Сколько солнечных панелей потребуется, чтобы заменить электроэнергию в центре обработки данных?

Несомненно, существуют разногласия и растущее сопротивление сообщества вокруг растущего спроса на новые центры обработки данных. Недавние данные, собранные Goldman Sachs, показывают, что это противоречие также не исчезнет. Одна из проблем заключается в том, сколько энергии потребляют эти гиганты; По данным Goldman Sachs, энергопотребление центров обработки данных в США увеличится более чем вдвое до 66 гигаватт (ГВт) в 2027 году с и без того огромных 31 ГВт в 2025 году. Это во многом обусловлено спросом на инфраструктуру искусственного интеллекта. Для сравнения: одного гигаватта достаточно, чтобы обеспечить электроэнергией около 750 000 домов. Это означает, что мощность, необходимая для работы наших центров обработки данных, эквивалентна мощности, необходимой для электроснабжения всего лишь 50 миллионов домов.

Итак, не могли бы мы просто построить солнечные электростанции рядом с центрами обработки данных и таким образом снабжать их энергией? Давайте установим некоторые ориентиры и выясним. Честно говоря, мы исключим возможность питания огромных центров обработки данных, которыми управляют такие компании, как Amazon, которые могут непрерывно потреблять более 100 МВт электроэнергии. Вместо этого давайте посчитаем, сколько энергии потребуется для питания среднего центра обработки данных мощностью 10 МВт.

Для солнечных батарей мы можем использовать типичную мощность коммерческой панели: около 500 Вт. Центр обработки данных мощностью 10 МВт будет потреблять около 240 МВт-ч энергии в день; В идеальных условиях при 12 часах солнечного света 500-ваттная панель теоретически может производить не менее 6 кВтч энергии в день. Это означает, что вам понадобится около 40 000 солнечных панелей для питания центра обработки данных и зарядки аккумуляторов, чтобы он работал после наступления темноты.

На рисунке выше сделано несколько предположений, которые часто не совпадают с реальностью. Поэтому стоит более внимательно взглянуть на то, как складывается эта цифра. Во-первых, мы предполагали, что окно будет 12-часовым каждый день, и если центр обработки данных не будет находиться на экваторе, этого не произойдет. Однако для любого места мы можем предположить, что световой день составляет в среднем 12 часов в день в течение года. Даже в этом случае мы не учитываем такие факторы, как падение производительности из-за погодных условий, что является одним из самых больших недостатков солнечной энергии. Другими словами, простой подсчет количества солнечных панелей, необходимых для питания центра обработки данных, требует немного большего, чем просто введение некоторых среднеотраслевых цифр.

Возможно, самый простой способ показать, как это влияет на расчеты, — это посмотреть, как на них влияет расположение центра обработки данных. Согласно данным, опубликованным CurrentResults, в Финиксе, штат Аризона, средняя годовая продолжительность солнечного сияния составляет около 3872 часов — или около 10,6 часов в день. Напротив, среднегодовая продолжительность солнечного сияния в Сиэтле составляет 2170 часов, что соответствует примерно 5,9 часам в день. Хотя солнечным панелям для работы не нужен пронзительный солнечный свет, по данным PowerOutage.us, в пасмурные дни они теряют от 23% до 67% своей мощности.

На практике количество необходимых панелей может зависеть от географии. Если мы возьмем среднюю точку потери эффективности около 45% из показателей отключения электроэнергии, то центр обработки данных в Сиэтле потеряет почти половину потенциала каждой панели, в результате чего это число значительно превысит 40 000 и увеличится почти вдвое.

Работники центров обработки данных не запирают ворота фабрики и не отправляются домой, когда свистит свисток; эти объекты работают круглосуточно, 7 дней в неделю, 365 дней в году. Одним из главных факторов, позволяющих это сделать, является надежное и непрерывное электроснабжение. Именно здесь конструкции, использующие только солнечную энергию, терпят неудачу. Даже в идеальных условиях полностью автономные системы на солнечных батареях достигают около 99% времени безотказной работы. Это может показаться впечатляющим, но это не соответствует почти 100% доступности, необходимой для того, чтобы центр обработки данных был отнесен к объекту уровня IV.

Нам также необходимо учитывать площадь такого объекта. Хотя цифра в 40 000 с лишним солнечных панелей кажется большой, она не возмутительна. Например, в китайском солнечном парке Талатан имеется около 7 миллионов солнечных панелей, а его площадь примерно в семь раз превышает площадь Манхэттена. Кстати, огромная солнечная ферма в Китае делает больше, чем просто производит электроэнергию. Однако наш более скромный проект все равно займет много земли. Для солнечной фермы, способной производить необходимые 10 МВт электроэнергии, потребуется от 40 до 50 акров земли. Конечно, дополнительная инфраструктура, подъездные пути и хранилища аккумуляторов увеличат это требование.

Таким образом, хотя есть примеры центров обработки данных, работающих только на солнечной энергии, включая объект мощностью 100 МВт в Дубае, более реалистичной моделью является использование гибридного подхода к питанию центров обработки данных. В настоящее время около трети запланированной мощности центров обработки данных приходится на ту или иную форму производства электроэнергии на месте. Это не полностью сосредоточено на солнечной энергии (не везде бывает так много солнца, как в Дубае), но этот подход набирает обороты.