10 сентября 2024 года в сингапурском дата-центре Digital Realty SIN11 произошёл пожар, последствия которого ещё предстоит оценить. По информации Datacenter Dynamics, больше всех пострадало облако Alibaba Cloud, одна из зон доступности (Singapore Availability Zone C) которого была развёрнута на базе этого ЦОД. Также пострадали Lazada, ByteDance, Digital Ocean, Coolify и Cloudflare.

Пожар начался во вторник в 7:45 по местному времени. В течение получаса весь персонал был эвакуирован. Причиной пожара предварительно названо возгорание литий-ионных аккумуляторов в ИБП на третьем этаже четырёхэтажного здания. Силы гражданской обороны Сингапура (Singapore Civil Defence Force, SCDF) даже применили автономного робота в попытке охладить аккумуляторные блоки, однако в результате в отсеке и соседних помещениях стала накапливаться вода, из-за чего возник риск коротких замыканий.

В итоге пришлось экстренно отключать питание одного из зданий, что также привели к проблемам с сетевым подключением в соседних зданиях. Работы по тушению и устранению рисков заняли более суток. К вечеру среду пожарные службы всё ещё не пускали в пострадавшие помещения инженеров ЦОД и его клиентов. По словам Digital Realty, сейчас ситуация стабилизировалась, а надёжность конструкций самого здания в результате пожара не пострадала.

Источник изображения: Digital Realty

ЦОД SIN11 Digital Loyang 1 включает четыре здания общей площадью 17 тыс. м². Он был введён в эксплуатацию в 2016 году. Стандарты SCDF требуют, чтобы все системы хранения энергии (Energy Storage Systems, ESS) находились на первом этаже. При этом Digital Realty отметила, что новые правила ввели в действие с 2020 года, через четыре года после запуска SIN11.

Ранее от грандиозного пожара пострадал оператор ЦОД OVHCloud, который долго время разбирался многочисленными претензиями клиентов. Крупнейший в мире инцидент с южнокорейском ЦОД Kakao тоже произошёл из-за Li-Ion аккумуляторов. Весной 2023 года пожар в ЦОД LAX12 той же Digital Realty привёл к приостановке обслуживания части клиентов. А в самом Сингапуре после масштабного сбоя дата-центра Equinix власти пообещали жёстко отрегулировать деятельность ЦОД и облаков.

Американское министерство энергетики (DOE) намерено инвестировать $100 млн в проекты, предусматривающие применение батарей без использования лития. По данным Datacenter Dynamics, оно уже выпустило т.н. «уведомление о намерениях», предусматривающих финансирование нескольких демонстрационных энергопроектов, акцентирующих внимание на «нелитиевых» технологиях, решениях со временем разрядки 10+ часов и стационарных энергохранилищах.

Подобные системы могут стать важным элементом перехода на возобновляемые источники энергии для дата-центров и сетевых поставщиков электроэнергии, поскольку смогут помогать захватывать и сохранять солнечную или ветряную энергию и отдавать её по мере необходимости, в том числе ночью или в штиль. Кроме того, подобные технологии можно будет использовать для подпитки энергосетей в случае экстренной необходимости.

В DOE считают, что США понадобится ещё 700–900 «зелёных» ГВт для того, чтобы страна добилась нулевых выбросов к 2050 году. При этом нынешние сети уже включают кратковременные хранилища энергии, но рост мощностей возобновляемых источников может привести к ужесточению требований к системам хранения. Системы длительного хранения энергии (LDES), по мнению чиновников, должны сыграть ключевую роль в создании энергетических резервов, необходимых для обеспечения стабильности работы энергосетей.

Источник изображения: Federico Beccari/unsplash.com

За финансирование отвечает Управление по демонстрации экологически чистой энергии (Office of Clean Energy Demonstrations, OCED). Предполагается поддержать от 3 до 15 проектов, которые получат $5–20 млн. Но должны найтись и частные соинвесторы, готовые вложить в каждый выбранный проект аналогичную сумму. Предполагается, что гранты помогут в развитии технологий, позволят довести опытные разработки до промышленной реализации, поспособствуют проведению практических испытаний и развитию цепочек поставок. При этом отобраны будут проекты, которые наиболее близки к стадии коммерциализации.

Промышленные аккумуляторы без лития, которые подходят для резервного питания крупных объектов, уже существуют. Недавно американский стартап Unigrid привлёк $12 млн для разработки найтрий-ионных АКБ. А ZincFive и FDK создают никель-цинковые батареи.

Поставщик никель-цинковых аккумуляторов ZincFive сообщил, что суммарная мощность отгруженных и заказанных АКБ превысила 1 ГВт (ёмкость батарей не указывается). Компания также объявила, что увеличила инвестиции в США и планирует расширить там как разработку, так и производство новых продуктов. Масштабирование бизнеса подогревается ростом спроса на ИИ-инфраструктуру.

В компании в очередной раз подчеркнули, что её решения безопаснее, надёжнее и экологичнее других распространённых типов аккумуляторов. По словам ZincFive, обеспечению экоустойчивости теперь уделяется повышенное внимание — как сама компания, так и её клиенты намерены снижать углеродные выбросы.

Источник изображения: ZincFive

Вендор продвигает никель-цинковые аккумуляторы более 10 лет. Литий-ионные варианты критикуют за неконтролируемый нагрев, часто приводящий к серьёзным пожарам, включая самый масштабный в мире сбой ЦОД Kakao. Утверждается, что никель-цинковые батареи требуют минимального обслуживания, не перегреваются, при этом чрезвычайно надёжны в качестве резервных источников питания для ЦОД.

Оператор дата-центров Corscale использует аккумуляторы ZincFive в кампусе Gainesville Crossing в Северной Вирджинии с 2022 года, применение АКБ компании в своих ИБП одобрила ABB. У компании есть и конкуренты. В конце прошлого года сообщалось, что Ni-Zn аккумуляторы японской компании FDK готовы к использованию в дата-центрах.

Молодая компания Unigrid, по сообщению TechCrunch, провела раунд финансирования Series A, в ходе которого привлечено $12 млн. Деньги пойдут на дальнейшую разработку натрий-ионных аккумуляторов, которые, как ожидается, станут менее дорогой альтернативой традиционным литий-ионным батареям.

Несмотря на широкую распространённость, литий-ионные источники питания стоят весьма дорого — около $140 в расчёте на 1 кВт·ч. В то же время натрий-ионные изделия при производстве в сопоставимых масштабах обещают значительное снижение цены благодаря более доступному сырью.

Источник изображения: Unigrid

Однако имеются сложности. Дело в том, что существующие технологии не позволяют создавать натрий-ионные батареи с такой же высокой плотностью, как у литий-ионных. А это значит, что при аналогичной ёмкости натрий-ионные изделия будут значительно крупнее и тяжелее. Еще одна трудность заключается в том, что из-за разных характеристик заряда и разряда требуется другая управляющая электроника. Unigrid утверждает, что смогла решить обе проблемы.

В частности, повысить ёмкость удалось благодаря новому химическому составу. В одной части источника питания применяется хромат натрия, а в другой — олово. Батареи Unigrid занимают не больше места, чем литий-железо-фосфатные элементы, а иногда и меньше. Плюс к этому энергетические характеристики новых аккумуляторов схожи с параметрами литий-ионных источников, что позволяет использовать существующую управляющую электронику.

Деньги в рамках раунда финансирования Series A стартапу Unigrid предоставили Transition VC, Ritz Venture Capital, Union Square Ventures и Foothill Ventures. Производство новых батарей компания намерена организовать на мощностях сторонних предприятий.

Предполагается, что натрий-ионные аккумуляторы найдут применение в различных областях, в том числе в ИБП для дата-центров, медицинских учреждений и пр. Ещё одним преимуществом таких батарей перед литий-ионными изделиями является высокая температура возгорания — несколько сотен градусов Цельсия. Таким образом, повышается безопасность при эксплуатации.

Между тем оператор ЦОД Digital Edge планирует заменить литий-ионные аккумуляторы на своих площадках на «гибридные суперконденсаторы» Donghwa ES. Компания Kinetic Solutions получит для своего ЦОД в Аризоне (США) альтернативу резервными литий-ионным аккумуляторам — ванадиевые проточные редокс-батареи, разработанные британской Invinity Energy Systems. А FDK и ZincFive предлагают никель-цинковые аккумуляторы.

Как сообщает Data Centre Dynamics (DCD), оператор ЦОД Digital Edge в отчете ESG за 2024 год анонсировал партнерское соглашение с южнокорейской компанией Donghwa ES о разработке так называемого «гибридного суперконденсатора» (HSC) в качестве нового типа источника питания для своих ИБП, который может заменить традиционные литий-ионные аккумуляторы.

Из приведённого компанией описания технологии HSC можно заключить, что она представляет собой некий гибрид двухслойного конденсатора и литий-ионной батареи. HSC, по утверждению компаний, в сравнении с другими технологиями позволяет снизить износ отрицательного электрода, обеспечить зарядку за «считанные минуты» и получить повышенные термостойкость (до +65 °С), срок службы (15 лет) и надёжность (более 100 тыс. циклов перезарядки).

Источник изображения: Donghwa ES

Donghwa ES создала оригинальную концепцию технологии, а Digital Edge предоставила экспертные знания в области систем бесперебойного питания. Donghwa ES намерена коммерциализировать HSC для более широкого использования в промышленности в течение 2024 года. По словам Digital Edge, первоначальные испытания «оказались успешными» и теперь компания приступает к развертыванию HSC «в небольших масштабах» в своих новых ЦОД и только для некритических нагрузок, но перевод на эти батареи существующих объектов пока не планируется.

Оператор Vodacom, действующий на территории Южной Африки, наметил планы борьбы с участившимися кражами аккумуляторов, питающих базовые станции и иные инфраструктурные объекты. По данным DataCenter Dynamics, ежемесячно в регионе регистрируется 15–28 инцидентов вандализма, связанных с мобильной инфраструктурой, АКБ крадут по 18–30 раз в месяц.

В ЮАР у Vodacom есть 45 млн абонентов, и после каждого инцидента без коммуникаций остаются тысячи человек, а стоимость восстановления связи обходится в лучшем случае в несколько тысяч долларов. Проблема тесно связана с перебоями в электросетях страны и только усугубляет ситуацию — Vodacom Central Region стала использовать резервные источники питания и генераторы для подстраховки, после чего преступники стали красть аккумуляторы, генераторы, кабели и другое вспомогательное оборудование.

Только в мае государственная энергоснабжающая компания Eskom предупреждала, что, возможно, число перебоев с подачей энергии вырастет этой зимой (с июня по август) до беспрецедентного уровня, поскольку в Южной Африке продолжается энергетический кризис. В Eskom предупреждали, что отключения за 32-часовой цикл могут достигнуть 16 часов. В Vodacom уже объявили, что усилили меры безопасности на площадках с базовыми станциями, установив камеры видеонаблюдения. Кроме того, начался монтаж станций в антивандальных контейнерах с сигнализаций.

Источник изображения: Sergio-sq/pixabay.com

Также указывается, что некоторые преступники уже предстали перед судом и приговоры за порчу инфраструктуры весьма жёсткие. Например, в мае 2022 года за кражу аккумуляторов базовых станций трое преступников приговорены к 15 годам тюрьмы за каждый эпизод, каждый получил по 30 лет заключения. Аналогичные приговоры выносятся и за кражу генераторов — ущерб для оператора в таких случаях иногда составляет десятки тысяч долларов.

Это не единственная проблема телеком-корпораций в Африке и далеко за её пределами. Так, в Ботсване оператор Botswana Telecommunications Corporation (BTC) наметил планы отказа от медных компонентов в своём оборудовании из-за участившихся краж. Проблема коснулась даже относительно благополучных стран вроде Великобритании — в прошлом месяце преступники оставили без интернета Оксфордшир, украв 500 м медного кабеля, причём это далеко не первый случай.

Эксперты Uptime Institute, по сообщению NetworkWorld, предупреждают о возможной опасности использования литий-ионных батарей в ЦОД. По мнению экспертов, такие накопители энергии повышают риск возгорания.

В течение последнего времени сразу несколько крупных дата-центров пережили масштабные пожары. Так, в марте 2021 года огонь уничтожил ЦОД французской компании OVHcloud в Страсбурге. Возгорание также произошло на площадке иранской Telecommunication Infrastructure Company (TIC). Кроме того, пожар привёл к самому масштабному в мире сбою ЦОД Kakao: этот инцидент был вызван воспламенением аккумуляторов. Возгорание батарей спровоцировало проблемы в дата-центре Cyxtera и в ЦОД Maxnod.

Изображение: SK On

Как отмечает консалтинговая фирма Frost & Sullivan, в настоящее время Li-Ion аккумуляторы широко используются в источниках бесперебойного питания. Ожидается, что к 2025 году на них будет приходиться 38,5 % рынка батарей для ЦОД против 15 % в 2020-м. Такие накопители энергии обладают рядом преимуществ по сравнению со свинцово-кислотными батареями — они компактнее, проще в обслуживании и имеют более продолжительный срок эксплуатации. Обратной стороной медали является повышенная вероятность воспламенения.

Источник: Uptime Institute

По оценкам Uptime Institute, примерно 7 % сбоев в ЦОД происходит в связи с пожарами. Причём Li-Ion аккумуляторы крайне плохо поддаются тушению традиционными средствами. Они горят интенсивнее, дольше и при более высокой температуре, нежели свинцово-кислотные изделия. Поэтому такие элементы в случае возгорания могут нанести ЦОД колоссальный ущерб.

Отмечается, что даже если оборудование в дата-центре не пострадает непосредственно от огня, дым и продукты горения, попавшие в серверы, в перспективе могут спровоцировать преждевременные отказы. Поэтому, считают специалисты, операторам ЦОД следует сопоставлять выигрыш в энергоэффективности от внедрения литий-ионных батарей с рисками возгорания и сопутствующими убытками.

Компания Microsoft намерена распространить успешный опыт по интеграции энергохранилища дата-центра в Дублине с местными энергосетями на свои ЦОД во всём мире. Как сообщает DataCenter Dynamics, ещё в 2022 году свою эффективность доказала схема, объединяющая систему литий-ионных аккумуляторов (BESS) и интерактивные ИБП компании Eaton, которая позволяет делиться энергией с ирландской электросетью в случае необходимости. Подобные пилотные проекты уже реализуют многие операторы ЦОД вроде Google и Telia, а также операторы Deutsche Telecom и Elisa.

К 2030 году Ирландия намерена использовать в своих сетях не менее 70 % возобновляемой энергии, уже сейчас на долю ЦОД приходится порядка 10 % всего энергопотребления страны. По прогнозам экспертов, меньше, чем через 10 лет этот показатель вырастет до 30 %, что приведёт к замедлению роста рынка ЦОД в Ирландии и даже уходу некоторых игроков из-за внедрения новых правил. Применяемая Microsoft система уже сегодня особенно востребована именно здесь, где активное строительство ЦОД привело к нехватке энергетических мощностей.

Источник изображения: Jan Huber/unsplash.com

Такие «виртуальные электростанции» (Microsoft в этом деле помогала Enel X) могут эффективно использоваться в любой точке мира. Считается, что такое решение будет способствовать декарбонизации электросетей. Дело в том, что нестабильные поставки из возобновляемых источников увеличивают потребность в формировании именно аккумуляторных хранилищ. Кроме того, становится доступна и более эффективная и быстрая балансировка сетей — для передачи энергии на краткосрочный период аккумуляторные резервы намного эффективнее.

Пока неизвестно, сколько компания готова отдавать в ирландскую энергосеть. В дублинском кампусе ёмкостью 255 МВт Microsoft намерена построить дополнительные мощности — благодаря тому, что компания успела получить разрешение на строительство до введения в Дублине временных лимитов на создание ЦОД. Ожидается, что следующей на очереди станет Великобритания, где будет использовано аналогичное решение. Впрочем, есть и альтернативный подход — AWS приняла решение закупить более сотни дизель-генераторов для своих ирландских ЦОД.