Aktualności
2011-12-11
Serwerownia napędzana wiatrem
Projekt Mantychore
Będąc częścią projektu Greenstar Network (greenstarnetwork.com) i projektu Mantychore  (mantychore.eu) irlandzki operator sieci naukowej – HEANet uruchomił dwa niewielkie PoP (punkty dostępu/obecności) zasilane prawie całkowicie energią odnawialną; jest to element szerszego planu badawczego, traktującego pojęcie infrastruktury jako usługi (IaaS), szczególnie wzastosowaniu do elementów sieci, takich jak węzły routingu, przełączniki itp.

Pierwszy z tych punktów PoP znajduje się w DKIT (Dunfalk Institute of Technology, Irlandia) i zasilany jest turbiną wiatrową, drugi z nich zlokalizowany w EPA (Environmental Protection Agency) wWexford w Irlandii zasilany jest za pomocą ogniw słonecznych. Jednym z celów obu projektów jest współdzielenie zasobów sieci w funkcji minimalizacji kosztów  zużycia energii. Jest to często określane jako architektura "follow the sun" (śledząca słońce) lub "follow the wind" (śledząca wiatr). Architektura taka wykorzystuje wirtualizację i protokoły routingu do migracji aplikacji i danych wrozproszonej sieci zasilanej ze źródeł energii odnawialnej.

Turbina wiatrowa w DKIT jest jednostką Vestas i jest szacowana na 850kW, przeciętnie generując 1,5 miliona kWh energii rocznie. Umieszczono  tu także wskaźniki wiatru, zawieszone na 5m, 10m i 15m nad ziemią. Głównym celem badania była ocena wymagań pracy PoP polegającym wyłącznie na energii wiatrowej pod względem wielkości turbiny, jego możliwości i opłacalności wprzypadku realizacji dodatkowych podłączeń do sieci energetycznej i przypadkach energetycznie „samowystarczalnych”. W idealnych warunkach, średnia stawka godzinowa poboru mocy (W lub kW) powinna być rejestrowana przez rok lub co najmniej kilka miesięcy, w celu ustalenia dziennych profili obciążenia oraz rocznego zużycia energii przez dany punkt PoP. Jednak na podstawie informacji z HEANet założono, że PoP zużywa 3kW mocy w sposób ciągły, co okazało się być na tyle dokładnym szacunkiem, że potwierdził to także zainstalowany inteligentny licznik monito- rowania zużycia energii. Korzystając zcałorocznych danych dotyczących prędkości wiatru zebranych przez anemometry umiesz- czone na różnych wysokościach na masztach boisk sportowych w DKIT, oceniono wielkości turbin wiatrowych, które są wymagane do skompensowania zużycia energii wyko- rzystywanej przez PoP w DKIT.

Ważnym zadaniem postawionym przed naukowcami była faktyczna ocena potencjalnego zastosowania turbiny dla małego punktu obecności (mini-PoP) wDKIT. Działania, które zostały podjęte objęły: analizę zapotrzebowania na moc wPoP do oceny rocznego zapotrzebowania na energię oraz profili zużycia energii, analizę danych dotyczących prędkości wiatru zebranych na różnych wysokościach w DKIT, a także wykorzystanie danych dotyczących wiatru mierzonych na wysokości 15m z niektórych uzyskanych krzywych mocy turbiny wiatrowej do oceny wartości energii i emisji CO2 dla przypadku podłączenia PoP do sieci energetycznej i dla przypadku energetycznie samodzielnego.
Zapotrzebowanie na moc w mini-PoPie wynosi 3kW i zakłada się, że występuje ono na stałym poziomie. W efekcie, roczne zapotrzebowanie na energię szacuje się na poziomie 3 kW x 8670 h / rok, co daje 26280 kWh. Emisja gazów cieplarnianych z wykorzystaniem energii elektrycznej zależy de facto od mieszanki paliw oraz generacji urządzeń zainstalowanych w elektrowni. Wielkość ta jest wyrażona w gramach CO2 na kWh (kg CO2/kWh). Dla Irlandii emisja CO2 zprodukcji energii elektrycznej wynosi obecnie 0,538 kg CO2/kWh (wg danych zgłoszonych przez Komisję Regulacji Energii - Commission for Energy Regulation CER). Wraz ze zwiększonym wykorzystaniem energii ze źródeł odnawialnych w Irlandii, zwłaszcza z wykorzystaniem wiatru, wielkości te ulegną redukcji. Zużycie energii elektrycznej przez analizowany PoP w Irlandii wynosi więc 26280 kWh x 0,538 kg CO2, a więc osiąga 14.138 kg CO2 (nieco ponad 14 ton CO2) emisji rocznej.

Zamiarem projektu Greenstar Network jest wykorzystanie owych dwóch punktów PoP HEAnetu przy użyciu wyłącznie energii odnawialnej, bez uciekania się do tworzenia zapasu energetycznego z konwencjonalnego źródła. Tak więc, mini-PoP w DKIT mógłby być zasilany tylko podczas dobrych warunków wiatrowych. W tym celu tworzone jest oprogramowanie, które automatycznie przeniesie obciążenie PoPa (np. serwerów aplikacyjnych) na inny PoP, również zasilany energią odnawialną na tak długo, jak warunki wiatru będą niekorzystne (zbyt mała lub zbyt duża prędkość). Póki co jednak, badania przeprowadzone przez CREDIT (Centre for Renewable Energy w DKIT) przewidują mimo wszystko zapewnienie ciągłości mocy jedynie poprzez połączenie punktów PoP do krajowej sieci elektrycznej.

Przetestowana na DKIT turbina wiatrowa zasila cały kampus; tylko 1,75% rocznej produkowanej przez nią mocy potrzeba, by zasilić mini-PoP. Na obecną chwilę nie ma zbyt szerokiej oferty komercyjnej dla turbin dostosowanych do przypadku podobnego jak badany, co wmomencie rzeczywistej implementacji mogłoby skutkować brakiem dostatecznego wsparcia od strony technicznej przedsięwzięcia. Kłopotliwe jest również opracowanie przypadku samodzielnego, wktórym nadwyżka energii lub jej deficyt nie mogą być rekompensowane zpodpiętej sieci elektrycznej.
Pomimo, że testowa instalacja badawcza ostatecznie rozwiała póki co nadzieje na całkowite „odcięcie się” od standardowego gniazdka sieci elektrycznej, naukowcy nie powiedzieli ostatniego słowa. Możliwości drzemiące w rozwiązaniach opartych na automatycznych, samowystarczalnych energetycznie pun- ktach PoP pozwalają sądzić, że gotowe rozwiązania serwerowni napędzanych tylko wiatrem – z małych, wydajnych turbin – staną się rzeczywistością. I to już za kilka lat.

Andrew Mackarel, HEAnet
Mike Morris, HEAnet