Энергоэффективность ЦОДа: больше, чем PUE

Множащееся количество дата-центров и вал спроса на высокопроизводительные вычисления, в том числе для систем искусственного интеллекта, неуклонно увеличивают долю сектора ЦОДов в структуре мирового энергопотребления, и по прогнозам, в обозримом будущем рост этой доли не просто продолжится, но и ускорится. Так, по данным МЭА, начиная с 2017 г. потребление электроэнергии ЦОДами в мире повышалось примерно на 12% в год – более чем в четыре раза быстрее, нежели потребление электроэнергии в целом. Если в 2024 г. энергопотребление ЦОДов составило 415 ТВт•ч (около 1,5% всего мирового потребления), то к 2030 г. оно достигнет примерно 945 ТВт•ч.

Разумеется, потребление электроэнергии наращивают не только ЦОДы, но и промышленные предприятия, транспортная отрасль, социальные учреждения, домохозяйства и пр. И это еще больше обостряет ситуацию. При этом производство электроэнергии увеличивается намного медленнее, чем спрос на нее, – ввод новых генерирующих объектов занимает годы и требует огромных инвестиций. 

Есть проблема и с источниками энергии. Возобновляемые источники пока не в состоянии удовлетворить все потребности, а использование невозобновляемых ресурсов в некоторых регионах (в первую очередь в странах Евросоюза) противоречит требованиям законодательства в плане стремления к «нулевым» выбросам. 

Электроэнергия не единственный ресурс, спрос на который со стороны ЦОДов растет. С каждым годом увеличивается потребление воды, что в ряде регионов уже вызывает конфликты с местными сообществами. В таких условиях актуальным становится вопрос рационального расходования энергии на всех уровнях, в том числе в ЦОДах.

Для оценки энергоэффективности ЦОДов традиционно используется показатель PUE (Power Utilization Efficiency), утвержденный консорциумом The Green Grid (TGG) еще в 2007 г. PUE определяется как отношение всей потребляемой ЦОДом энергии к энергии, потребляемой ИТ-оборудованием. Как изначально считал TGG, идеальный с точки зрения энергоэффективности ЦОД будет иметь PUE менее 1,25, оптимальный – 1,25–1,43, хороший – 1,43–1,67. В 2024 г. глобальный среднегодовой PUE, по данным Uptime Institute, составлял 1,56. Отметим, что с 2014 г. этот показатель изменяется незначительно (рис. 1). Такая стабильность, говорят эксперты Uptime Institute, мешает замечать достижения флагманских ЦОДов, у которых среднегодовой PUE значительно ниже. Например, в России у ЦОДа MOS5 компании IXсellerate среднегодовой PUE менее 1,3. Петербургский ЦОД Xelent в 2018 г. сообщал о PUE, равном 1,29. PUE дата-центров «Дубровка 3» и «Берзарина 1.4» компании Selectel составляет 1,25 и 1,15–1,2 соответственно.

Хотя PUE до сих пор позиционируется как метрика, позволяющая сравнивать энергоэффективность ЦОДов, она имеет свои ограничения и полной картины не дает. Так, в ней не учитываются источники энергии, водопотребление, климатические особенности (в жарких странах затраты на охлаждение больше, поэтому и показатель PUE ЦОДов в этих регионах выше), уровень устойчивости (избыточность электрических и охлаждающих систем), углеродные выбросы.

Для более объемной оценки энергоэффективности дата-центров TGG разработал целый ряд не зависящих друг от друга метрик, которые рассчитываются по отношению к годовому количеству энергии, потребляемой ИТ-оборудованием ЦОДа:

В 2016 г. право собственности на эти метрики было передано Международной организации по стандартизации (ISO). Сейчас они включены в стандарт ISO/IEC 30134-1: 2016.

В феврале 2025 г. TGG представил окончательную версию новой комплексной метрики DCRE (Data Center Resource Effectiveness), цель которой – интегрировать все ранее разработанные метрики в единую целостную систему на основе эффективности использования и взаимосвязи ресурсов, потребляемых ЦОДами. 

В текущей (первой) редакции доступен подсчет DCRE с учетом таких факторов, как PUE, климатическая зона, а также WUE и WUI (Water Usage Impact), которые учитывают потребление воды, в том числе водную нагрузку в районе, где расположен ЦОД. В следующих редакциях в метрику будут добавлены коэффициенты ERE, CUE, уровень устойчивости, использование возобновляемой энергии, а также пространства (Space Usage, SpUE – площадь, отведенная для ИТ-оборудования) и, наконец, эффективность собственно рабочей ИТ-нагрузки (IT Work Capacity, ITWC). Как заявляют в TGG, в итоге именно ITWC станет «краеугольным камнем» DCRE.

Сейчас DCRE имеет пять уровней (0–4). Нулевой – базовый – уровень соответствует параметру PUE как наиболее привычному. На каждом следующем уровне при расчете показателя DCRE во внимание принимаются дополнительные факторы. Так, на первом уровне добавляется WUE, на втором – влияние на водные ресурсы конкретной местности, на третьем – учет климатической зоны и, наконец, на четвертом – источники водных ресурсов, используемых в ЦОДе. Ознакомиться с подробной методикой подсчета коэффициента можно на сайте TGG, там же доступен калькулятор метрики.

Подход операторов к энергоэффективности ЦОДов и законодательные требования в этом вопросе очень неоднородны и сильно зависят от региона. Рассмотрим ситуацию в России и Евросоюзе.

 

В России вопросы энергоэффективности дата-центров регулируются, по большому счету, только здравым смыслом и коммерческими интересами операторов ЦОДов и цодостроителей. Рациональное расходование энергии – это прямая экономия средств, так что экономическая составляющая здесь своего рода двигатель прогресса. 

При этом ряд экспертов придерживается мнения, что для российских ЦОДов рациональное расходование энергии не есть сверхзадача. Так, по словам Дениса Горяченкова, директора департамента системной интеграции и энергетических решений компании ДКС, в России нет глобальной задачи экономии электроэнергии. Ее на всех хватает. Да, распределена энергия по стране неравномерно, где-то наблюдается ее избыток, а где-то недостаток, что требует дополнительного регулирования. Но в целом с энергоресурсами в стране проблем нет. Энергия «стоит адекватных денег, и ее много», – указывает Д. Горяченков. 

Если же рассматривать энергоэффективность шире и в связке с экологичностью (и, следовательно, считать не только PUE, но и все остальные коэффициенты), то эта тема (возможно, пока) для России абсолютно неактуальна. «Сколько раз мы слышали, что ЦОДом можно обогревать сам ЦОД, еще какие-то здания, помидоры выращивать, но за все 15 лет работы на рынке ЦОДов я так ни одного дата-центра с цветником на крыше не видел», – говорит Д. Горяченков.

Справедливости ради отметим, что в ряде реализуемых сейчас в России проектов создания ЦОДов «зеленая» составляющая присутствует. Например, избыточное тепло, выделяемое ЦОДом, который строит в «ИТМО Хайпарке» компания ОБИТ, планируется направить на обогрев вертикальных ферм. Однако, во-первых, надо дождаться запуска ЦОДа (его должны открыть в сентябре 2025 г.), а во-вторых, это своего рода показательный проект, но никак не мейнстрим.

Совсем иначе обстоит дело в европейских «недружественных» странах. После того как они прекратили сотрудничество с Россией, средние цены на электроэнергию для коммерческих пользователей там выросли, по данным Eurostat, примерно вдвое. В 2024 г. цену на электроэнергию удалось стабилизировать, но поскольку количество энергии на европейском рынке ограничено, вопрос энергоэффективности, особенно для таких крупных потребителей, как ЦОДы, остается принципиально важным. Энергоэффективность теперь не вопрос выбора или коммерческой целесообразности, а показатель, находящийся на особом контроле государства. Причем речь идет о потреблении не только электроэнергии, но и всех ресурсов. 

Так, чтобы не допустить роста энергопотребления в европейских странах, Еврокомиссия в 2023 г. приняла директиву по энергоэффективности (European Energy Efficiency Directive, EEED). В 2024 г. в рамках директивы была утверждена новая схема отчетности для всех европейских дата-центров мощностью более 500 кВт. Операторы ЦОДов должны будут сообщать о таких параметрах, как площадь помещения, установленная мощность, объемы данных, энергопотребление, PUE, температурный режим, утилизация отходящего тепла, использование воды и возобновляемых источников энергии.

Как рассказал Алексей Солдатов, генеральный директор группы компаний «Филанко», в ходе тренинга «Электрические и механические системы ЦОД», проведенного АНО КС ЦОД в марте 2025 г., если традиционно показателем энергоэффективности ЦОДа является параметр PUE, рассчитанный для объекта, то в Европе считают PUE в целом для локации, где расположен ЦОД. А это налагает на дата-центр совсем иные обязательства по использованию ресурсов, а также по отведению тепла. ЦОД рассматривается не только как центр хранения и обработки данных, но и как генератор тепла, которое будет использоваться в дальнейшем – для обогрева помещений, для нужд сельского хозяйства и т.д. Это принципиально иной подход к проектированию. 

Вот данные лишь о нескольких новых проектах строительства ЦОДов в Западной Европе за 2024 г.: теплая вода, отводимая от ЦОДа Microsoft в Дании, будет служить для обогрева 6 тыс. домов. Для тех же целей будет использовано тепло ЦОДа Tet в Саласпилсе, двух ЦОДов Telecentras в Вильнюсе, ЦОДа NTT в Германии (рис. 2) и ЦОДа Nebius (ранее принадлежал «Яндексу») в финской Мянтсяля. 

 

Такая ситуация, полагает А. Солдатов, по всей видимости, приведет к тому, что уже на горизонте пяти лет отрасль ЦОДов в Европе будет развиваться путем, совершенно отличным от того, по которому идут страны, имеющие достаточное количество энергии или доступные энергоносители, например, природный газ.

***

Методы оценки энергоэффективности дата-центров меняются – комплексный подход здесь неизбежен. К этому ведут нормативные требования, экономические и энергетические факторы, развитие технологий и рост отрасли ЦОДов. В разных регионах изменения происходят и будут происходить с разной скоростью, но вектор очевиден.

Заметили неточность или опечатку в тексте? Выделите её мышкой и нажмите: Ctrl + Enter. Спасибо!

<< Предыдущая статья   Вернуться к содержанию   Следующая статья >>