便利的信息化技術(IT)服務在不斷發展,而新的節能技術也隨之登場。數據中心實現節能也有助于強化產業競爭力。
智能手機和平板電腦日益普及,通過互聯網處理大量數據的服務迅速擴大。企業也在充分加以利用的Facebook和推特就可以說是其中的典型事例。
為這類服務提供支持的,是大量設置計算機以存儲數據的設施“數據中心”。如今,數據中心已成為支撐社會體系及企業經營的重要基礎設施,例如其中保管著銀行存取款信息、飛機及電車訂票信息、產品設計信息等。
在日本,數據中心的年耗電量約為100億~150億千瓦時。這相當于日本總耗電量的約1%。但今后如果數據中心需求猛增,并且不采取任何節能對策,到2050年,數據中心的耗電量將為目前的10倍左右,達到1000億千瓦時。這也是全球的發展趨勢。
數據中心是用電量很大的“高耗電產業”。因此,最近新建的數據中心正在積極采取節能對策。
以“適宜的溫度”降溫
在數據中心中,計算機耗電量最大,其次耗電量多的就是空調。空調是計算機能夠持續運轉所不可或缺的設備,其用電量在數據中心總耗電量中占3~4成。因此,如何控制空調的用電量是節能的關鍵。
主要管理金融企業數據運用的野村綜合研究所于2012年11月,在東京都多摩市開設了采用最新節能技術的“東京第一數據中心”。其特點是采用了在計算機室地板下方設置約4米大小空間的“雙層式系統”(Double Deck System)結構。
通常情況下,數據中心會在計算機室的旁邊配置空調室,從地板下方輸送較強的冷氣。采用這種方式時,傳送冷氣需要很大的動力。
雙層式系統是在地板下方設置可降低計算機室整體溫度的空調(背景區空調),以21℃這一“適宜的溫度”逐漸降溫。在產生熱量的計算機上,則安裝可局部降溫的空調(工作區空調)。這樣,通過減小輸送冷氣的動力,與以往的數據中心相比,耗電量可削減約20%。
也有采用“外氣空調”的方法,就是利用室外空氣為數據中心進行降溫。例如在北海道及東北寒冷地區建設數據中心,利用冰涼的室外空氣為計算機降溫。
日立制作所開發出了在東京等高溫高濕地區也可利用的“外氣冷卻系統”。可直接利用28℃以下的室外空氣為計算機降溫,還配備有可調整濕度、去除粉塵及化學物質的過濾器。該公司稱,與普通的數據中心相比,耗電量可削減約75%。今后將滿足東京圈的需求。
亟需解決的課題是最初的設置費用。小規模數據中心的建設費為7000萬~8000萬日元左右。如果采用外氣冷卻系統,由于設置可根據獲取的室外空氣的溫度及濕度進行冷卻的設備需要追加費用,因此需要花費1.2億~1.3億日元左右。日立制作所平臺業務本部節電設備系統部部長古谷野宏一稱:“我們計劃通過利用現有設備的部件等來降低成本,以能夠在3年內收回初始投資。”
直流供電已達到實用水平
作為輸送電力時的損耗削減技術,也有企業開始采用“直流供電”。
普通的數據中心在將電網傳送的電力輸送至計算機時,要反復進行3次交直流轉換。這一轉換會造成電力損耗,用電效率只能達到70%左右。而采用直流供電,只需一次將交流輸送的電力轉換成直流,便可直接供應給計算機。
今年3月起,日本SAKURA Internet公司建在北海道石狩市、采用直流供電系統的數據中心開始投入商業運營。其用電效率達到了92%。該公司稱,通過節能,每500個服務器收納專用架一年可削減約2700萬日元的費用。
不過該數據中心也存在設置成本的課題。SAKURA Internet基礎戰略部設施團隊負責人花清真稱:“我們將積極公開建設技術經驗,并讓其他公司也采用直流供電,通過充分利用競爭原理和規模經濟降低成本。”
采用直流供電的另一個理由在于,與可再生能源的兼容性較好。太陽能發電等生成的電力為直流電。SAKURA Internet計劃今后使用可再生能源,將直流發電生成的電力直接用于數據中心,從而進一步削減從電力公司購買的電力。
與風力發電聯動的日本NTT設施公司的集裝箱型數據中心(左)。野村綜合研究所的數據中心利用了太陽能發電和淺層地熱能(上)。
數據中心利用太陽能和風力等可再生能源的情況也日益增多。
野村綜研的東京第一數據中心除了利用太陽能發電之外,空調還利用了淺層地熱能。太陽能所發的約100千瓦電力主要用于計算機室的照明等。
日本NTT設施公司從2012年5月到2013年3月,在青森縣六所村針對利用風力發電的數據中心實施了運用實驗。在日本風力開發公司在六所村擁有的用地內設置了集裝箱,在其內部運轉計算機。當風車轉動時,風力發電的電力供應給數據中心使用,當風車停止時,則使用從電力公司購買的電力。
由于經實驗確認可確保電力的穩定供應,因此NTT設施已決定將實驗設施直接出售給青森縣內的服務運營商。該公司期望,今后利用可再生能源的環保型數據中心的需求不斷增加。
“亞洲基地”的地位能守住嗎?
數據中心運營商之間已開始上演跨國界的“利用者爭奪戰”。對于希望守住“亞洲基地”地位的日本國內運營商而言,目前的局勢不能說是十分有利。東日本大地震以后,因電費暴漲,日本國內數據中心運營商的競爭力減弱。進軍亞洲市場的海外企業有不少在使用費較低的日本以外的其他國家擁有數據中心。
日本經濟產業省作為基礎設施出口項目也很關注數據中心。商務信息政策局信息處理振興課認為:“如果能夠向海外出口數據中心的節能技術及運用管理經驗,便可實現激活日本國內產業,并在亞洲預防氣候變暖。”
數據中心實現節能對于強化企業競爭力來說,也是不可或缺。