ЦОДы осваивают генерацию и хранение энергии

По оценкам экспертов АО «Системный оператор Единой энергетической системы», к 2030 году совокупное энергопотребление новых ЦОД составит около 4 ГВт сверх текущих мощностей. По мере дальнейшего роста отрасли к 2035 году потребность в дополнительных мощностях для новых дата-центров может превысить 7 ГВт. Это означает увеличение энергопотребления ЦОД и рост дефицита энергомощностей. Эффективным решением проблемы может стать собственная генерация энергии.

Собственная генерация энергии

На рынке уже формируется архитектура энергоснабжения ЦОД, включающая собственную генерацию на базе газопоршневых установок, источников бесперебойного питания и аккумуляторных систем на основе литий-железо-фосфатных батарей (LFP). LFP-батареи обеспечивают высокий уровень пожарной безопасности, имеют срок службы до 15–20 лет и занимают значительно меньше места по сравнению с традиционными свинцово-кислотными аккумуляторами. Собственная генерация позволяет зафиксировать стоимость электроэнергии на уровне существенно ниже сетевых тарифов и гарантирует независимость от аварий в энергосистеме.

Энергопотребление ИИ-ЦОД 

Энергопотребление ИИ-ЦОД (центров обработки данных для искусственного интеллекта) имеет свои особенности. Стандартная серверная стойка потребляет около 7 кВт, стойка для машинного обучения — до 40 кВт, а для генеративного ИИ — до 120 кВт. При этом современные графические процессоры способны изменять энергопотребление скачкообразно — от 50–140 Вт в режиме простоя, до 700–1200 Вт под полной нагрузкой. Пики потребления ИИ-ЦОД в 15 раз превышают показатели в традиционных дата-центрах.

Для компенсации экстремальных пиков нагрузки в ИИ-ЦОД традиционных источников бесперебойного питания и дизель-генераторов недостаточно. Необходимо внедрение мощных систем накопления энергии (СНЭ). Их использование, в свою очередь, требует реализации комплекса дополнительных мер по обеспечению пожарной безопасности и строгого соблюдения требований техники безопасности при проектировании, эксплуатации и обслуживании оборудования.

Пожаротушение и охлаждение СНЭ

Литий-железо-фосфатные батареи (LFP), которые устанавливают в современных ЦОД, относятся к трудновоспламеняемым изделиям. Это связано с их химической стабильностью и термической устойчивостью по сравнению с другими типами литий-ионных аккумуляторов.

На объектах, оборудованных СНЭ, обычно применяют автоматическую систему газового (аэрозольного) пожаротушения. В состав системы входят аэрозольные генераторы, блок управления, датчики (дым, температура, газ) и система автоматического запуска. Аэрозольное пожаротушение позволяет эффективно подавлять очаг возгорания.

Согласно ФЗ-123 «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» и СП 12.13130 «Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности», категория помещения по пожарной опасности определяется видом и количеством горючих веществ и особенностями технологического процесса. В России системы накопления энергии пока не имеют фиксированной категории и могут относиться к различным категориям (А, Б, В1–В4, Г, Д) в зависимости от условий эксплуатации.

В соответствии с техническими характеристиками и правилами противопожарной безопасности, между операциями зарядки и разрядки при эксплуатации накопителей должен соблюдаться период охлаждения от 30 до 60 минут.

Конкретная продолжительность охлаждения определяется в зависимости от температуры окружающей среды. Более высокая температура требует более длительного времени охлаждения (например, 60 минут в условиях высокой температуры, в то время как в условиях нормальной температуры может быть достаточно 30 минут).

В системах терморегулирования накопителей применяется жидкостное охлаждение. В качестве охлаждающей жидкости используются чиллеры и водный этиленгликоль.В высоконагруженных ЦОД с плотностью тепловыделения более 10–20 кВт на стойку такие системы часто окупаются за счет снижения энергопотребления, возможности увеличения плотности размещения оборудования и продления срока службы серверов.

Перечень стандартов, которым соответствует одно из решений модельного ряда СНЭ контейнерного исполнения ESS430-430:

UL 2775 (США/Канада)

Сфера применения: стандарт охватывает конструкцию и работу стационарных установок конденсированного аэрозольного пожаротушения, включая генераторы аэрозоля и пусковые устройства. Он предназначен для защиты «фиксированных рисков», таких как электрические шкафы и серверные комнаты.

Ключевая особенность: UL 2775 — это стандарт на компоненты (компонент-уровень). В нем подробно прописаны процедуры огневых испытаний для определения минимальной огнетушащей плотности, к которой затем прибавляется 30% коэффициент безопасности для конечных расчетов. Все вопросы, касающиеся установки, инспекции и техобслуживания, отсылаются к стандарту NFPA 2010.

EN 15276 (Евросоюз)

Сфера применения: европейский стандарт состоит из двух частей — EN 15276-1 (требования и методы испытаний для компонентов) и EN 15276-2 (проектирование, установка и техническое обслуживание).

Ключевая особенность: EN 15276-2 детально описывает характеристики огнетушащего вещества, типы пожаров, для которых оно подходит, и принципы объемного тушения (total flooding). По своей структуре он ближе к NFPA 2010, так как охватывает не только оборудование, но и системные аспекты.

AS 4487 (Австралия)

Сфера применения: австралийский стандарт устанавливает требования к проектированию, установке, испытаниям, вводу в эксплуатацию и безопасности систем конденсированного аэрозольного пожаротушения в зданиях, на производственных площадках и других сооружениях.

Ключевая особенность: это комплексный стандарт, охватывающий весь жизненный цикл системы. Прохождение сертификации по AS 4487 является обязательным требованием для выхода на рынок Австралии.

Соответствие международных и российских стандартов и нормативных актов для СНЭ

Дополнительные системы контроля

Объекты, на которых установлены СНЭ, могут быть дополнительно оснащенысистемой контроля доступа (при открытии дверей оборудование может останавливаться), датчиками затопления (автоматическое отключение при попадании воды) и системой мониторинга состояния батарей (BMS), предотвращающей перегрев и аварийные режимы.

Для обеспечения пожарной безопасности в ЦОД, где в качестве генерации используют накопители энергии, необходимо:

• не допускать коротких замыканий;
• контролировать температуру оборудования;
• обеспечивать исправность систем охлаждения;
• регулярно проверять работоспособность датчиков и системы пожаротушения;
• проводить техническое обслуживание в соответствии с регламентом;
• исключать эксплуатацию при наличии признаков неисправности (дым, запах, перегрев). 

Таким образом, применение систем накопления энергии диктует не только особые требования к составу систем противопожарной защиты. Вполне возможно, что здесь мы стоим на пороге новой парадигмы противопожарной защиты, когда применение систем пожарной сигнализации и пожаротушения нацелено не только на ранее выявление возгорания, но и на предотвращение возникновения пожара, и нового понимания, что значит минимизировать ущерб оборудованию и риски для персонала.