De groeiende energievraag van datacenters vormt een aanzienlijke uitdaging voor de stabiliteit van elektriciteitsnetten. Om deze druk te beheersen, moeten faciliteiten steeds vaker voldoen aan strikte limieten voor piekdemand en de snelheid waarmee de energievraag fluctueert, ook wel ramp-rates genoemd. Een nieuw wetenschappelijk onderzoek suggereert dat datacenters deze beperkingen kunnen omzetten in een kans door actiever bij te dragen aan de netstabiliteit.
In het rapport met de titel "Watts vs. Bytes", gepubliceerd op arxiv.org, beschrijven onderzoekers Shaohui Liu, Sungho Shin en Deepjyoti Deka een methode om rekenkracht en energiebeheer te synchroniseren. De auteurs stellen dat de economische en operationele effecten van het gelijktijdig beheren van dataverwerking en energievoorziening tot nu toe onvoldoende in kaart waren gebracht. Om dit gat te dichten, hebben zij een model voor "day-ahead co-optimization" ontwikkeld.
Dit systeem steunt op drie pijlers: het strategisch plannen van computertaken, het aanpassen van de spanning en frequentie van servers via Dynamic Voltage and Frequency Scaling (DVFS) en het gebruik van Battery Energy Storage Systems (BESS). Door deze elementen te integreren in een specifiek wiskundig model, kunnen datacenters hun rekenwerkzaamheden garanderen terwijl ze tegelijkertijd voldoen aan de eisen van de netbeheerder.
Om de theorie te toetsen, gebruikten de onderzoekers marktgegevens van PJM en CAISO. In een gesimuleerd scenario met een datacenter van 100 MW en een batterijcapaciteit van 36 MWh/12 MW bleek dat de synergie tussen planning, DVFS en opslag aanzienlijke voordelen biedt. Volgens de publicatie op kunnen de dagelijkse operationele kosten met wel 20,7% dalen wanneer het aandeel planbare rekenlasten wordt verhoogd bij strikte piekbelastingslimieten. In dergelijke situaties verdubbelt bovendien de economische waarde van de batterijopslag.
Het onderzoek analyseert daarnaast de rol van datacenters bij het leveren van hulpdiensten aan het net, de zogenaamde ancillary services. De resultaten tonen aan dat een toezegging van 8 MW aan dergelijke diensten slechts een minimale stijging van 0,4% in de operationele kosten veroorzaakt. Echter, wanneer er enkel wordt gefocust op reserve-eisen, bleken systemen al onhaalbaar bij een toezegging vanaf 4 MW. De auteurs concluderen dat de optimale grootte van een batterijsysteem primair wordt bepaald door de kapitaalkosten en de toegestane cyclusfrequentie, eerder dan door de energieduur alleen.
Terwijl de focus van dit onderzoek ligt op de energiebehoefte, is de aard van de verwerkte informatie de drijvende kracht achter dit verbruik. geeksforgeeks.org beschrijft data als de ruwe vorm van informatie die pas na organisatie en interpretatie waarde krijgt. In datacenters worden enorme hoeveelheden kwantitatieve data, zoals meetbare cijfers, en kwalitatieve data verwerkt, waarbij beide types verschillende kenmerken hebben. De analyse van benadrukt dat data de basis vormt voor alle verdere analyse.
Door de interactie tussen de fysieke energiebehoefte (watts) en de informatieverwerking (bytes) beter te sturen, kunnen datacenters transformeren van een passieve belasting naar een economisch rendabel instrument dat de betrouwbaarheid van het elektriciteitsnet versterkt.