Tekoälyn ohjaama datakeskus

Datakeskusten ydintehtävä on tarjota infrastruktuuri yritysten, organisaatioiden ja palveluntarjoajien IT-järjestelmille. Datakeskuksen tekniikan tulee toimia häiriöttömästi ja luotettavasti, jotta digitalisoituvan ja automatisoituvan yhteiskunnan kriittinen data ja toiminnot ovat turvassa.

Euroopassa datakeskukset käyttävät sähköstä noin kaksi prosenttia. Ennusteiden mukaan tämän vuosikymmenen loppuun mennessä lukema kasvaa 3–15 prosenttiin. Datakeskukset tuottavat paljon lämpöä, joten tehokkaat jäähdytysjärjestelmät ovat avainasemassa energiankulutuksen kannalta. Vuonna 2022 valmistunut, 14 500 neliömetrin kokoinen Greenergy Data Center Tallinnassa pitää sisällään Siemensin kehittämän, älykkään hallintaratkaisun.

Konesaleissa tehot ovat suuret ja ilmamäärät isot.

–  Greenergy Data Centerissä hyödynnetään Siemensin älykästä kiinteistöteknologiaa, sähkönjakelun hallintajärjestelmää ja White Space Cooling Optimization (WSCO) -ratkaisua, jonka avulla optimoidaan palvelinhuoneiden jäähdytystä, kertoo Siemens Osakeyhtiön datakeskusliiketoiminnan kehittämisestä vastaava Jaano Juhmen. 

Hot spotit haasteena

Perinteisillä jäähdytysmenetelmillä saliin syntyy helposti hot spoteja eli pisteitä, joissa lämpötila nousee erityisen korkeaksi.

– Konesaleissa taistellaan näitä pisteitä vastaan, ja jäähdytystä joudutaan usein lisäämään sen vuoksi koko tilaan. Siitä seuraa ylijäähdyttämistä.

Juhmen kertoo, että Greenergyn datakeskuksessa yhdessä salissa on 50–250 räkkiä. 

– Yksi räkki vie sähköä noin 6 kilowattia eli suunnilleen saunan kiukaan verran. Siitä 98 prosenttia muuttuu lämmöksi. Kun poistettavaa lämpökuormaa on paljon, niin jäähdytyskapasiteettia tarvitaan paljon.

Tilassa on lukuisia puhaltimia, jotka puhaltavat lattian alta kylmää ilmaa räkkikäytävään. Käytävä on eristetty siten, että ilma kulkee lattian kautta servereiden läpi kuumakäytävään. Tämä tehostaa jäähdytystä jo itsestään. Puhaltimia ohjaa tiheä anturiverkko, joka jakaa WSCO-ohjelmistolle tietoa siitä, kuinka paljon kapasiteettia tarvitaan.

– Optimointityökalu tarkkailee jatkuvasti, mitä servereitä yksittäinen puhallin jäähdyttää ja mihin syntyy hot spoteja. 

Optimointia datan avulla

­Juhmen jatkaa, että ohjelmisto reagoi automaattisesti tapahtumiin, kuten lämpötilan vaihteluihin.

– Se kerää jatkuvasti dataa ja luo kerätyn tiedon avulla vaikuttavuuskartan, jonka avulla alkaa koneoppimisen prosessi: algoritmi luo ennusteen, ja oppimisen kautta kartta luodaan uudelleen. Eli ohjelma ennustaa, kontrolloi, oppii, luo uuden kartan ja aloittaa alusta. Kartta syntyy uudelleen jatkuvasti. Vaikuttavuuskartan mukaan puhaltimet siis toimivat siten, että puhaltimien käyttö vähenee merkittävästi; niitä käytetään vain tarvittaessa. Jäähdytystehoa tarvitaan huomattavasti vähemmän.

Greenergy Data Centerissä on optimoinnin avulla energian kulutus vähentynyt Juhmenin mukaan noin 30 prosenttia. Säästön avulla investoinnin takaisinmaksuaika saadaan lyhyeksi. Takaisinmaksuaika on keskimäärin puolesta vuodesta kahteen vuoteen. 

– Optimoinnin avulla myös puhaltimien käyttö vähenee, jolloin niiden elinikä pitenee. Myös huoltovälit pitenevät. Lisäksi PUE-arvo (Power Usage Effectiviness) eli suhdeluku, jolla kuvataan datakeskuksen energiatehokkuutta, paranee.

Greenergy Data Center vuokraa konesalitilaa ulkopuolisille toimijoille ja on vastuussa käyttäjille siitä, että olosuhteet vastaavat vaatimuksia. 

– Optimoinnin avulla olosuhteiden pysyvyys on huippuluokkaa. 

Sertifioitu säilyttämään kriittistä dataa

Greenergy Data Center on sertifioitu erittäin kriittisen datan säilyttämiseen tason 3 EN50600 sertifikaatilla, joka osoittaa organisaation olevan sitoutunut laadukkaaseen tieto- ja viestintäteknologian infrastruktuurin hallintaan ja varautunut poikkeustilanteisiin. Juhmen kertoo, että Greenergy Data Centerin sertifikaatti on ensimmäinen Baltiassa ja Suomessa. 

– Myös tekoälyyn perustuva jäähdytyksen ohjaus WSCO-ratkaisulla on uutta Pohjoismaiden ja Baltian mittakaavassa; samankaltaista järjestelmää ei ole vielä muissa datakeskuksissa käytössä. Keski-Euroopassa vastaavia järjestelmiä on ollut hetken aikaa ja Yhdysvalloissa WSCO:ta on käytetty jo pidempään. Tekoälyn integrointi konesalien ylläpitoprosesseihin on ollut haastavaa, mutta se on vahvasti muuttumassa, ja WSCO on hyvä esimerkki siitä.

Optimointityökalu tarkkailee jatkuvasti, mitä servereitä yksittäinen puhallin jäähdyttää.

Datakeskuksen toimintaa valvotaan valtavan kokoiselta ruudulta datakeskuksen valvomosta. 

– Rakensimme yhdessä partnereidemme ja kolmansien osapuolien kanssa ekosysteemin, jonka avulla keskuksen operointijärjestelmä sekä muut järjestelmät toteutettiin. Samaan järjestelmään on integroitu korkea-, keski- ja matalajännitesähkönjakelun valvonta ja energiaraportointi, jäähdytyksen ohjaus ja valvonta, konesalitilan jäähdytyksen tekoälyoptimointi ja paloturvallisuus. 

Kehitteillä digitaalinen kaksonen

Juhmen painottaa lopuksi, että palvelimen jälkeen suurin osa sähköstä menee jäähdytykseen.

– Optimoinnin avulla konesalia ei jäähdytetä turhaan. Jos maailmassa kaikki konesalit ottaisivat käyttöön vastaavaan järjestelmän, yhteenlaskettu sähkönkulutus datakeskuksissa vähenisi todella paljon. Optimointijärjestelmä voidaan rakentaa myös olemassa olevaan kohteeseen.

Alusta mahdollistaa kehittämisen tulevaisuuden tarpeiden mukaisesti, eli investointia pystytään hyödyntämään pitkään. Greenergy Data Centeriin suunnitellaan parhaillaan mikroverkkoa, 3–6 megawatin aurinkokenttää ja akkuvarastoa. Datakeskuksessa on jo valmiina järjestelmä, jotta energiaa voidaan syöttää tulevaisuudessa kantaverkkoon, mutta tällä hetkellä hukkalämpö käytetään oman rakennuksen lämmitykseen. 

– Virossa sähkön reservimarkkinat eivät ole vielä valmiit, mutta niiden odotetaan avautuvan vuonna 2025. Sen jälkeen säätösähköä voidaan tarjota kantaverkkoyhtiölle. 

Ohjelma ennustaa, kontrolloi, oppii, luo uuden kartan ja aloittaa alusta.

Kehitteillä on myös digitaalinen kaksonen, jonka tarkoituksena on muun muassa siirtää keskuksen operointiin tarvittavaa dataa eri järjestelmien välillä, tukea erilaisten skenaarioiden testausta ja helpottaa ylläpidon työmäärää. Myös esimerkiksi keskuksen kaapeleiden hallinta helpottuu digitaalisen kaksosen avulla.

– Tarve suurteholaskennalle kasvaa joka päivä, ja servereiden laskentakapasiteetti moninkertaistuu. Tämän vuoksi seuraava askel tulee olemaan nestejäähdytystekniikan laajempi käyttöönotto konesalimaailmassa, Juhmen päättää.