i inne zanieczyszczenia spalania. Mogą nasilać astmę, wywoływać zawały serca i powodować przedwczesne zgony.

Komisarz DEP Ed Potosnak nazwał tę decyzję największą, jaką kiedykolwiek podjęto wobec centrum danych w New Jersey. Stwierdził, że centra danych nie będą budowane ani eksploatowane w tym stanie bezkarnie. DataOne ma 45 dni na wystąpienie o pozwolenia albo zaprzestanie działalności, ale może dalej używać silników, dopóki wniosek jest rozpatrywany. Firma powiedziała The New York Times, że nie zgadza się z karą i wystąpi o pozwolenia powietrzne dla tymczasowych generatorów. Dodała, że przechodzi na ogniwa paliwowe o niskiej emisji.

Mieszkańcy nie dają się przekonać. Nichole Gardner z lokalnej organizacji non-profit Sustain SJ powiedziała Ars, że kara jest niewystarczająca i kwotowo, i pod względem egzekwowania. Jej zdaniem zakład powinien zostać zmuszony do wstrzymania działalności w ciągu tych 45 dni. Tiffany Leone-Vespa, która mieszka w tej okolicy od 18 lat, zapytała Times, czym mieszkańcy oddychali od chwili, gdy generatory zaczęły pracować bez pozwoleń. Inny mieszkaniec, Steve Brown, określił to jako układ w stylu nie pytaj o zgodę, poproś o wybaczenie później. Dodał, że kara to i tak kropla w morzu dla firmy z kapitałem kilku miliardów dolarów.

Presja społeczna zmieniła już politykę stanu. Ars Technica podaje, że w New Jersey zaplanowano lub buduje się ponad 80 centrów danych. Stan niedawno uchwalił prawo kończące ulgi podatkowe dla centrów danych, odcinając deweloperów od funduszu, który oferował 250 mln dolarów zachęt.

Na orbicie, po 15 minut naraz

Niektóre odpowiedzi branży na ograniczenia w zasilaniu i chłodzeniu kierują się poza planetę. Pierwszy eksperymentalny satelita Google w ramach Project Suncatcher ma wystartować 1 października na pokładzie Falcona 9 firmy SpaceX, w ramach wspólnego lotu Transporter-18, podała Ars Technica 24 września. Satelita o nazwie MVP ma rozmiar mniej więcej lodówki i niesie cztery własne akceleratory AI TPU Google.

Jego panele słoneczne dostarczają około jednego kilowata mocy, według The New York Times, czyli mniej więcej tyle, ile potrzebuje kuchenka mikrofalowa albo suszarka do włosów. Tom's Hardware zauważa, że sprzęt odpowiada pojedynczemu serwerowi na Ziemi, a sam statek kosmiczny pochodzi od firmy Planet Labs zajmującej się obrazowaniem satelitarnym. Google planował wysłać dwa własne satelity w 2027 roku, ale zdecydował się przyspieszyć prace. Zamiast tego zintegrował swoje układy z satelitą, który Planet Labs już zbudował.

Chłodzenie jest trudną częścią. Ars Technica podaje, że konstrukcja Google wykorzystuje warstwę plastycznego materiału łączącego termicznie układy z aluminiowymi i miedzianymi rurami cieplnymi. Rury odprowadzają ciepło do radiatora, który wypromieniowuje je w kosmos. Taki system może pracować tylko w seriach po około 15 minut, po czym TPU muszą się wyłączyć i pozwolić radiatorom nadrobić zaległości. Tom's Hardware podaje ten sam limit czasu pracy. Zauważa przy tym, że sam satelita pozostanie na orbicie do sześciu lat, zanim spłonie przy ponownym wejściu w atmosferę.

Promieniowanie to drugi problem. Ars Technica zauważa, że może uszkadzać układy albo odwracać bity i psuć obliczenia. TPU to ten sam sprzęt, którego Google używa w serwerach na Ziemi, a nie części odporne na promieniowanie. Wibracje przy starcie i duże przeciążenia dodają kolejne ryzyko. Google uruchomi na satelicie modele Gemini do testów i oczekuje, że minie kilka lat, zanim Suncatcher przekształci się z projektu w produkt. James Manyika, starszy wiceprezes Google ds. badań, powiedział Times, że firma nie spodziewa się niczego użytecznie działającego w najbliższych latach. Porównał ten wysiłek do prac Google nad samochodem bez kierowcy, testowanym około 15 lat przed jakimkolwiek wdrożeniem.

Na Ziemi stary problem zostaje. Analiza Christophera Tozziego w Data Center Knowledge przekonuje, że większość centrów danych nie może działać wyłącznie na odnawialnych źródłach. Produkcja wiatru i słońca zmienia się z pogodą, energia geotermalna wymaga specjalistycznych instalacji i większych nakładów początkowych, a magazynowanie na dużą skalę jest drogie. Praktyczny skutek, pisze Tozzi, jest taki, że tradycyjna energia jest niemal zawsze potrzebna, by uzupełnić czyste źródła albo służyć jako rezerwa. Pozyskanie nawet 20 procent energii zakładu z OZE nadal obniża jednak emisje o odpowiednią wartość.