Блог компании Timeweb Cloud. Преодоление непостоянства возобновляемой энергии является фундаментальной проблемой, ключевыми ответами на которую являются переключение нагрузки и хранение в масштабе сети. Будущее, основанное на устойчивых источниках энергии, может спасти мир от разрушительного изменения климата, сократив расходы за электроэнергию.

Но у возобновляемых источников энергии есть проблема прерывистости — Солнце ночью не даёт энергии, а ветер может прекратиться. Кроме того, электрические сети должны поддерживать баланс между спросом и предложением, иначе возникнут риски перенапряжений и отключений электроэнергии. Вследствие чего возобновляемая энергия сбрасывается во время избыточного производства, в то время как в другое время электростанции сжигают ископаемое топливо, чтобы восполнить дефицит в сети. При таком раскладе, через пять лет количество возобновляемой энергии, например, ежегодно теряемой в Калифорнии, будет эквивалентно количеству энергии, используемой Лос-Анджелесом каждый год.

Оптимальное использование батарей считается ключом к решению проблемы прерывистости за счёт накопления энергии при сильном ветре и солнце. Но текущие решения для хранения, включая литий-ионные батареи и гидронасосы, дороги и сложны в масштабировании.

Что если бы избыток возобновляемой энергии можно было бы вместо этого хранить в виде вычислений? Идея «информационных батарей» предложенная студентами из Калифорнийского университета в Сан-Диего, опубликовано в ACM Energy Informatics Review.

Прогнозирование возможных вычислений

Проект является доказательством реализации концепции системы с нулевым выбросом углерода, которая включает рекуррентные нейронные сети для прогнозирования доступности возобновляемых источников энергии в будущем и предстоящих задач в дата-центрах. Инфраструктура будет географически распределённой, состоящей из множества небольших ЦОД, каждый из которых будет расположен в регионе страны, где известно, что доля ветровой или солнечной энергии высока.

Дата-центры по всему миру потребляют большое количество электроэнергии (250–500 ТВтч в 2018 г.) и, согласно прогнозам, станут ещё более мощными (840–3640 ТВтч в 2030 г.). Многие вычислительные задачи можно предварительно вычислить полностью или частично. Доступность электроэнергии по отношению к вычислительным ресурсам несколько предсказуемы, поэтому возможно сделать спекулятивное переключение нагрузки. Вместо того, чтобы хранить избыточную энергию в виде химической (литий-ионного) или гравитационной (перекачиваемый гидронасос) потенциальной энергии, система IB хранит это в качестве информации — завершённых вычислений.

Основная идея информационных батарей (IB) проста: когда возобновляемая энергия доступна в избытке, она используется для спекулятивных вычислений в больших энергоёмких центрах обработки данных. По данным Управления по энергоэффективности и возобновляемым источникам энергии, эти центры обработки данных — от Google и Facebook до студий рендеринга голливудских фильмов — потребляют от 10 до 50 раз больше энергии, чем среднее корпоративное здание. Сохранённые результаты вычислений можно использовать позже, когда зелёной энергии станет меньше.