وحدات تخزين الطاقة الشمسية-زائد-لمراكز البيانات: ليست عملية تبديل بسيطة

مع نمو مراكز البيانات من حيث الحجم والتعقيد، أصبح تزويدها بالطاقة الرخيصة والموثوقة أكثر إلحاحًا من أي وقت مضى. ألقى جيرهارد سالج، كبير مسؤولي التكنولوجيا في شركة هيتاشي للطاقة، وهي وحدة تابعة لشركة هيتاشي اليابانية، الضوء على العلاقة بين الطاقة المتجددة وعمليات مراكز البيانات، مشيرًا إلى أنه على الرغم من أن النجاح ممكن من الناحية الفنية، إلا أنه يتطلب تخطيطًا دقيقًا، وبنية تحتية مناسبة، ونهجًا شاملاً.

وقال سالج لمجلة pv: "عندما ننظر إلى ما يحدث في الشبكات، فإن مصادر الطاقة المتجددة تعد عنصرا نشطا في جانب توليد الطاقة، ومراكز البيانات عنصرا نشطا في جانب الطلب". "ما تحتاجه بالإضافة إلى ذلك هو أبعاد المرونة، والتي نحتاج من أجلها إلى تخزين وشبكة يمكنها أيضًا العمل بنشاط هنا من أجل جمع كل هذه العناصر معًا."

وفقا لسالج، المفتاح هو الشبكات النشطة، وليس الأنظمة السلبية التي تتفاعل ببساطة مع الظروف. مع المزيد من مصادر الطاقة المتجددة، وأنماط الطلب المتغيرة، ومراكز التحميل الجديدة، وخيارات التخزين مثل البطاريات والمرافق الحالية مثل الضخ المائي، من الضروري تنسيق هذه الموارد بشكل فعال للحفاظ على أمن الإمدادات، وجودة الطاقة، وتحسين التكلفة.

"ولكن عندما تتحدث عن التأثير والارتباط بين مصادر الطاقة المتجددة ومراكز البيانات، عليك دائمًا أن تأخذ في الاعتبار هذا النطاق الكامل للمرونة في نظام الطاقة لجميع العناصر-جانب الطلب، وجانب التوليد، وجانب التخزين، والشبكة النشطة بينهما،" كما قال، مشيرًا إلى أن الشبكات الضعيفة أو المزدحمة لن تخدم هذا الغرض.

مراكز بيانات الذكاء الاصطناعي
وحذر سالج من أن مراكز البيانات ليست كلها متشابهة. وقال: "هناك مراكز بيانات تقليدية ومراكز بيانات تعمل بالذكاء الاصطناعي". "مراكز البيانات التقليدية هي في الأساس أنظمة تحميل عالية-مع بعض التقلبات في الأعلى. فهي تحتوي على العديد من المعالجات التي تتعامل مع الطلبات-من محركات البحث أو التطبيقات الأخرى-وبالتالي يتم توزيع حمل العمل بشكل عشوائي عبرها. ويؤدي هذا إلى إنشاء تحميل أساسي مع صعود وهبوط عشوائي، وهو نمط التحميل النموذجي لمركز البيانات التقليدي."

وفي المقابل، تعتمد أحمال عمل الذكاء الاصطناعي بشكل كبير على وحدات معالجة الرسومات أو مسرعات الذكاء الاصطناعي، التي تستهلك قدرًا كبيرًا من الطاقة بشكل مستمر. على عكس مراكز البيانات التقليدية، غالبًا ما تعمل مراكز بيانات الذكاء الاصطناعي بأحمال عالية ومستمرة، وأحيانًا قريبة من السعة القصوى لفترات طويلة.

وأوضح سالج أن "مراكز بيانات الذكاء الاصطناعي جيدة بشكل خاص في القيام بالحوسبة المتوازية". "يتم تشغيل الكثير منها بنفس نمط الطلب في نفس الوقت، مما يخلق هذه الارتفاعات صعودًا وهبوطًا في ملف الطلب، وتأتي بالتوازي تمامًا."

تتحدى هذه التقلبات كلاً من مصدر الطاقة وجودة الجهد والتردد للشبكة المتصلة. "لذا، أنت بحاجة إلى نقل الطاقة النشطة من نظام تخزين الطاقة أو المكثف الفائق إلى طلب مركز بيانات الذكاء الاصطناعي. وبعد ذلك يحتاج ذلك إلى التحكم في الطاقة النشطة لمركز البيانات. ما تحتاجه هو التفاعل بين وحدة التخزين ومركز بيانات الذكاء الاصطناعي لتوفير الطاقة النشطة أو استيعابها بعد ذلك عندما تنخفض الذروة. ويمكن القيام بذلك أيضًا بواسطة مكثف فائق."

يمكن للبطاريات تخزين طاقة أكبر بكثير من المكثفات الفائقة، لكن الأخيرة يمكنها تخزين طاقات أصغر بشكل متكرر. "ومع ذلك، إذا وضعت بطارية أصغر من الحمل، وتحتاج حقًا إلى تدوير البطارية حتى سعتها الكاملة، فلن تعيش البطارية لفترة طويلة جدًا مع مركز البيانات الخاص بك، لأن تردد هذه الدفقات مرتفع جدًا، فأنت تؤدي إلى تقادم البطارية بسرعة كبيرة جدًا، نعم، لذلك يمكن للمكثفات الفائقة القيام بمزيد من الدورات،" أكد سالج.

وأشار أيضًا إلى أن البطاريات والمكثفات الفائقة تعد من التقنيات الناضجة، ولكن الإعداد الأمثل-سواء كان أحدهما أو الآخر أو مع المكثفات التقليدية-يعتمد على حجم التخزين وعدد الحوامل ومستويات الجهد والتصميم العام للنظام.

إدارة رشقات التدريب على الذكاء الاصطناعي

وشدد سالج على أهمية الالتزام بقوانين الشبكة عبر المناطق الجغرافية. وقال: "عليك أن تصبح مواطناً صالحاً لنظام السلطة". "يجب عليك التعاون مع المرافق المحلية للتأكد من أنك لا تنتهك رموز الشبكة وأنك لا تزعج مركز البيانات مرة أخرى في الشبكة. إحدى الطرق الجيدة للقيام بذلك، عندما تكون مصادر الطاقة المتجددة ومراكز البيانات -مشتركة، هي إدارة إمدادات الطاقة المتجددة الموجودة بالفعل داخل منطقة مركز البيانات. علاوة على ذلك، فإن وجود شبكة مطورة-ملائمة للمستقبل يعد ميزة واضحة. لأن لديك الكثير من عناصر المرونة هذه والعناصر النشطة لإدارة التخزين والتكامل المتجدد، وإدارة الأحمال الديناميكية لمراكز البيانات."

إذا لم تكن الشبكة ملائمة للمستقبل-مع المعدات الحديثة التي تعمل بشكل نشط، فسيواجه المشغلون ضغطًا أكبر بشكل ملحوظ. وقال سالج: "من خلال التخطيط الشامل، بدلاً من ذلك، يمكنك حتى استخدام بعض مرونة مركز البيانات كنوع من الميزات التي يمكن التحكم فيها والاستجابة للطلب"، مضيفًا أنه يمكن لمشغلي مراكز البيانات تنسيق دفعات تدريب الذكاء الاصطناعي للفترات التي يكون فيها نظام الطاقة أكثر سعة متاحة. وهذا يجعل من مركز البيانات طلبًا يمكن التنبؤ به ويمكن التحكم فيه، مما يؤدي إلى الضغط على الشبكة فقط عندما تكون جاهزة.

وقال سالج: "في الختام، فيما يتعلق بالجدوى الفنية: نعم، هذا ممكن، لكنه يتطلب التكوين الصحيح".

الجدوى الاقتصادية
من الناحية الاقتصادية، يعتقد سالج أن الطاقة الشمسية وطاقة الرياح تظلان أرخص مصادر الطاقة، حتى عند مراعاة مرونة الشبكة اللازمة لدمجها مع مراكز البيانات. الطاقة الشمسية هي الأسرع في الانتشار، والرياح تكملها بشكل جيد، ويمكن التوسع في كليهما بالتوازي.

وقال: "إن أي زيادة في الطلب على مراكز البيانات تتطلب الاستثمار، سواء من مصادر الطاقة المتجددة أو الطاقة التقليدية. ويعتمد الاقتصاد على السوق، كما أن آليات السوق واللوائح والتخطيط الفني للشبكات مترابطة، مما يؤثر على تدفق الطاقة وتسعيرها واستقرار النظام".

واختتم سالج قائلاً: "نوصي المطورين بالعمل مع جميع أصحاب المصلحة-والمرافق ومقدمي التكنولوجيا والمخططين-من البداية لضمان الموثوقية والقدرة على تحمل التكاليف والقبول الاجتماعي. ويتجنب التخطيط الشامل الإصلاحات التفاعلية ويؤدي إلى نتائج أفضل-على المدى الطويل".