水下數(shù)據(jù)中心:能源效率與可持續(xù)發(fā)展的新前沿
水下數(shù)據(jù)中心是這些設(shè)施尋求更高能源效率和可持續(xù)性的關(guān)鍵舉措。
雖然海底數(shù)據(jù)中心的想法現(xiàn)在越來越受到關(guān)注,但直到2015年,微軟才為該系統(tǒng)管理了第一個大型模型,即Natick項目。
水下數(shù)據(jù)中心建設(shè)的核心是能源效率和數(shù)據(jù)中心冷卻創(chuàng)新。數(shù)據(jù)中心的能源使用正日益成為全球關(guān)注的問題。事實上,國際能源署已經(jīng)警告稱,未來兩年數(shù)據(jù)中心的電力消耗可能會急劇上升,從2022年預(yù)計的460TWh增長到2026年的1000TWh以上。
因此,多項創(chuàng)新計劃都致力于確保數(shù)據(jù)中心在限制能源使用的同時,繼續(xù)滿足全球需求。由于冷卻占此類設(shè)施能源使用量的25-40%,因此重點關(guān)注數(shù)據(jù)中心冷卻的改進至關(guān)重要。
在這一探索中,液體和水已經(jīng)發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。服務(wù)器兩相浸入式冷卻等措施正在為數(shù)據(jù)中心冷卻帶來重大進步。
正是在這種背景下,我們必須了解水下數(shù)據(jù)中心。雖然海水冷卻系統(tǒng)已經(jīng)在區(qū)域冷卻計劃中實施,但目前對于許多希望充分利用水下服務(wù)器和數(shù)據(jù)中心潛力的計劃來說,這是一個充滿希望的時機。
什么是水下數(shù)據(jù)中心?
水下數(shù)據(jù)中心是指數(shù)據(jù)存儲和處理設(shè)備浸沒在水體中的設(shè)施。
因此,水下數(shù)據(jù)中心背后的前提是,可以利用水的自然冷卻特性來提高能源效率,并減少中心對環(huán)境的影響。
微軟于2015年在加利福尼亞海岸進行了首次海底數(shù)據(jù)中心實驗,這是一項創(chuàng)新舉措,當(dāng)時該企業(yè)正在尋找數(shù)據(jù)中心冷卻的最佳替代方案。隨后,一項規(guī)模更大的計劃于2018年在蘇格蘭海岸進行。
自那時起,人們對水下數(shù)據(jù)中心的熱情日益高漲,越來越多的企業(yè)開始采用這種方法,并報告了積極的成果。
水下數(shù)據(jù)中心的優(yōu)勢
天然、可再生、幾乎無限的冷卻水供應(yīng),無需提取水資源(與陸地數(shù)據(jù)中心相反),具有很高的WUE(水利用效率)。 由于冷卻需求被最小化,電力消耗顯著減少。 輕松獲取可持續(xù)能源,包括風(fēng)能、潮汐能、波浪能和太陽能發(fā)電廠,從而為綠色數(shù)據(jù)中心鋪平道路。 水的出色導(dǎo)熱性賦予了其高效率。 可以在人口中心和城市附近安裝,以實現(xiàn)更低的延遲和更快的速度。最大限度地減少人為錯誤,并使用專門的技術(shù)來保護設(shè)備和去除有害物質(zhì),提高可靠性、減少腐蝕并延長使用壽命。 可以從應(yīng)用模塊化方法中受益。 最大限度地減少因物理訪問數(shù)據(jù)中心而造成破壞的可能性。 受益于近海土地價格較低。水下數(shù)據(jù)中心的技術(shù)創(chuàng)新
海底數(shù)據(jù)中心的尖端技術(shù)
通過對水下數(shù)據(jù)中心所涉及的具體技術(shù)的研究,可以證明水下數(shù)據(jù)中心在各個領(lǐng)域都取得了最先進的成果,包括:
先進的浸入式冷卻技術(shù),旨在促進散熱的同時最大限度地降低能耗。 創(chuàng)新的模塊化設(shè)計,使得水下數(shù)據(jù)中心可以根據(jù)需要部署和擴展。 防水、耐壓外殼的開發(fā)也最大限度地節(jié)省了空間。 開拓可再生能源整合。 傳感器技術(shù)可實時監(jiān)控環(huán)境條件、設(shè)備性能和任何潛在問題。 耐用材料和系統(tǒng)的發(fā)展,以減少維護需求。 自主操作系統(tǒng)。 從物理和數(shù)字角度采取的安全措施。 使用先進的水下光纜,方便連接地面網(wǎng)絡(luò),實現(xiàn)高速可靠的數(shù)據(jù)傳輸。 保證冗余。 確保對海底的物理和生態(tài)影響最小的技術(shù)。設(shè)計和部署挑戰(zhàn)
必須解決和考慮維護目的的可訪問性,包括自動化或機器人維護的可能性。 必須加強保障可靠、持續(xù)地使用可再生能源。 應(yīng)對潛在海洋熱浪的解決方案,包括傳感器和備用冷卻系統(tǒng)。 評估環(huán)境對周圍生物和海洋生態(tài)系統(tǒng)的影響。 考慮到潛在的地震活動。 通過聲波或其他先進技術(shù)解決潛在的服務(wù)中斷攻擊。 必須確保遵守有關(guān)水下設(shè)施、數(shù)據(jù)中心和環(huán)境保護的當(dāng)?shù)睾蛧H法規(guī)。環(huán)境和經(jīng)濟影響
可持續(xù)性和環(huán)境效益
正如上面提到的,水下數(shù)據(jù)中心因其能夠獲取可靠且可持續(xù)的冷卻液而脫穎而出:海水和其他類似環(huán)境中的水。
由于迫切需要解決數(shù)據(jù)中心冷卻問題,以最大限度地減少這些設(shè)施對環(huán)境的影響,水下數(shù)據(jù)中心成為業(yè)界正在考慮的一項關(guān)鍵創(chuàng)新。
然而值得注意的是,這些系統(tǒng)對其直接環(huán)境的影響仍然是圍繞該模型的未知變量之一,因為目前還沒有開發(fā)足夠的項目來準(zhǔn)確評估其影響。
經(jīng)濟可行性和成本效益
自首次部署此類項目以來,水下數(shù)據(jù)中心的經(jīng)濟可行性也一直受到關(guān)注。
由于該模型采用創(chuàng)新的冷卻方法,水下數(shù)據(jù)中心能夠減少與冷卻直接相關(guān)的電費。此外,根據(jù)公開的數(shù)據(jù),該模型的硬件故障率也低于陸上數(shù)據(jù)中心,從而減少了停機時間及其不利的經(jīng)濟影響。
此外,采用模塊化設(shè)計、注重確保可靠性和減少維護需求也證明了此類項目的經(jīng)濟可行性。
在此背景下,值得一提的是,缺乏足夠的實施代表著對這些舉措成本效益的理解存在局限性。然而,越來越多的企業(yè)選擇海底模式,這證明了該行業(yè)有興趣將其作為可行方案進行評估。
事實上,如今提供水下數(shù)據(jù)中心實施服務(wù)的企業(yè)已經(jīng)選擇了截然不同的模式和技術(shù),以及不同的環(huán)境條件來安置其設(shè)施。這進一步證明了海底數(shù)據(jù)中心模式所代表的機遇,因為其已成為突破性創(chuàng)新的關(guān)鍵沃土。
隨著水下數(shù)據(jù)中心在環(huán)境、技術(shù)和經(jīng)濟方面的持續(xù)試驗,這種新的數(shù)據(jù)中心模式將具有重大的機遇和創(chuàng)新空間。
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