Quan điểm: 0 Tác giả: Trình chỉnh sửa trang web xuất bản Thời gian: 2025-06-09 Nguồn gốc: Địa điểm
Trong thế giới kỹ thuật số ngày nay, các trung tâm dữ liệu là các động cơ vô hình điều khiển mọi thứ từ phát trực tuyến video và điện toán đám mây đến ngân hàng trực tuyến và trí tuệ nhân tạo. Nhưng trong khi chúng tôi trải nghiệm sự tiện lợi của các trang web tải nhanh và truy cập dữ liệu thời gian thực, hầu hết mọi người hiếm khi xem xét cơ sở hạ tầng to lớn cần thiết để thực hiện điều này. Một trong những thành phần quan trọng nhất của cơ sở hạ tầng đó là sức mạnh.
Trung tâm dữ liệu là các cơ sở sử dụng nhiều năng lượng, chứa hàng ngàn máy chủ, thiết bị mạng và hệ thống làm mát. Nhưng trung tâm dữ liệu cần bao nhiêu năng lượng? Câu trả lời phụ thuộc vào một số yếu tố, bao gồm kích thước của trung tâm dữ liệu, công nghệ được sử dụng, cơ sở hạ tầng làm mát và cách quản lý công suất hiệu quả.
Trong bài viết này, chúng tôi sẽ khám phá những gì quyết định Tiêu thụ năng lượng của trung tâm dữ liệu , cách đo lường, tại sao nó quan trọng và cách các trung tâm dữ liệu hiện đại cố gắng trở nên tiết kiệm năng lượng hơn trong một thế giới ngày càng quan tâm đến tính bền vững.
Trước khi lặn vào nhu cầu quyền lực, điều quan trọng là phải hiểu trung tâm dữ liệu là gì. Trung tâm dữ liệu là một cơ sở chuyên dụng lưu trữ và quản lý các hệ thống máy tính và các thành phần liên quan, chẳng hạn như máy chủ, thiết bị lưu trữ, công tắc và hệ thống bảo mật. Các trung tâm này đóng vai trò là xương sống cho các trang web lưu trữ, quản lý dịch vụ đám mây, lưu trữ dữ liệu và chạy các ứng dụng cho các công ty hoặc cá nhân.
Các trung tâm dữ liệu bao gồm từ các phòng nhỏ chứa một vài giá đỡ thiết bị đến các cơ sở lớn bao gồm hàng trăm ngàn feet vuông, được gọi là trung tâm dữ liệu siêu cấp, được vận hành bởi các đại gia công nghệ như Amazon, Google, Microsoft và Facebook.
MỘT Tiêu thụ năng lượng của trung tâm dữ liệu vượt xa chỉ cần chạy máy tính. Trong thực tế, cung cấp năng lượng cho các máy chủ chỉ là một phần của hình ảnh. Các lĩnh vực chính mà điện được tiêu thụ bao gồm:
Thiết bị CNTT : Máy chủ, hệ thống lưu trữ và thiết bị mạng.
Hệ thống làm mát : Điều hòa, máy làm lạnh và quạt để ngăn ngừa quá nóng.
Phân phối năng lượng : Máy biến áp, nguồn cung cấp năng lượng không tham nhũng (UPS) và máy phát điện dự phòng.
Ánh sáng và an ninh : Đèn, máy ảnh và hệ thống triệt tiêu lửa.
Bởi vì tất cả các thiết bị này phải hoạt động liên tục 24 giờ mỗi ngày, 365 ngày một năm, tiêu thụ năng lượng điện là liên tục và có ý nghĩa.
Nhu cầu sức mạnh của một trung tâm dữ liệu có thể rất khác nhau, nhưng chúng ta hãy xem xét một số kịch bản phổ biến để có được sự hiểu biết chung.
Một trung tâm dữ liệu doanh nghiệp hoặc doanh nghiệp nhỏ phục vụ một công ty duy nhất có thể sử dụng bất cứ nơi nào từ 100 kilowatts (kW) đến 500 kW năng lượng. Điều này là đủ để cung cấp năng lượng cho vài trăm đến vài nghìn máy chủ, tùy thuộc vào mức độ hiệu quả của chúng được sử dụng.
Các trung tâm dữ liệu cỡ trung bình có thể tiêu thụ 1 đến 5 megawatt (MW) sức mạnh. Một megawatt bằng 1.000 kilowatt, vì vậy đây đã là một bước nhảy vọt đáng kể. Các trung tâm dữ liệu này có thể lưu trữ hàng chục ngàn máy ảo hoặc trang web.
Các cơ sở quy mô lớn thuộc sở hữu của các nhà cung cấp đám mây hoặc các tập đoàn lớn có thể tiêu thụ 10 MW đến hơn 100 MW điện. Để đặt điều này trong quan điểm, 100 MW là lượng công suất tương đương được sử dụng bởi 100.000 ngôi nhà trung bình ở Hoa Kỳ. Facebook, Google và Microsoft đều vận hành các trung tâm dữ liệu khổng lồ như vậy, thường được cung cấp bởi cơ sở hạ tầng được xây dựng tùy chỉnh và các nguồn năng lượng tái tạo.
Để hiểu mức độ hiệu quả của một trung tâm dữ liệu sử dụng sức mạnh của mình, các chuyên gia trong ngành thường đề cập đến một số liệu gọi là hiệu quả sử dụng sức mạnh (PUE). Đây là tỷ lệ của tổng công suất cơ sở so với công suất chỉ được sử dụng bởi thiết bị CNTT.
Pue = toàn bộ năng lượng cơ sở / công suất thiết bị CNTT
Một pue 1.0 là lý tưởng và có nghĩa là mỗi watt được sử dụng để tính toán.
Một pue 1,5 có nghĩa là với mỗi watt của công suất CNTT, 0,5 watt khác được sử dụng để làm mát, chiếu sáng hoặc các chức năng khác.
Các trung tâm dữ liệu hiện đại, tiết kiệm năng lượng thường có PUE gần 1,1 hoặc 1,2, trong khi các cơ sở cũ hoặc kém hiệu quả hơn có thể có PUE trên 2.0.
Chúng ta hãy phá vỡ các yếu tố chính ảnh hưởng đến lượng trung tâm dữ liệu tiêu thụ.
Nhiều máy chủ hơn trong một không gian nhỏ làm tăng nhu cầu về cả sức mạnh tính toán và làm mát. Một giá đỡ mật độ cao có thể thu hút 10 trận20 kW trở lên, trong khi mật độ thấp người ta có thể chỉ sử dụng 2 trận4 kW.
Làm mát là một trong những năng lượng không lớn nhất của IT trong một trung tâm dữ liệu. Điều hòa không khí truyền thống là tốn nhiều năng lượng, trong khi các kỹ thuật hiện đại như làm mát chất lỏng hoặc làm mát không khí tự do (sử dụng không khí bên ngoài) có thể làm giảm đáng kể nhu cầu năng lượng.
Ảo hóa cho phép nhiều ứng dụng chạy trên ít máy vật lý hơn, giảm sử dụng phần cứng và năng lượng tổng thể. Các trung tâm dữ liệu sử dụng ảo hóa tốt hơn thường tiêu thụ ít năng lượng hơn cho mỗi nhiệm vụ điện toán.
Các máy chủ cũ và thiết bị mạng thường tiêu thụ nhiều năng lượng hơn và tạo ra nhiều nhiệt hơn so với các máy hiện đại, tiết kiệm năng lượng. Nâng cấp cơ sở hạ tầng có thể làm giảm đáng kể mức tiêu thụ năng lượng.
Các trung tâm dữ liệu ở vùng khí hậu mát mẻ có thể cần ít năng lượng hơn để làm mát. Đó là lý do tại sao nhiều trung tâm dữ liệu được đặt ở những nơi như Iceland hoặc Scandinavia, nơi không khí bên ngoài có thể được sử dụng để làm mát máy chủ hầu hết các năm.
Để hiểu rõ hơn về quy mô sử dụng năng lượng, đây là một vài ví dụ trong thế giới thực:
Các trung tâm dữ liệu của Google : Google đã báo cáo sử dụng khoảng 5,6 giờ terawatt (TWH) điện trong một năm để cung cấp năng lượng cho các trung tâm dữ liệu của nó trên toàn cầu. Điều đó có thể so sánh với việc sử dụng điện hàng năm của một quốc gia cỡ trung.
Facebook (Meta) : Các trung tâm dữ liệu của Facebook tiêu thụ khoảng 3 con4 MW mỗi tòa nhà và các cơ sở lớn có thể có nhiều tòa nhà.
Một khuôn viên trung tâm dữ liệu siêu cấp : Một khuôn viên siêu biên có thể có tổng tải từ 50 MW trở lên, đủ để cung cấp năng lượng cho toàn bộ thị trấn.
Sức mạnh là một trong những chi phí hoạt động lớn nhất cho các trung tâm dữ liệu, thường chỉ đứng sau nhân sự. Một MW điện duy nhất có giá khoảng 700.000 đến 1 triệu đô la mỗi năm, tùy thuộc vào giá năng lượng địa phương và hiệu quả của cơ sở.
Đối với một trung tâm dữ liệu 10 MW, điều này có nghĩa là 7 triệu đến 10 triệu đô la hàng năm cho chi phí điện. Đó là lý do tại sao việc giảm mức tiêu thụ năng lượng ngay cả bằng một tỷ lệ nhỏ có thể dẫn đến tiết kiệm lớn.
Với mối quan tâm ngày càng tăng đối với biến đổi khí hậu và khí thải carbon, các trung tâm dữ liệu đang chịu áp lực ngày càng tăng để trở nên thân thiện với môi trường hơn. Nhiều công ty đang đầu tư vào:
Năng lượng tái tạo : Google, Amazon và Microsoft đã cam kết cung cấp năng lượng cho các trung tâm dữ liệu của họ với năng lượng tái tạo 100% thông qua gió, mặt trời và thủy điện.
Bồi thường carbon : Một số công ty mua tín dụng carbon để bù đắp lượng khí thải của họ.
Thiết kế tiết kiệm năng lượng : Các trung tâm dữ liệu mới đang được xây dựng với các thiết kế thấp, hệ thống luồng khí được cải thiện và các công nghệ làm mát hiệu quả hơn.
Các trung tâm dữ liệu cũng đang thử nghiệm quản lý năng lượng dựa trên AI, sử dụng các thuật toán học máy để tối ưu hóa phân phối năng lượng và làm mát dựa trên nhu cầu khối lượng công việc.
Nhu cầu toàn cầu về lưu trữ dữ liệu, điện toán đám mây và trí tuệ nhân tạo đang phát triển nhanh chóng. Do đó, các trung tâm dữ liệu sẽ tiếp tục mở rộng và tiêu thụ nhiều năng lượng hơn.
Theo Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA), các trung tâm dữ liệu trên toàn thế giới đã sử dụng khoảng 200 TWH điện vào năm 2022 và con số này dự kiến sẽ tăng đáng kể, đặc biệt là với sự gia tăng của AI và điện toán hiệu suất cao (HPC).
Các công nghệ mới và thiết kế thông minh hơn sẽ rất quan trọng trong việc cân bằng nhu cầu năng lượng đang tăng với các mục tiêu bền vững.
Vì vậy, một trung tâm dữ liệu cần bao nhiêu năng lượng? Câu trả lời phụ thuộc vào quy mô và mục đích của cơ sở, nhưng nó có thể dao động từ hàng trăm kilowatt trong một thiết lập nhỏ đến hơn 100 megawatt trong khuôn viên trường đại học. Sức mạnh không chỉ là giữ cho các máy chủ chạy, nó cũng cần thiết để làm mát, phân phối điện và hoạt động của cơ sở.
Với nhu cầu ngày càng tăng đối với các dịch vụ kỹ thuật số, các trung tâm dữ liệu sẽ chỉ trở nên tốn nhiều năng lượng hơn trong tương lai. Tuy nhiên, những tiến bộ về hiệu quả năng lượng, tích hợp năng lượng tái tạo và quản lý cơ sở hạ tầng thông minh hơn đang giúp các trung tâm dữ liệu hiện đại giảm dấu chân môi trường của họ trong khi đáp ứng nhu cầu điện toán toàn cầu.
Hiểu được động lực sức mạnh của các trung tâm dữ liệu là điều cần thiết cho các chuyên gia công nghệ, lãnh đạo doanh nghiệp và các nhà hoạch định chính sách môi trường. Cho dù bạn đang xây dựng một trang trại máy chủ hay sử dụng các dịch vụ đám mây, thì điện vô hình cung cấp năng lượng cho thế giới kỹ thuật số của chúng ta là một phần quan trọng của bối cảnh năng lượng toàn cầu.
