Центровете за данни изглежда регресират. В ход са планове за масов преход от променливотоково захранване към постояннотоково. В началото на 20 век се случи точно обратната трансформация. От какво е продиктуван преходът сега?
Центровете за данни, в които се помещава оборудване за изкуствен интелект, възнамеряват да преминат от променливотоково захранване към постояннотоково. Не толкова отдавна, в началото на 20-ти век, наблюдавахме обратното – преход на индустрията към променлив ток, тъй като недостатъците на постояннотоковото захранване станаха невъзможни за игнориране в ерата на широко разпространената електрификация.
От AC към DC
В обозримо бъдеще центровете за данни може да преминат от променливотоково захранване към постояннотоково захранване. Тласък на този преход дава необходимостта от постоянно преобразуване на променливотоковото захранване в постояннотоково и обратно, което води до загуби на енергия – а те нарастват с увеличаване на консумацията в центровете за данни, според блог публикация на Nvidia.
Компаниите, които доставят захранващи системи за центрове за данни, са започнали да проектират и произвеждат решения за постояннотоково захранване. По-конкретно, Delta, Eaton, Flex Power, Schneider Electric и Vertiv са разработили системи за постояннотоково захранване.
Това е доста нетрадиционен подход към захранващото оборудване на центровете за данни, тъй като по-голямата част от тези съоръжения работят на променлив ток (AC).
За всичко си има причина
Преходът към постояннотоково захранване в центровете за данни е продиктуван от настоящите реалности и най-вече факта, че центровете за данни, обслужващи индустрията за изкуствен интелект, консумират значително повече електроенергия.
Традиционната схема на работа на центровете за данни включва многократно преобразуване на ток от променлив в постоянен и обратно. Точно това се опитват да елиминират собствениците на тези критично важни съоръжения от ИТ инфраструктурата.
Входните електропроводи захранват центровете за данни с променлив ток, тъй като целият свят премина към него в началото на 20-ти век. Този ток има средно напрежение от 1 до 35 kV и след като попадне в центъра за данни, това напрежението намалява няколко пъти – обикновено до 415 или 480 V.
На настоящия етап токът все още остава променлив, но след това се „изпомпва“ в непрекъсваеми захранвания. За целта токът преминава през трансформатор и става постоянен.
На изхода на UPS токът се преобразува обратно в променлив, а на последния етап, точно преди да влезе в сървърите, се преобразува обратно в постоянен, с допълнително намаляване на напрежението.
Необосновани загуби
Многократните преобразувания на променливия ток водят до загуба на мощност и колкото по-висока е консумацията на енергия, толкова по-забележима е загубата.
Това не е толкова съществено в стандартните центрове за данни, където стелажите консумират средно 10 kW, но центровете за данни за изкуствен интелект консумират много повече енергия – до 1 MW на стелаж и при тях загубите от преобразуване стават много по-значителни.
„Многократните преобразувания на променлив ток в постоянен ток в захранващата верига са неефективни по отношение на консумацията на енергия и увеличават броя на точките на повреда“, пише Nvidia в блога си.
Освен това, силовите вериги с преобразуване на променлив ток изискват голямо количество медни шини – до 200 кг за всеки 1-мегаватов стелаж, според изчисленията на Nvidia. Компанията твърди, че всеки 1-гигаватов център за данни със старата захранваща система ще изисква 200 тона мед.
В допълнение, самите системи за преобразуване на постоянен ток в променлив ток заемат значително място и елиминирането им в полза на използването само на постоянен ток ще освободи не малко пространство.
Какво предлага Nvidia
Компанията за AI ускорители предвижда преобразуване на 13,8 kV променлив ток от електроцентралите директно в 800 V постоянен ток на входа. Това ще елиминира множество междинни звена в захранващата верига, като по този начин ще увеличи надеждността и едновременно с това ще намали генерирането на топлина.
Освен това, Nvidia изчислява, че използването на 800 V шини и превключването от 415 V променлив ток към 800 V постоянен ток в електроразпределителните системи позволява предаване на 85% повече мощност през същото напречно сечение на проводника.
„Това е така, защото по-високото напрежение намалява консумацията на ток, намалява резистивните загуби и увеличава ефективността на преноса на енергия“, казват специалистите на Nvidia.
След преминаване към 800 V DC, по-малките сечения на проводниците ще могат да се справят с натоварването. Резултатът е 45% намаление на потреблението на мед.
Доставчиците на захранващи системи за центрове за данни бързат да доставят своите нови 800 V DC решения възможно най-скоро. Например, решението на Vertiv ще бъде налично до края на 2026 г.
Продуктовата линия на Delta включва 660-киловатови редови захранващи стелажи, проектирани за 800 V DC. Те допълнително имат интегрирани батерийни пакети с общ капацитет 480 kW.
Войната на токовете
Постоянният ток (DC) се появи преди променливия ток (AC) – през 1800 г. физикът Алесандро Волта създаде „волтовата стълба“, която се превръща в първия в света източник на постоянен ток (DC).
А през 1831 г. физикът Майкъл Фарадей откри принципа на електромагнитната индукция – благодарение на неговите експерименти стана ясно, че променливото магнитно поле може да създаде електрически ток в проводник.
През 1866 г. откритието на Фарадей положи основите за първия в света генератор на променлив ток. Той е създаден от немския инженер Вернер фон Сименс.
През втората половина на 19-ти век се разгърна истинска война на токовете, която постоянният ток в крайна сметка загуби.
Бързо стана ясно, че предаването на ток с висока мощност на дълги разстояния е невъзможно с постоянните системи от онова време. На разстояния, по-големи от 2 км от електроцентралата, мощността на предавания ток намалява значително.
Системите с променлив ток са лишени от този недостатък. Дори ранните модели могат да предават ток на стотици километри практически без загуба на мощност.
Войната на токовете продължи приблизително до 20-те години на миналия век. Променливият ток в крайна сметка излезе победител. Но изглежда не и в днешните AI центрове за данни.
