Ooit was de betrouwbaarheid van een datacenter het enige dat telde. Nu gaat het steeds meer over duurzame veerkracht. Stroomstoringen komen steeds vaker voor als gevolg van een hogere vraag, ouder wordende infrastructuur, duurzame energiebronnen die niet continu beschikbaar zijn en vaker voorkomende extreme weersomstandigheden.
In combinatie met de versnelling van de digitale transformatie, zoals werk en onderwijs op afstand, IoT- en big datatoepassingen, ontstaat de behoefte aan meer betrouwbare en groene datacentercapaciteit.
De kosten van elektriciteit zullen naar verwachting stijgen. De voortdurende groei van de vraag en de capaciteit zorgen voor de noodzaak om een duurzame koers te ontwikkelen. Microgrids kunnen duurzame energie ter plaatse opwekken wat leidt tot kostenbesparing en verbeterde weerbaarheid. De whitepaper ‘How Microgrids for Data Centers Increase Resilience, Optimize Costs, and Improve Sustainability’ vertelt hier meer over.
De trend naar duurzame datacenters
Duurzaamheid wordt als concept al door vele sectoren omarmd en wordt nu geleidelijk aan ook overgenomen door de datacenter- en colocatie-industrie. Data Center Frontier meldde onlangs dat cloud bouwers zich steeds meer inzetten voor groene energie. Gil Santaliz, President en CEO van het NJFX-datacenter in het Amerikaanse Wall, New Jersey, zei eerder: “Hernieuwbare energie wordt een eerste vereiste. Als je geen duurzame energie kunt krijgen, ben je in het nadeel”. Dean Nelson, oprichter en voorzitter van iMasons, ziet een toekomst waarin “de digitale infrastructuur zal bijdragen aan de wereldeconomie en -maatschappij zonder de planeet schade te berokkenen”.
Veel toonaangevende digitale infrastructuurbedrijven delen die visie en handelen daar ook naar. Microsoft kondigde bijvoorbeeld stoutmoedig aan dat het tegen 2030 CO2-negatief is; een boodschap die nog wordt versterkt door een recent succesvol ‘proof of concept’ waarbij gebruik werd gemaakt van waterstofbrandstofcellen om een rij met datacenterservers 48 uur achtereen van stroom te voorzien. Een ander voorbeeld is de samenwerking tussen Switch en Capital Dynamics die de drijvende kracht vormen achter het Gigawatt 1 zonne-energie- en batterijproject in Nevada.
Of het nu gaat om het behalen van een concurrentievoordeel of om het voldoen aan lokale milieuvoorschriften, het verminderen van de CO2-voetafdruk wordt veelal bereikt door compensaties met Renewable Engery Credits of ‘virtuele’ energiecontracten die toegang mogelijk maken tot afgelegen groene energiebronnen, zoals zonne- of windmolenparken. Dit zijn positieve stappen, maar ze dragen niet bij aan een grotere weerbaarheid van het datacenter.
De opkomst van het datacenter microgrid
De nieuwste microgrid-ontwerpen helpen datacenters om alle drie de doelen te bereiken, door diverse lokale, gedistribueerde energiebronnen samen te brengen, waaronder hergebruik. Een microgrid helpt de kosten te optimaliseren en tegelijkertijd de stroomstabiliteit te verbeteren. Het biedt bovendien de mogelijkheid om los te koppelen van het elektriciteitsnet om zo blootstelling aan uitval of storingen te vermijden.
Wanneer de kosten van het elektriciteitsnet stijgen, kan het microgrid de lokale duurzame of opgeslagen energie inzetten. Opgeslagen energie kan ook worden terug verkocht aan het elektriciteitsnet wanneer dat het meest opbrengt. En het verbruik van hernieuwbare energie kan worden gemaximaliseerd om te voldoen aan de doelstellingen voor de uitstoot van broeikasgassen.
Hoewel noodstroomvoorzieningen – meestal een dieselgenerator en een UPS – alomtegenwoordig en essentieel zijn voor de continuïteit van de dienstverlening, zijn ze niet bedoeld om continu te draaien. Om richting een echt microgrid te gaan zijn extra energiebronnen met een intelligente besturing nodig.
Er is nu een flink aantal opties aan energiebronnen op locatie. Een aantal voorbeelden hiervan zijn:
- Hernieuwbare energiebronnen. Afhankelijk van beschikbaarheid, kosten, richtlijnen en stimulansen en lokale marktfactoren zoals het tarief van elektra en de regelgeving, is een aantal lokale duurzame opties het overwegen waard. Dit kan onder meer betrekking hebben op zonne-energie, windenergie en biomassa.
- Brandstofcellen. Vanwege hun kleine formaat worden brandstofcellen een populaire keuze bij datacenters. Afhankelijk van de financiering, stimulansen en brandstofkosten kunnen deze systemen ook aanzienlijke energiebesparingen opleveren. En als de gebruikte waterstof kan worden geproduceerd uit elektrolyse die wordt aangedreven door een duurzame energiebron, zoals zonne-energie, kan de resulterende brandstof worden beschouwd als een hernieuwbare bron.
- Energieopslag. Lokale opslag van energie ondersteunt (samen met andere gedistribueerde energiebronnen) niet alleen de weerbaarheid bij een stroomstoring op het net, maar helpt ook de waarde van de opgewekte duurzame energie te maximaliseren en kan gebruikt worden om pieken in de energiebehoefte te ondersteunen.
- Systemen voor gecombineerde koeling, verwarming en vermogen (CCHP: combined cooling heating and power) die draaien op aardgas bieden een grote efficiëntie door zowel energie als koeling te leveren. Ze draaien meestal continu en worden vaak beter onderhouden dan generatoren die stand-by staan, wat betekent dat ze in staat zijn om direct stroom te leveren in het geval van een stroomstoring.
Het besturen van een microgrid gebeurt door een combinatie van lokaal beheer en software, met hulp van cloud-gebaseerde analyses en diensten. Intelligente besturing beheert de aansluiting op en isolatie van het net, alle veiligheidsaspecten en de manier waarop gedistribueerde energiebronnen worden gebruikt wanneer ze zijn aangesloten of losgekoppeld van het net.
Geavanceerde energieanalyses worden gebruikt om kostenbesparingen te realiseren door middel van een dynamisch model van ‘onderling afhankelijk gebruik’, waardoor de flexibiliteit en functionele waarde van gedistribueerde energiebronnen volledig te gelde kunnen worden gemaakt. KPI’s, variërend van het voorspellen van de energieproductie tot de energiemarkt en brandstofprijzen, worden door AI-modellen gebruikt om de meest gunstige tijd te bepalen voor het opwekken, gebruiken, opslaan of verkopen van energie.
Hoe groter de verscheidenheid aan gedistribueerde energiebronnen, hoe meer optimalisatiemogelijkheden er kunnen worden benut en hoe groter de weerbaarheid in het geval van een verstoring. De keuze van de gedistribueerde energiebronnen hangt af van de geografische mogelijkheden en beperkingen, de toegang tot brandstofbronnen en de totale financiële aantrekkelijkheid van het project.
Een nieuw tijdperk in microgrid-ontwerp en betaalbaarheid
Het ontwerp, de constructie en de exploitatie worden verbeterd door een nieuw type microgrid-oplossingen op basis van gestandaardiseerde, voorverpakte systeemcomponenten en modulaire, geprevalideerde architecturen. Deze maken microgrid-systemen mogelijk die op bestelling geconfigureerd worden en die levertijd en kosten minimaliseren, terwijl ze de betrouwbaarheid verhogen en de ROI maximaliseren dankzij het vereenvoudigde ontwerp, de installatie, de ondersteuning en het onderhoud.
Het implementeren van een datacenter microgrid kent meerdere financiële overwegingen. Gelukkig heeft de groei van microgrids sinds 2014 de kosten met naar schatting 25 tot 30 procent verlaagd. De verwachting is dat deze daling voortzet. Er zijn bovendien veel opties voor de financiering en exploitatie van microgrid-infrastructuren en er zijn verschillende overheidssubsidies beschikbaar. Aangezien microgrids over het algemeen kapitaalintensief zijn, biedt het Energy-as-a-Service (EaaS)-model een flexibele eigendomsstructuur, waarbij de exploitant van het datacenter een maandelijkse vergoeding voor operationele kosten betaalt aan de externe eigenaar.
Lees whitepaper 289 ‘How Microgrids for Data Centers Increase Resilience, Optimize Costs, and Improve Sustainability’, om meer te weten te komen over microgrids en de reden waarom ze een goede optie zijn voor datacenters en colocatiefaciliteiten.