وجهات النظر: 0 المؤلف: محرر الموقع النشر الوقت: 2025-06-09 الأصل: موقع
في عالم اليوم الرقمي ، تعد مراكز البيانات المحركات غير المرئية التي تقود كل شيء بدءًا من تدفق الفيديو والحوسبة السحابية إلى الخدمات المصرفية عبر الإنترنت والذكاء الاصطناعي. ولكن على الرغم من أننا نواجه راحة مواقع الويب السريعة والوصول إلى البيانات في الوقت الفعلي ، فنادراً ما ينظر معظم الناس في البنية التحتية الهائلة اللازمة لجعل ذلك ممكنًا. واحدة من أهم المكونات لتلك البنية التحتية هي القوة.
مراكز البيانات عبارة عن مرافق كثيفة للطاقة تضم الآلاف من الخوادم ومعدات الشبكات وأنظمة التبريد. ولكن ما مقدار الطاقة التي يحتاجها مركز البيانات؟ تعتمد الإجابة على عدة عوامل ، بما في ذلك حجم مركز البيانات ، والتكنولوجيا المستخدمة ، والبنية التحتية للتبريد ، وكيف يتم إدارة الطاقة بكفاءة.
في هذه المقالة ، سنستكشف ما الذي يحدد استهلاك الطاقة في مركز البيانات ، وكيفية قياسه ، ولماذا يهم ، وكيف تسعى مراكز البيانات الحديثة إلى أن تصبح أكثر كفاءة في الطاقة في عالم قلق متزايد بشأن الاستدامة.
قبل الغوص في احتياجات الطاقة ، من المهم أن نفهم ماهية مركز البيانات. مركز البيانات هو منشأة متخصصة تخزن ويدير أنظمة الكمبيوتر والمكونات ذات الصلة ، مثل الخوادم وأجهزة التخزين والمفاتيح وأنظمة الأمان. تعمل هذه المراكز كعمود خارجي لاستضافة مواقع الويب ، وإدارة الخدمات السحابية ، وتخزين البيانات ، وتشغيل التطبيقات للشركات أو الأفراد.
تتراوح مراكز البيانات من الغرف الصغيرة التي تحتوي على عدد قليل من رفوف المعدات إلى المرافق الضخمة التي تغطي مئات الآلاف من الأقدام المربعة ، والمعروفة باسم مراكز البيانات الفائقة ، التي تديرها عمالقة التكنولوجيا مثل Amazon و Google و Microsoft و Facebook.
أ الطاقة لمركز البيانات مجرد تشغيل أجهزة الكمبيوتر. يتجاوز استهلاك في الواقع ، فإن تشغيل الخوادم ليس سوى جزء من الصورة. وتشمل المجالات الرئيسية التي يتم استهلاكها للطاقة:
معدات تكنولوجيا المعلومات : الخوادم وأنظمة التخزين وأجهزة الشبكة.
أنظمة التبريد : مكيفات الهواء ، المبردات ، والمشجعين لمنع ارتفاع درجة الحرارة.
توزيع الطاقة : المحولات ، إمدادات الطاقة غير المنقطعة (UPS) ، ومولدات النسخ الاحتياطية.
الإضاءة والأمن : الأنوار والكاميرات وأنظمة قمع الحرائق.
نظرًا لأن كل هذه المعدات يجب أن تعمل بشكل مستمر - 24 ساعة في اليوم ، 365 يومًا في السنة - فإن استهلاك الطاقة مستمر ومهم.
يمكن أن تختلف احتياجات الطاقة لمركز البيانات على نطاق واسع ، ولكن دعونا نلقي نظرة على بعض السيناريوهات الشائعة للحصول على فهم عام.
قد يستخدم مركز بيانات الشركات الصغيرة أو المؤسسة الذي يخدم شركة واحدة في أي مكان ما بين 100 كيلووات (KW) إلى 500 كيلو وات من الطاقة. هذا يكفي لتشغيل عدة مئات إلى بضعة آلاف من الخوادم ، اعتمادًا على مدى كفاءة استخدامها.
يمكن أن تستهلك مراكز البيانات متوسطة الحجم من 1 إلى 5 ميجاوات (MW) من السلطة. واحد ميجاوات يساوي 1000 كيلووات ، لذلك هذه بالفعل قفزة كبيرة. يمكن لمراكز البيانات هذه استضافة عشرات الآلاف من الأجهزة أو المواقع الافتراضية.
يمكن أن تستهلك المنشآت واسعة النطاق المملوكة لمقدمي الخدمات السحابية أو الشركات الكبيرة 10 ميجاوات إلى أكثر من 100 ميجاوات من الطاقة. لوضع هذا في منظوره الصحيح ، فإن 100 ميجاوات هي نفس المبلغ تقريبًا من الطاقة المستخدمة من قبل 100000 منزل متوسط في الولايات المتحدة. تعمل Facebook و Google و Microsoft جميعها على مراكز البيانات الضخمة ، وغالبًا ما تعمل ببنية تحتية مصممة خصيصًا ومصادر للطاقة المتجددة.
لفهم مدى كفاءة يستخدم مركز البيانات قوته ، غالبًا ما يشير خبراء الصناعة إلى مقياس يسمى فعالية استخدام الطاقة (PUE). هذه هي نسبة إجمالي طاقة المنشأة إلى الطاقة المستخدمة من قبل معدات تكنولوجيا المعلومات وحدها.
pue = إجمالي طاقة المعدات / معدات تكنولوجيا المعلومات
Pue من 1.0 مثالي ويعني كل واط يستخدم للحوسبة.
يعني بوي من 1.5 أنه لكل واط من قوة تكنولوجيا المعلومات ، يتم استخدام 0.5 واط أخرى للتبريد أو الإضاءة أو وظائف أخرى.
غالبًا ما تحتوي مراكز البيانات الحديثة والفعالة على الطاقة على PUEs بالقرب من 1.1 أو 1.2 ، في حين أن المنشآت القديمة أو الأقل كفاءة قد تحتوي على PUEs أعلى من 2.0.
دعنا نقسم العناصر الرئيسية التي تؤثر على مقدار الطاقة التي يستهلكها مركز البيانات.
المزيد من الخوادم في مساحة صغيرة تزيد من الحاجة إلى كل من قوة الحوسبة والتبريد. قد يرسم الحامل عالي الكثافة 10-20 كيلو واط أو أكثر ، في حين أن الكثافة المنخفضة قد تستخدم فقط 2-4 كيلو واط.
يعد التبريد أحد أكبر عمليات السحب غير القوية في مركز البيانات. تكييف الهواء التقليدي كثيف الطاقة ، في حين أن التقنيات الحديثة مثل التبريد السائل أو تبريد الهواء الحر (الذي يستخدم الهواء الخارجي) يمكن أن يقلل من احتياجات الطاقة بشكل كبير.
يتيح المحاكاة الافتراضية تشغيل تطبيقات متعددة على عدد أقل من الآلات المادية ، مما يقلل من استخدام الأجهزة بشكل عام واستخدام الطاقة. غالبًا ما تستهلك مراكز البيانات التي تستفيد بشكل أفضل من المحاكاة الافتراضية طاقة أقل لكل مهمة حوسبة.
غالبًا ما تستهلك الخوادم القديمة ومعدات الشبكات طاقة أكبر وتنتج حرارة أكثر من الآلات الحديثة والفعالية في الطاقة. إن ترقية البنية التحتية يمكن أن تقلل بشكل كبير من استهلاك الطاقة.
قد تحتاج مراكز البيانات في المناخات الباردة إلى طاقة أقل للتبريد. لهذا السبب توجد العديد من مراكز البيانات في أماكن مثل أيسلندا أو الدول الاسكندنافية ، حيث يمكن استخدام الهواء الخارجي لتبريد الخوادم معظم العام.
لفهم مقياس استخدام الطاقة بشكل أفضل ، إليك بعض الأمثلة في العالم الحقيقي:
مراكز بيانات Google : أبلغت Google عن استخدام حوالي 5.6 ساعة Terawatt (TWH) من الكهرباء في عام واحد لتشغيل مراكز البيانات الخاصة بها على مستوى العالم. هذا مشابه لاستخدام الكهرباء السنوي لبلد متوسط الحجم.
Facebook (META) : تستهلك مراكز بيانات Facebook حوالي 3-4 ميجاوات لكل مبنى ، وقد تحتوي الجامعات الكبيرة على مباني متعددة.
الحرم الجامعي لمركز البيانات الفائق : يمكن أن يكون للحرم الجامعي المفرط المفرط حمولة إجمالية قدرها 50 ميجاوات أو أكثر ، بما يكفي لتشغيل المدن بأكملها.
تعد الطاقة واحدة من أكبر التكاليف التشغيلية لمراكز البيانات ، وغالبًا ما تكون في المرتبة الثانية بعد التوظيف. تكاليف ميغاواط واحدة من الطاقة ما بين 700000 إلى مليون دولار في السنة ، اعتمادًا على أسعار الطاقة المحلية وكفاءة المنشأة.
بالنسبة لمركز بيانات 10 ميجاوات ، يترجم هذا إلى 7 ملايين دولار إلى 10 ملايين دولار سنويًا في تكاليف الكهرباء وحدها. لهذا السبب يمكن أن يؤدي تقليل استهلاك الطاقة حتى بنسبة مئوية صغيرة إلى وفورات هائلة.
مع الاهتمام المتزايد بشأن تغير المناخ وانبعاثات الكربون ، تتعرض مراكز البيانات لضغوط متزايدة لتصبح أكثر ملاءمة للبيئة. تستثمر العديد من الشركات في:
الطاقة المتجددة : التزمت Google و Amazon و Microsoft بتشغيل مراكز البيانات الخاصة بهم بنسبة 100 ٪ من الطاقة المتجددة من خلال الرياح والطاقة الشمسية والطاقة المائية.
تعويض الكربون : تشتري بعض الشركات أرصدة الكربون لتعويض انبعاثاتها.
تصميم موفرة للطاقة : يتم بناء مراكز بيانات جديدة بتصميمات منخفضة ، وأنظمة تدفق الهواء المحسّنة ، وتقنيات التبريد الأكثر كفاءة.
تقوم مراكز البيانات أيضًا بتجربة إدارة الطاقة القائمة على الذكاء الاصطناعي ، باستخدام خوارزميات التعلم الآلي لتحسين توزيع الطاقة والتبريد بناءً على متطلبات عبء العمل.
ينمو الطلب العالمي على تخزين البيانات والحوسبة السحابية والذكاء الاصطناعي بسرعة. ونتيجة لذلك ، ستستمر مراكز البيانات في توسيع وتستهلك المزيد من الطاقة.
وفقًا للوكالة الدولية للطاقة (IEA) ، استخدمت مراكز البيانات في جميع أنحاء العالم حوالي 200 TWH من الكهرباء في عام 2022 ، ومن المتوقع أن ينمو هذا العدد بشكل كبير ، خاصة مع ارتفاع الذكاء الاصطناعي والحوسبة عالية الأداء (HPC).
ستكون التقنيات الجديدة والتصميمات الأكثر ذكاءً في موازنة متطلبات السلطة المتزايدة مع أهداف الاستدامة.
لذا ، ما مقدار الطاقة التي يحتاجها مركز البيانات؟ تعتمد الإجابة على حجم المنشأة والغرض منها ، ولكن يمكن أن تتراوح من مئات الكيلووات في إعداد صغير إلى أكثر من 100 ميجاوات في حرم فائق. لا تتعلق الطاقة فقط بالحفاظ على تشغيل الخوادم - فهي مطلوبة أيضًا للتبريد وتوزيع الطاقة وعمليات المنشأة.
مع تزايد الطلب على الخدمات الرقمية ، ستصبح مراكز البيانات أكثر كثافة في الطاقة في المستقبل. ومع ذلك ، فإن التقدم في كفاءة الطاقة ، وتكامل الطاقة المتجددة ، وإدارة البنية التحتية الأكثر ذكاءً ، تساعد مراكز البيانات الحديثة على تقليل بصمة البيئة مع تلبية احتياجات الحوسبة العالمية.
يعد فهم ديناميات الطاقة لمراكز البيانات أمرًا ضروريًا لمهنيي التكنولوجيا وقادة الأعمال وصانعي السياسات البيئية على حد سواء. سواء كنت تقوم ببناء مزرعة خادم أو تستخدم الخدمات السحابية ، فإن الكهرباء غير المرئية التي تشغل عالمنا الرقمي جزء حيوي من المشهد العالمي للطاقة.
