مفاهیم پیشرفته برای تامین انرژی تجدیدپذیر مراکز داده ۲۰۲۲
Advanced Concepts for Renewable Energy Supply of Data Centres 2022

افزایش سریع رایانش ابری، رایانش با کارایی بالا (HPC) و رشد گسترده استفاده از اینترنت و رسانه‌های اجتماعی، توجهات را به مصرف انرژی و ردپای کربنی مراکز داده (Data Centers) معطوف کرده است. مراکز داده عمدتاً شامل تجهیزات الکترونیکی مورد استفاده برای پردازش داده‌ها (سرورها)، ذخیره‌سازی داده‌ها (تجهیزات ذخیره‌سازی) و ارتباطات (تجهیزات شبکه) هستند. این تجهیزات به طور کلی، اطلاعات دیجیتال را پردازش، ذخیره و منتقل می‌کنند و به عنوان تجهیزات فناوری اطلاعات (IT) شناخته می‌شوند.

کتاب “مفاهیم پیشرفته برای تامین انرژی تجدیدپذیر مراکز داده”، مجموعه‌ای از راهکارهای فنی برای تامین انرژی برق و سرمایش مراکز داده را با استفاده بهینه از منابع انرژی تجدیدپذیر به منظور دستیابی به مراکز داده با مصرف انرژی پایین، معرفی می‌کند. به دلیل ماهیت تراکم بالای انرژی در این زیرساخت‌های منحصربه‌فرد، ضروری است که قبل از معرفی هر منبع انرژی تجدیدپذیر، اقدامات مربوط به بهره‌وری انرژی و کاهش مصرف، به طور کامل اجرا شوند.

در این کتاب از یک رویکرد جامع با هدف ادغام راهکارهای فنی متعددی مانند مدیریت بار فناوری اطلاعات (IT)، تامین برق کارآمد برای سیستم‌های IT، سیستم‌های تهویه مطبوع Low-Ex، تعامل با شبکه‌های گرمایش و سرمایش منطقه‌ای، استفاده مجدد از گرما، سرمایش رایگان (هوا، آب دریا، آب‌های زیرزمینی)، استفاده بهینه از ذخیره‌سازی گرما و سرما، ذخیره‌سازی الکتریکی و ادغام در شبکه‌های هوشمند، استفاده شده است.

بنابراین، این کتاب فهرستی از مفاهیم فنی پیشرفته است که می‌توانند در سبد مراکز داده به منظور افزایش کارایی کلی و سهم انرژی‌های تجدیدپذیر در تامین برق و سرمایش، ادغام شوند. برخی از این مفاهیم بر اساس مدل‌های انرژی پویا که در TRNSYS پیاده‌سازی شده‌اند، از طریق شبیه‌سازی‌های سالانه به طور عمیق ارزیابی شده‌اند. نتایج شبیه‌سازی با نمودارهای سانکی (Sankey charts) نشان داده شده است، که در آن جریان انرژی در سال در زیرسیستم‌های هر مفهوم برای یک سناریوی انتخاب شده، به تصویر کشیده شده است. همچنین نمودارهایی که نتایج تجزیه و تحلیل پارامتری را نشان می‌دهند، ارائه شده‌اند. مجموعه‌ای از معیارهای زیست‌محیطی (مانند انرژی اولیه غیرقابل تجدیدپذیر) و معیارهای مالی (CAPEX و OPEX) و همچنین معیارهای بهره‌وری انرژی مانند PUE معروف، تشریح شده و برای ارزیابی مفاهیم فنی مختلف مورد استفاده قرار گرفته‌اند.

The rapid increase of cloud computing, high performance computing (HPC) and the vast growth in Internet and Social Media use have aroused the interest in energy consumption and the carbon footprint of Data Centres. Data Centres primarily contain electronic equipment used for data processing (servers), data storage (storage equipment), and communications (network equipment). Collectively, this equipment processes, stores, and transmits digital information and is known as information technology (IT) equipment. Advanced Concepts for Renewable Energy Supply of Data Centres introduces a number of technical solutions for the supply of power and cooling energy into Data Centres with enhanced utilisation of renewable energy sources in order to achieve low energy Data Centres. Because of the high energy density nature of these unique infrastructures, it is essential to implement energy efficiency measures and reduce consumption before introducing any renewable energy source. A holistic approach is used with the objective of integrating many technical solutions such as management of the IT (Information Technology) load, efficient electrical supply to the IT systems, Low-Ex air-conditioning systems, interaction with district heating and cooling networks, re-use of heat, free cooling (air, seawater, groundwater), optimal use of heat and cold storage, electrical storage and integration in smart grids. This book is therefore a catalogue of advanced technical concepts that could be integrated into Data Centres portfolio in order to increase the overall efficiency and the share of renewable energies in power and cooling supply. Based on dynamic energy models implemented in TRNSYS some concepts are deeply evaluated through yearly simulations. The results of the simulation are illustrated with Sankey charts, where the energy flows per year within the subsystems of each concept for a selected scenario are shown, and graphs showing the results of parametric analysis. A set of environmental metrics (as the non-renewable primary energy) and financial metrics (CAPEX and OPEX) as well of energy efficiency metrics like the well-known PUE, are described and used to evaluate the different technical concepts.