Открывая ежегодную конференцию Datacloud Nordic, представитель высшего политического бомонда Норвегии Рейнир Йоханнессон акцентировал внимание на благоприятных для развития центров обработки данных условиях, а именно улучшенных условиях для подключения, использовании экологически чистых источников энергии и поддержке автономных автомобилей.

В ходе своего выступления на конференции Datacloud Nordic в Осло министр транспорта Норвегии охарактеризовал отрасль ЦОД как «интересную и очень важную для будущего».

«Мы хотим, чтобы наши экологически чистые источники энергии способствовали глобальному подключению, а Норвегия и северные страны в целом в ближайшие годы заняли ведущие позиции во всемирной отрасли Интернета», – указал он.

Важность развития цифровой отрасли признают во многих странах, Йоханнессон же рассказал о том, что делает правительство Норвегии.

«Норвежское правительство уже снизило налог на электроэнергию, – сообщил он. – Бюджетные предложения на 2018 год тоже кажутся весьма интересными. Планируются дальнейшие инвестиции в глобальное подключение и в подключение в самой Норвегии, изменения в налоге на имущество, и это хорошие новости для отрасли ЦОД. У Интернета нет перерывов на отдых, он работает всегда. Задача Норвегии заключается в том, чтобы обеспечить устойчивое и бесперебойное подключение. Я придаю важное значение улучшению платформ для телекоммуникационной сферы, центров обработки данных и других отраслей. Мы много делаем также для Интернета вещей, хотим, чтобы он стал более продуктивным. Чтобы все это работало, нужны фабрики данных, и нам хочется, чтобы они работали на экологически чистых источниках энергии».

Согласно отчету правительства Норвегии, опубликованному в 2016 году, 98% производимой в стране электроэнергии поступает из возобновляемых источников, главным из которых является вода.

Норвегия – крупнейший производитель гидроэлектроэнергии в Европе и седьмой в мире. Страна гордится этим фактом, а правительство считает, что бизнес должен учитывать его при расширении своего присутствия в местных дата-центров.

Йоханнессон рассказал также о том, что законы об испытаниях автономных автомобилей обсуждаются в норвежском парламенте уже сейчас, а голосование по ним должно состояться еще до Нового года. «Я очень надеюсь, что в 2018 году у нас будет один из лучших в мире законов об испытаниях автономных автомобилей», – подчеркнул он.

С учетом всего этого можно ожидать, что предприятия различных отраслей воспользуются открывающимися перед ними возможностями для ускорения цифровой трансформации.

«Норвегия готова к подключенному будущему, – указал Йоханнессон. – Мы пока не знаем, каких продуктов, сервисов и чего-то еще можно ждать благодаря ему, но уже готовы к этому».

В ближайшие восемь-девять лет мощность систем хранения электроэнергии в развивающихся странах резко вырастет — с нынешних 2 ГВт до 80 ГВт с лишним. Такой прогноз приводится в докладе Всемирного банка, озаглавленном «Тенденции и возможности запасания электроэнергии на развивающихся рынках».

Как следует из доклада, ежегодный прирост емкости систем хранения электроэнергии на протяжении десятилетия будет составлять более 40%.

Исследование проведено в рамках программы содействия управлению энергетическим сектором, курируемой Всемирным банком. Авторы доклада предсказывают, что самыми крупными рынками хранения электроэнергии станут Китай и Индия.

По сведениям исследователей, в 2016 году в мире были установлены солнечные батареи и ветрогенераторы общей мощностью 78 ГВт, а в предстоящие пять добавятся еще 300 ГВт.

«Запасаемая энергия сыграет ключевую роль в удовлетворении спроса на низкоуглеродное электричество в развивающихся странах, — говорится в докладе. — По прогнозу Международного энергетического агентства, к 2020 году таким странам придется удвоить выработку электроэнергии, а к 2035 году на их долю будет приходиться 80% общемирового роста выработки и потребления электричества».

Стоимость развертывания систем возобновляемой энергии падает, но, чтобы продолжилась интеграция домашних солнечных батарей и солнечных ферм в региональные электросети, потребуется сохранять энергию с помощью аккумуляторных батарей и других систем, позволяющих обеспечить бесперебойное снабжение электричеством.

В числе таких устройств: механические системы наподобие маховиков, пневмоаккумуляторов и гидроаккумуляторных станций; электрохимические — литий-ионные и проточные батареи; термальные системы, основанные на изменении фазового состояния вещества. Последние требуют специальных материалов, например, может использоваться расплавленная соль, запасающая тепло солнечной фермы для последующей передачи в парогенераторы.

Глава Tesla Илон Маск недавно объявил, что в его компании начато массовое производство литий-ионных батарей для предприятий и домашнего использования. Полезная площадь первой «гигафабрики» Tesla, возведенной в окрестностях Рино (Невада), составляет 176,5 тыс. кв. м, и Маск планирует строить в разных странах новые заводы.

По его словам, главная цель — устранить зависимость от ископаемых видов топлива при производстве электроэнергии. Чтобы такое стало возможным, понадобится, полагает Маск, два миллиарда новых батарейных систем Tesla, рассчитанных на коммерческих заказчиков.

Литий-ионные батареи сейчас преобладают на рынке, но получают применение и другие аккумуляторные технологии. Проточные и литий-ионные батареи хорошо годятся для запасания энергии из непостоянных источников наподобие солнечных панелей и ветряных турбин, поскольку такие аккумуляторы могут долгое время находиться в отключенном состоянии, не теряя заряда. Масштаб систем на основе проточных батарей, однако, наращивать проще — для увеличения энергоемкости нужно лишь больше жидкости, а оборудование остается тем же самым, объясняет Дин Фрэнкел, научный сотрудник Lux Research.

Проточные батареи называются так, поскольку в них используются жидкие химикаты — электролиты, разделенные мембраной. В результате реакции между двумя химикатами высвобождаются электроны — генерируется ток.

Потребности в хранении энергии растут

На сегодня около 1,2 млрд человек в развивающихся странах вынуждены обходиться без электричества. По оценкам авторов доклада, традиционные централизованные энергосети невыгодно использовать для организации поставки электроэнергии в необслуживаемые сейчас районы.

Внедрению распределенных сетей и систем хранения энергии способствует еще и старение электроэнергетической инфраструктуры во многих развивающихся странах. По прогнозам, чтобы обеспечить повсеместный доступ к современным источникам электроэнергии, к 2030 году нужно будет вложить 45 млрд долл., причем значительную часть этой суммы надо потратить на системы хранения электричества. Соответствующие решения не только обеспечат возможность рациональнее использовать ресурсы, но и смогут сохранять энергоснабжение в условиях стихийных бедствий, говорится в описании инициативы ООН «Устойчивая энергетика для всех».

В Азиатско-Тихоокеанском регионе, где проживает значительное число не обеспеченных электроэнергией людей, используются два основных вида электросетей, каждый со своими характеристиками и возможностями запасания энергии. В развитых странах, таких как Япония, Южная Корея, Новая Зеландия и Австралия, применяются сети на основе современных высоконадежных технологий. В развивающихся странах, где поставки электричества ограниченны или ненадежны, наибольшее применение со временем получат распределенные системы запасания энергии и микросети, уверены авторы доклада Всемирного банка.

Микросети могут применяться для обслуживания поселков городского типа и небольших городов, а также торговых и промышленных комплексов. При этом они могут соединяться с магистральными энергосетями.

«По мере роста городского населения увеличивается потребность в новой электроэнергетической инфраструктуре, такая ситуация потенциально способствует формированию рынка хранения энергии, но сельские и изолированные поселения создают спрос на иной набор технологий того же назначения, — говорится в отчете. — Одними из первых системы запасания электричества начали внедрять изолированные сообщества, полагающиеся на собственные энергосистемы, основой которых раньше были как правило дизельные генераторы».

Когда-нибудь о поиске способа подзарядить смартфон — или даже электромобиль — можно будет забыть. В условиях предстоящего перехода на следующее поколение беспроводных источников энергии японские инженеры разрабатывают систему, способную передавать большие объемы электроэнергии на значительные расстояния.

Общая идея заключается в том, чтобы обеспечить передачу энергии на нашу планету с неба.

Конечная цель исследований связана с созданием огромной космической солнечной панели, не подверженной влиянию погодных условий на Земле. Панель будет непрерывно собирать большие объемы энергии и отправлять их на Землю посредством микроволнового излучения.

Конечно, для масштабных целей существующие прототипы слишком скромны, но все равно значительно превосходят те системы беспроводной зарядки, которые сегодня можно приобрести для смартфонов и других устройств.

Компания J Space Systems продемонстрировала антенны, предназначенные для приема больших объемов энергии, которая будет передаваться при помощи микроволн

На традиционной ежегодной выставке электроники Ceatec в Японии компания J Space Systems продемонстрировала антенны, предназначенные для приема больших объемов энергии, которая будет передаваться при помощи микроволн. Оборудование, названное «ректенной» (rectenna), представляет собой специальную антенну, настроенную на использовавшуюся в ходе испытаний частоту 5,8 ГГц.

Исследователям из J Space удалось успешно передать энергию на расстояние около 50 метров, хотя потери были довольно существенными. После передачи 1,8 кВт с помощью квадратной антенны со стороной 1,2 метра приемная антенна размером 2,6 х 2,3 метра получила 340 Вт.

Аналогичные исследования проводятся и в компании Mitsubishi Heavy Industries. В прошлом году здесь сумели передать 10 кВт на расстояние 500 метров, что стало новым рекордом.

Исследователи видят несколько вероятных областей применения новых технологий. Одной из них является передача электроэнергии на короткие расстояния в окрестностях промышленных предприятий.

Другая потенциальная сфера применения – передача электроэнергии с воздушных шаров в места природных катастроф, где системы энергоснабжения перестали функционировать. Для этой цели можно задействовать также дроны или другие объекты, парящие в воздухе.

Но все эти скромные проекты меркнут перед футуристической идеей вывода на орбиту солнечных панелей, которые будут собирать огромные объемы солнечной энергии и передавать их на Землю.

Но сначала предстоит преодолеть еще очень много трудностей, в том числе уменьшить потери при передаче.

Японское космическое агентство признает, что мысль собирать солнечную энергию в космосе не нова. Однако предыдущие проекты, которые пытались реализовывать в других странах, были свернуты, поскольку не получили достаточной политической поддержки.

Тем не менее космическое агентство продолжает подталкивать исследователей к поиску новых технологий. При этом там понимают свои реальные возможности. «Для того чтобы преодолеть множество препятствий на пути к реализации проектов космических систем электроснабжения на основе энергии солнца, потребуется еще очень много времени и усилий», – говорится в заявлении агентства.

Компания Google намерена использовать высший уровень интеллекта нейронной сети DeepMind для поиска способов сокращения энергопотребления своих ЦОД, которые составляют 40% всего мирового Интернета.

«Это должно помочь повысить свою энергоэффективность и другим компаниям, работающим в нашем облакеe, – указывается в блоге Google. – Несмотря на то, что мы являемся лишь одним из многих операторов ЦОД в мире, по интенсивности использования возобновляемых источников энергии с нами мало кто может сравниться».

Конечной целью Google является перевод на возобновляемые источники энергии всех своих ЦОД. В настоящее время они покрывают 35% потребностей компании в электроэнергии.

Компания частично или полностью финансирует 22 проекта ветряных и солнечных электростанций в различных странах мира. Инвестиции в размере 1,5 млрд долл. делают ее крупнейшим корпоративным покупателем электроэнергии, получаемой из возобновляемых источников.

«В совокупности эти проекты рассчитаны на выработку 2,5 ГВт электроэнергии, что значительно превышает наши сегодняшние нужды, – указывается на сайте ЦОД Google. – Такого объема достаточно для удовлетворения потребностей примерно 500 тыс. домов».

На рисунке представлен типичный день тестирования с использованием алгоритма DeepMind для выдачи рекомендаций по повышению эффективности энергопотребления. На графике видны моменты начала и конца выдачи рекомендаций на основе машинного обучения

Британский разработчик технологий искусственного интеллекта DeepMind, которого Google приобрела в 2014 году, имеет в своем распоряжении технологии нейронных сетей, строящихся по образу центральной нервной системы человека и используемых для активного изучения предметных областей при решении сложных задач.

Масштабная инфраструктура ЦОД Google поддерживает интернет-сервисы Google Search, Gmail и YouTube. При этом серверы выделяют очень большое количество тепла, которое необходимо отводить для их нормального функционирования.

Охлаждение, как правило, осуществляется с помощью промышленного оборудования: насосов, охлаждающих установок и градирен. Два года назад компания начала применять для повышения эффективности работы ЦОД методы машинного обучения. В последние несколько месяцев исследователи из DeepMind поддерживали тесное взаимодействие с командой центров обработки данных Google, благодаря чему компании удалось существенно улучшить функционирование своих охлаждающих систем.

DeepMind использует исторические данные (о температуре, энергопотреблении, скорости работы насосов и т.д.), собранные тысячами датчиков в ЦОД, и прогнозирует с помощью нейронных сетей системы искусственного интеллекта будущие показатели средней эффективности энергопотребления (Power Usage Effectiveness, PUE), которые определяются как отношение общего потребления электроэнергии в здании к энергопотреблению ИТ-оборудования.

Другие нейронные сети используются для прогнозирования температуры и давления в ЦОД с последующей выдачей рекомендаций по проведению необходимых мероприятий.

«Наша система машинного обучения способна на 40% сократить потребление энергии для охлаждения, что соответствует 15-процентному уменьшению PUE с учетом энергетических потерь и прочих неэффективных затрат, не имеющих отношения к охлаждению, – указывается в материалах Google. – Таким образом, PUE достигает минимального уровня за всю историю наблюдений».

С помощью алгоритма машинного обучения DeepMind компания Google планирует решать и другие задачи в интересах ЦОД, в том числе связанные с повышением эффективности конверсии электростанций (увеличения объема вырабатываемой ими электроэнергии при тех же начальных условиях); сокращением потребления энергии и воды электронным оборудованием; а также с повышением пропускной способности производственных мощностей.

Компания готова поделиться полученными результатами, с тем чтобы операторы других ЦОД и промышленных систем также могли извлечь выгоду из почерпнутых ею уроков.