Inilunsad ng China ang data center sa ilalim ng dagat na pinapagana ng hangin sa may Shanghai

Bagong modelo ng pagkompyut sa dagat

Pinaandar na ng China ang unang yugto ng data center na inilagay sa sahig ng dagat malapit sa Shanghai, isang pasilidad na idinisenyong pagsamahin ang enerhiya mula sa mga offshore wind farm at pagpapalamig gamit ang tubig-dagat. Itinayo ng HiCloud, nagsisimula ang proyekto sa 2.3 megawatt na demonstrasyon na planong palawakin sa 24 megawatts. Matatagpuan ito sa baybayin ng Lingang Special Area; karamihan ng suplay nitong kuryente ay nagmumula sa kalapit na offshore wind turbine, habang inaalis ang init sa pamamagitan ng pagpapadaloy ng tubig-dagat sa paligid ng mga selyadong server cabin. Umabot sa humigit-kumulang 1.6 bilyong yuan (mga 226 milyong dolyar) ang puhunan sa pagtatayo, at target ng mga operator ang power usage effectiveness na 1.15 o mas mababa, na maglalagay sa pasilidad sa hanay ng mga pinakaepisyenteng pasilidad na kauri nito.

Binaligtad ng paraang ito ang matagal nang limitasyon sa disenyo ng mga data center. Gumagamit ang mga tradisyonal na pasilidad ng chiller at cooling tower, at maaaring umubos ang mga sistemang ito ng 40 hanggang 50 porsiyento ng badyet sa kuryente ng isang pasilidad. Sa paggamit ng malamig at matatag na kapaligiran sa sahig ng dagat, layunin ng instalasyong nasa ilalim ng tubig na ibaba sa wala pang 10 porsiyento ng kabuuang konsumo ang enerhiyang ginagamit sa pagpapalamig. Tinataya ng mga nagdisenyo na bababa nang humigit-kumulang 22.8 porsiyento ang kabuuang pangangailangan sa kuryente kumpara sa katumbas na pasilidad sa lupa. Binabawasan din ng lokasyon ang paggamit ng lupa nang mahigit 90 porsiyento at hindi nangangailangan ng tabang tubig para sa pagpapalamig, dalawang limitasyong matindi sa mga mataong lungsod sa baybayin gaya ng Shanghai.

Nakabatay ang proyekto sa ilang taong pagsubok sa China. Sa may Hainan Island, nakapagtayo na ang HiCloud ng komersiyal na instalasyon sa ilalim ng dagat, mga 35 metro (114 talampakan) ang lalim, gamit ang mga pod na kayang tiisin ang presyon at naglalaman ng tig-400 hanggang 500 server. Pinagdurugtong ang mga pod at ikinokonekta sa kalupaan sa pamamagitan ng kable sa ilalim ng dagat. Itinuturing ang mga modul na ito bilang hakbang tungo sa mas malaking kumpol, bahagi ng pambansang programang Eastern Data, Western Computing na naglalayong palawakin ang kapasidad at balansehin ang lokasyon ng mga gawain sa pagkompyut sa buong bansa.

Lokasyon at paraan ng paggana ng sistema

Nasa baybayin ng Lingang Special Area ng China (Shanghai) Pilot Free Trade Zone ang pasilidad sa Shanghai. Nagdadala ng datos papunta at palabas ng mga nakalubog na modul ang mga fiber link; nakapirme ang mga ito sa sahig ng dagat upang malimitahan ang paggalaw kapag may bagyo. Ikinokonekta ng mga kable ng kuryente ang pasilidad sa isang offshore wind farm na nagsusuplay ng mahigit 95 porsiyento ng kuryente. Sa unang yugto ng operasyon, tututok ito sa isang siksik na hanay na kayang maglaman ng 198 server rack, at maaari pang palawakin sa pagdaragdag ng mga pod sa susunod na yugto.

Paliwanag sa mga sukatan ng episyensiya

Sinusubaybayan ng mga operator ng data center ang tinatawag na power usage effectiveness, o PUE. Kinukuha ito sa paghahati ng kabuuang kuryenteng kinokonsumo ng pasilidad sa kuryenteng naihahatid sa mga kagamitang pangkompyut. Sa teoretikal na PUE na 1.0, mapupunta ang bawat watt sa mga server at walang magagamit sa pagpapalamig o iba pang gastusin sa operasyon. Itinatakda ng pambansang patakaran ng China na dapat mas mababa sa 1.25 ang PUE ng mga bagong data center pagsapit ng katapusan ng 2025. Idinisenyong hindi lumampas sa 1.15 ang PUE ng pasilidad sa ilalim ng dagat. Katumbas ito ng pinakamahuhusay na pasilidad sa lupa na gumagamit ng makabagong pagpapalamig at pamamahala ng enerhiya, at higit na mababa sa maraming lumang pasilidad na gumagana pa rin sa PUE na lampas 1.4.

Pagpapalamig at paggamit ng enerhiya

Malaki ang kapasidad ng tubig-dagat na sumipsip ng init at matatag ang temperatura nito, kaya mabisa itong daluyan ng sobrang init. Sa disenyo sa Lingang, dumadaloy ang tubig-dagat sa mga heat exchanger na nakakabit sa mga server cabin, sinisipsip ang init at ikinakalat ito sa nakapaligid na tubig. Naiiwasan sa paraang ito ang malalaking bentilador, chiller, at evaporative cooling na ginagamit sa lupa. Dahil selyado ang mga pod laban sa hangin at napapanatili ang matatag na temperatura, naiiwasan din ng mga elektronikong sangkap ang alikabok, pabago-bagong halumigmig, at panginginig mula sa mga tao at kagamitan. Maaari nitong pahabain ang buhay ng hardware at pababain ang bilang ng mga pagkasira, ayon sa mga kinalabasan ng naunang pagsubok sa ilalim ng dagat ng ibang kompanya.

Bakit ito ginagawa ngayon ng China

Mabilis na tumataas ang pangangailangan sa pagkompyut dahil sa artificial intelligence, video, e-commerce, at mga industriyang magkakaugnay. Nangangailangan ang pagsasanay at pagpapatakbo ng mga makabagong AI model ng siksik na kumpol ng mga graphics at tensor processor na kumokonsumo ng malaking kuryente at lumilikha ng matinding init. Kasabay nito, humaharap ang mga munisipalidad sa mas mahihigpit na limitasyon sa lupa, tubig, at emisyon. Nakatutulong ang pagtatayo ng data center sa laot upang tugunan ang bawat limitasyong ito. Sagana sa yamang-hangin ang East China Sea, na may mahigit 3,000 oras ng taunang paggamit ayon sa mga developer, at nagbibigay ang sahig ng dagat ng likas at matatag na temperatura para sa pagpapalamig.

Itinatakda ng plano ng Shanghai ang mabilis na pagpapalawak ng kapasidad sa matalinong pagkompyut at produksiyon ng industriya pagsapit ng kalagitnaan ng dekadang ito, na may target na 200 exaFLOPS na kapasidad sa pagkompyut at industriyang matalinong cloud na nagkakahalaga ng daan-daang bilyong yuan pagsapit ng 2027. Ang pagtatayo ng kapasidad malapit sa pinagmumulan ng datos, habang gumagamit ng kalapit na nababagong enerhiya, ay nagpapababa ng nawawalang enerhiya sa transmisyon at latency para sa mga gumagamit sa baybayin. Katuwang din ito ng pambansang estratehiya na naglilipat ng ilang gawain sa malalaking pasilidad sa kanluran ng bansa. Halos inaalis ng pasilidad sa ilalim ng dagat ang pangangailangan sa lupa at tabang tubig, kaya nababawasan ang lokal na pinsala sa kapaligiran kumpara sa pagtatayo ng malaking pasilidad sa lupa.

Layunin din ng mga developer na palakihin ang proyekto. Lumagda ang HiCloud at mga katuwang nito, kabilang ang Shenergy Group, sangay ng China Telecom sa Shanghai, INESA, at CCCC Third Harbor Engineering, sa kasunduan para itaguyod ang mas malaking kumpol, na may layuning umabot sa 500 megawatts ang kapasidad sa ilalim ng dagat na pinapagana ng enerhiya mula sa offshore wind farm. Maglilipat sa konsepto mula sa demonstrasyon tungo sa karaniwang opsiyon sa pagpapalawak ng pambansang kapasidad sa pagkompyut ang layuning ito.

Epekto sa kapaligiran at buhay-dagat

Dapat pangasiwaan ang pagkalat ng init sa tubig ng anumang proyektong naglalabas nito sa karagatan. Mas kaunti ang natutunaw na oksiheno sa mas mainit na tubig, na maaaring makapinsala sa buhay-dagat, lalo na tuwing tag-init at panahon ng marine heat wave. Ayon sa mga developer, ipinakita ng mga pagsubok sa naunang pilot deployment na mas mababa sa isang digri Celsius ang pagtaas ng temperatura ng katubigan sa paligid, ngunit mahalaga ang tuloy-tuloy na pagsubaybay habang lumalaki ang kapasidad. Kabilang sa mga paraang makatutulong upang mapanatiling mababa ang epekto ang disenyo ng diffuser, matalinong pagkontrol sa daloy na nagpapababa nito sa mga sensitibong panahon, at maingat na pagpili ng lokasyong malayo sa mga bulnerableng tirahan ng mga hayop.

Bukod sa init, dapat ding isaalang-alang ng mga inhinyero ang ingay, mga electromagnetic field sa paligid ng mga kable ng kuryente at datos, at ang panganib na maabala ng konstruksyon o pagmementena ang mga ekosistema sa sahig ng dagat. Dapat iwasan sa mga paraang pumipigil sa pagdikit ng mga organismo sa labas ng pod ang nakalalasong patong, at dapat idisenyo ang pagkontrol sa kalawang upang hindi makontamina ang nakapaligid na tubig. Malamang na hihilingin ng mga regulator ang detalyadong pagsusuri sa epekto sa kapaligiran, mga paunang pagsusuri sa lugar, at tuloy-tuloy na pampublikong ulat tungkol sa temperatura ng tubig, ingay, at buhay-dagat sa paligid ng pasilidad. Kung maisasagawa ito sa ilalim ng mahigpit na pangangasiwa, maipagkakasundo ang pagtitipid sa enerhiya at tubig mula sa pagpapalamig gamit ang karagatan sa pangangalaga sa lokal na kapaligiran.

Nagdadagdag ng bagong uri ng banta ang paglipat ng mga server sa sahig ng dagat. Maaaring mapinsala ang mga kable at pod ng mga angkla, gamit sa pangingisda gamit ang lambat, bagyo, o sadyang pakikialam. Maaaring mabawasan ng mga operator ang ilang panganib sa pamamagitan ng pagtatakda ng mga sonang bawal pasukin, paglilibing o paglalagay ng proteksiyon sa mga kable sa sahig ng dagat, pagmamanman gamit ang sonar, at mga alertong nakakakita ng kahina-hinalang aktibidad sa paligid ng pasilidad. Nagbabala rin ang mga mananaliksik na maaaring makaapekto sa sensitibong kagamitan ang panghihimasok gamit ang tunog sa bihirang pagkakataon, kaya mahalaga sa disenyo at operasyon ang pagsubaybay sa tunog at matibay na pananggalang.

Maaari ring makatulong ang kapaligiran ng karagatan sa pagiging maaasahan. Selyado ang mga pod, walang alikabok sa loob, at pinananatili sa matatag na temperatura at halumigmig. Nababawasan nito ang kalawang at mekanikal na puwersa, at naitala sa mga naunang pagsubok sa ibang bansa ang mas mababang bilang ng pagkasira ng hardware kumpara sa karaniwang mga data center sa lupa. Nakatutulong ang matatag na kondisyon upang gumana sa loob ng mahigpit na itinakdang antas ang mga kagamitan sa pamamahagi ng kuryente, imbakan, at interconnect, na mahalaga sa mga AI training cluster na nangangailangan ng mataas na kapasidad ng networking.

Nag-iiba ang paraan ng pagmementena. Hindi makapapasok ang mga inhinyero sa isang bulwagan sa ilalim ng tubig upang magpalit ng piyesa. Kailangang modular ang sistema. Kapag nasira ang isang rack o power unit, papalitan ng mga operator ang buong pod o huhugutin ang selyadong modul na iaahon sa itinakdang iskedyul ng serbisyo. Magtatakda ng iskedyul ng inspeksiyon ang pagdami ng mga organismong-dagat, kalawang, at mga selyo. Magiging susi sa pagiging praktikal at maaasahan ng serbisyo ang disenyong nagbibigay-daan sa mabilis na pag-ahon at muling paglulubog, na may malinaw na mga interface at pamantayang piyesa.

Ekonomiya at lawak

Malaki ang puhunan. Saklaw ng proyektong nagkakahalaga ng daan-daang milyong dolyar ang mga cabin sa ilalim ng dagat, konstruksyong pandagat, espesyal na kagamitan sa kuryente at pagpapalamig, at pagkakaugnay sa offshore wind farm. Gayunman, maaaring maging kaakit-akit ang gastos sa operasyon kung mananatili sa halos 1.15 ang PUE at direktang kukuha ng kuryente ang pasilidad sa mga lokal na turbine. Kuryente ang pinakamalaking gastusin ng makabagong data center. Kapag mas mababa ang PUE, mas malaking bahagi ng kuryente ang napupunta sa pagkompyut sa halip na sa mga gastusin sa operasyon. Mahalaga rin ang matitipid sa lupa, cooling tower, at karapatan sa paggamit ng tubig sa mga lungsod kung saan kapos ang lupa at tubig.

May dagdag-gastos din ang mga gawaing pandagat. Nagdudulot ng gastos at kawalang-katiyakan ang mga pagkaantala dahil sa lagay ng panahon. Nagtataas ng presyo ang insurance, mga sasakyang-pandagat, at espesyalisadong tauhan. Bababa ang ilan sa mga gastos na ito habang dumarami ang karanasan at nagiging pamantayan ang mga proseso. Maunlad na ang supply chain ng offshore wind sa China, na makatutulong sa presyo at iskedyul. Kung mapatunayang maaasahan at madaling serbisyuhan ang pasilidad sa Lingang, magiging mas matipid ang pagtatayo ng karagdagang kapasidad. Makatutulong din ang pakikipagtuwang sa malalaking operator ng network at kompanya ng enerhiya upang makakuha ng mga kostumer na magbabayad para sa paggamit ng mga rack at maitugma ang proyekto sa pagpaplano ng grid.

Paghahambing sa mga naunang pagtatangka

Hindi bagong ideya ang mga data center sa ilalim ng dagat. Isang dekada na ang nakalipas, sinubukan ng Project Natick ng Microsoft ang isang selyadong kapsulang bakal sa baybayin ng Pasipiko at kalaunan ay naglagay ng yunit na 12 metro ang haba na may 864 server sa may Orkney Islands. Iniulat ng kompanya na napakababa ng bilang ng pagkasira ng hardware, malamang dahil sa matatag na kapaligiran at loob na puno ng nitrogen. Tinapos nito ang programang pananaliksik noong 2024 at sinabing hindi nito gagawing komersiyal ang konsepto. Iba ang direksiyon ng proyekto sa Shanghai. Nakaangkla ito sa isang offshore wind farm, mas mababa ang target na PUE, at bahagi ito ng mas malawak na plano ng lungsod at bansa para palawakin ang kapasidad sa pagkompyut.

Pinag-aaralan din ng ibang kompanya at bansa ang mga disenyo sa ilalim ng tubig o pinalalamig ng karagatan. Nagmungkahi ang mga startup ng maliliit na modul sa ilalim ng dagat malapit sa baybayin, at sinuri ng mga grupo ng pananaliksik sa South Korea, Japan, at Singapore ang pagpapalamig gamit ang tubig-dagat at pagpili ng lokasyon. Sa lupa naman, patuloy na pinauunlad ng mga operator ang episyensiya sa pamamagitan ng liquid cooling gamit ang maligamgam na tubig, muling paggamit ng init sa mga network ng enerhiya ng distrito, at mga bagong arkitektura ng chip na kumokonsumo ng mas kaunting kuryente. Kailangang patunayan ng modelong gumagamit ng karagatan na higit ang mga pakinabang nito sa pinakamahuhusay na alternatibo sa lupa kapag isinaalang-alang ang lahat ng gastos at panganib.

Ano ang susubaybayan sa susunod

Magbibigay ang yugto ng demonstrasyon malapit sa Shanghai ng konkretong datos tungkol sa PUE, pagiging maaasahan, at mga pamamaraan ng pagseserbisyo sa dagat. Mahalaga para sa tiwala ng publiko ang mga independiyenteng pagsusuri sa balanse ng enerhiya at epekto sa kapaligiran. Maipakikita ng pagsubaybay sa pagbabago ng temperatura ng tubig sa paligid ng mga labasan, pagtatala ng antas ng ingay, at pag-uulat ng mga obserbasyon sa buhay-dagat kung tugma sa lokal na mga ekosistema ang malawakang deployment. Maaaring gawing kondisyon ng mga permit at pag-renew ng mga ito ng mga regulator ang paghahayag ng impormasyong iyon.

Dalawang milestone ang huhubog sa mga mangyayari sa malapit na panahon. Una ang pagpapalaki mula 2.3 megawatts tungo sa nakaplanong 24 megawatts, na susubok kung maayos na mapalalawak ang instalasyon at pagmementena. Ikalawa ang pagsulong tungo sa 500 megawatt na layuning inanunsiyo ng developer at mga katuwang nito. Mangangailangan iyon ng mas malaking saklaw, mas maraming turbine, at mas matitibay na koneksiyon sa grid. Kakailanganin din ang mga pamantayang disenyo ng pod, malinaw na gabay sa pagseserbisyo, at mga supply chain na mabilis makapagbibigay ng mga modul. Kung magtatagumpay ang modelo sa Shanghai, maaaring tularan ito ng mga kahalintulad na rehiyon sa baybayin na may malakas na offshore wind at limitadong lupa.

Mahahalagang punto

• Pinagana ng HiCloud ang isang data center sa sahig ng dagat sa may Shanghai, na nagsisimula sa 2.3 megawatt na demonstrasyon na planong palawakin sa 24 megawatts.
• Mahigit 95 porsiyento ng kuryente ng pasilidad ay nagmumula sa offshore wind, at tubig-dagat ang ginagamit sa pagpapalamig.
• Target ng mga operator ang PUE na 1.15 o mas mababa, na mas mahusay kaysa sa pambansang gabay ng China na 1.25 para sa mga bagong data center pagsapit ng katapusan ng 2025.
• Tinataya ng mga nagdisenyo na mga 22.8 porsiyento ang ibababa ng kabuuang konsumo ng kuryente kumpara sa kahalintulad na pasilidad sa lupa, habang bababa sa 10 porsiyento ng kabuuang konsumo ang enerhiyang ginagamit sa pagpapalamig.
• Humigit-kumulang 226 milyong dolyar ang halaga ng proyekto, at kayang maglaman ng 198 server rack ang unang hanay sa loob ng mga pod na kayang tiisin ang presyon.
• Sa mga naunang pagsubok sa China, naglagay ng mga pod sa Hainan sa lalim na mga 35 metro; may tig-400 hanggang 500 server ang bawat isa at nakakonekta sa baybayin sa pamamagitan ng kable sa ilalim ng dagat.
• Kabilang sa mga pakinabang ang pagbawas nang mahigit 90 porsiyento sa saklaw na lupa at kawalan ng paggamit ng tabang tubig para sa pagpapalamig.
• Inanunsiyo ng HiCloud at mga katuwang nito ang layuning magtayo ng 500 megawatt na kumpol sa ilalim ng dagat na papaganahin ng offshore wind.
• Tutuon ang pangangasiwa sa kapaligiran sa init na inilalabas, ingay, at epekto ng mga kable sa buhay-dagat, lalo na sa maiinit na panahon.
• Nakapagtala ng mababang bilang ng pagkasira ng hardware ang mga naunang pagsubok sa ilalim ng dagat sa ibang bansa, ngunit may mga hamon pa rin sa pagmementena, seguridad, at gastos sa malawakang operasyon sa dagat.