Углеродная нейтральность ИИ-дата-центров: от эффективности охлаждения к управлению энергоснабжением

Стратегия углеродной нейтральности дата-центров выходит за рамки повышения эффективности охлаждения и охватывает энергоснабжение, управление нагрузками и закупку возобновляемой энергии. Об этом свидетельствуют результаты семинара «Углеродная нейтральность дата-центров в эпоху ИИ», проведённого 10 ноября Корейской ассоциацией дата-центров (KDCC). Семинар организован KDCC, проведён при содействии Корейского института электроники и телекоммуникаций (ETRI) и при поддержке Министерства науки, ICT и коммуникаций (MSIT) и Корейского агентства планирования и оценки информационных и коммуникационных технологий (IITP).

Сервисный учёт выбросов: проект ETRI

Ключевым техническим направлением стал проект ETRI «Разработка архитектуры и технологии комплексной эксплуатации углерод-ориентированной цифровой сервисной инфраструктуры», рассчитанный на период с апреля 2026 по декабрь 2029 года. Ведущая организация — ETRI, в проекте участвует Onion Software и другие партнёры.

По словам ответственного ETRI Гу Тэ-йона, ранее выбросы оценивались по суммарному потреблению ЦОД, тогда как новая задача — определить вклад каждого отдельного сервиса в углеродный след. Для этого разрабатываются четыре основных модуля: расчёт выбросов и углеродного следа, генерация цифрового двойника с визуализацией в 3D в реальном времени, высокоскоростной термический и энергетический расчёт, а также гибридное прогнозирование CFD-PINN. Интеллектуальная система принятия решений в реальном времени отслеживает тепловые «горячие точки» при перераспределении оборудования и с помощью генеративного ИИ оценивает различные сценарии эксплуатации.

Целевая точность расчёта углеродного вклада отдельного сервиса на основе цифрового двойника — не менее 95 %. В инфраструктурном проектировании разрабатывается симуляционная технология, позволяющая заранее моделировать ожидаемые выбросы при различных сценариях и предлагать оптимальное перераспределение серверов и рабочих нагрузок.

Система будет апробирована в двух зонах: CPU-зоне ЦОД «Кёнбук Клауд» (потребление порядка 20 кВт, 2 100 ядер, мультиарендная веб-хостинг и универсальные сервисы) и GPU-зоне центра «Ультра-ИИ Клауд Фарм» (112 актуальных GPU, высокоплотная структура для обучения и инференса). Для сбора данных о потреблении и верификации расчётов применяются смарт-счётчики PDU.

В докладе также были обозначены ожидаемые эффекты: улучшение PUE на 5 % в год, срок окупаемости инвестиций 2–3 года, экономия на энергозатратах в диапазоне десятков сотен миллионов вон ежегодно, а также повышение уровня углеродного управления в малых и средних ЦОД.

Политический ландшафт: от оборудования к энергосистеме

Зан Хёнсок (Корейская торговая ассоциация) подчеркнула, что углеродная нейтральность ЦОД — не только технологическая, но и системная задача, охватывающая генерацию, передачу и эксплуатацию. Стратегия смещается от повышения КПД отдельных систем охлаждения к оптимизации углеродного следа на уровне всего энергоснабжения.

Подходы основных стран различаются:

• ЕС опирается на Директиву об энергоэффективности (EED), усиливая отчётность по энергоэффективности и устойчивости ЦОД.
• США фокусируются на ускоренном расширении сетей передачи, сокращении очередей на подключение, крупных PPA с частными компаниями, а также на атомной энергетике, включая малые модульные реакторы (SMR).
• Сингапур учитывает ограничения по электричеству и воде, распределяя новые мощности в пользу наиболее эффективных операторов.
• Япония продвигает региональное распределение ЦОД и интеграцию с энергетической инфраструктурой.

Общий принцип — учитывать измеримые показатели эффективности и углеродных условий до принятия решений об инвестициях и размещении.

Для Южной Кореи характерны структурные ограничения: по состоянию на 2025 год 74,8 % частных ЦОД сосредоточены в столичном регионе. Из 154 заявлений на подключение к электросети, поданных в 2021–2025 гг., обеспечить подачу удалось лишь в 88 случаях (57,1 %). По данным Корейского института энергетической и экономической политики, потребление ЦОД в 2023 году составило около 5,0 ТВт·ч (≈0,9 % общего потребления), а к 2030 году пиковый спрос может достичь 3,3 ГВт. Зан Хёнсок призвала не ограничиваться постановкой целей по сокращению, а выстроить систему измеримых показателей энергопотребления и выбросов, способную стимулировать изменения на рынке.

ИИ-ЦОД: жидкостное охлаждение и интегральный проект

Ю Намсон (Samwoo Architects) отметил, что переход от облачных ЦОД к ИИ-ЦОД с высокой плотностью вычислений требует пересмотра архитектуры здания, систем охлаждения и электроснабжения. Воздушное охлаждение уже не способно справиться с тепловыделением, поэтому растёт доля жидкостного охлаждения (DLC — Direct Liquid Cooling): тепло от чипов отводится через холодные пластины (cold plate) и передаётся в контур здания через CDU (Coolant Distribution Unit).

Смена типа охлаждения влияет на компоновку дата-зала и инженерных систем: площадь зала может сократиться, но теплогенераторы, системы охлаждения, ИБП и другие инфраструктурные элементы требуют отдельного расчёта. Для повышения энергоэффективности применяются прекулинг (использование наружного холодного воздуха), что снижает нагрузку на чиллеры, а жидкостное охлаждение позволяет использовать теплоноситель более высокой температуры, расширяя диапазон прекулинга. При использовании башенных охладителей и чиллеров необходимо учитывать региональные ограничения по водопотреблению.

Среди задач — утилизация отработанного тепла (отопление, таяние снега), однако экономическая эффективность определяется стоимостью трубопроводов, теплообменников и эксплуатации. Ю Намсон также указал на необходимость институциональной поддержки, компенсирующей высокие капитальные затраты на экологичное оборудование.

RE100 и прямые PPA: энергоснабжение как конкурентное преимущество

Квон Чжэвон (А주 университет) подчеркнул, что ключевые параметры энергоснабжения ИИ-ЦОД — доступная мощность (МВт), сроки подключения и стоимость энергии на 20-летний горизонт. Расширение GPU-кластеров и внедрение сверхплотных стоек создают пиковые нагрузки, которые при синхронизации GPU-задач могут приводить к росту потерь в проводниках и перегрузке электрооборудования.

По данным the climate group (на июнь 2025 г.), в инициативу RE100 включено 469 компаний по всему миру: США — 101, Япония — 93, Великобритания — 51, Южная Корея — 36.

В Южной Корее сохраняется региональная диспропорция: 80,6 % заявлений на электроснабжение ЦОД приходится на столичный регион, однако обеспечить своевременную подачу возможно лишь в 11,6 % случаев. В то же время в провинциях Хонам и на восточном побережье генерация превышает спрос или происходит ограничение мощности. Введение региональной дифференциации тарифов может создать разницу порядка 10 вон/кВт·ч между регионами. Промышленный тариф в Южной Корее вырос с 105,5 вон/кВт·ч в 2021 г. до 187,6 вон/кВт·ч в январе 2025 г.

В качестве инструмента закупки возобновляемой энергии рассматривается прямой PPA (Power Purchase Agreement): контракт между генератором и оператором возобновляемой энергии, а также между оператором и конечным потребителем. Платформа KPX (Корейская биржа электроэнергии) обеспечивает регистрацию, расчёты и подбор контрагентов. Квон Чжэвон указал, что при текущем росте тарифов KEB (Корейская корпорация электроэнергии) собственная генерация или операционный лизинг становятся конкурентоспособными, а в отдельных случаях on-site PPA позволяет получить энергию дешевле тарифа KEB.

С 2027 года новые проекты возобновляемой энергетики в Южной Корее будут распределяться через государственные конкурсные торги и долгосрочные контракты; действующие REC-оборудование и контракты будут поэтапно защищены переходными положениями до конца 2029 года. Квон Чжэвон отметил, что ИИ-ЦОД-операторам необходимо одновременно учитывать объёмы и цены государственных торгов, условия конвертации существующих REC-контрактов и возможности новых частных PPA. В качестве альтернативного сценария предложено размещение ИИ-ЦОД в зонах распределённой энергетики (например, Хэнам Солар-Сити) с привязкой к прямому PPA.

Квон Чжэвон резюмировал, что конкурентоспособность ИИ-дата-центра определяется не скоростью и стоимостью строительства, а способностью стабильно и экономично обеспечивать себя энергией и эффективно управлять нагрузками.

Источник: KHARN