在這樣緊迫的形勢(shì)之下，谷歌把目光投向了大海——打造“自給自足”的漂浮在海上的數(shù)據(jù)中心。根據(jù)谷歌在2007年2月遞交的一份專利申請(qǐng)，風(fēng)力渦輪機(jī)和波浪能發(fā)電機(jī)將為這個(gè)數(shù)據(jù)中心提供電力，海水則負(fù)責(zé)為散發(fā)巨大熱量的服務(wù)器降溫。除此之外，海面這個(gè)“不動(dòng)產(chǎn)資源”本質(zhì)上也是免費(fèi)的。

谷歌的這項(xiàng)利用海洋當(dāng)作巨大的散熱冷源的“漂浮的數(shù)據(jù)中心”計(jì)劃被《時(shí)代》雜志評(píng)為2008年***的科技發(fā)明之一，那么谷歌又是如何做的呢，讓我們開(kāi)始今天的谷歌海上數(shù)據(jù)中心探秘之旅吧。

原理概覽

圖1是谷歌海洋數(shù)據(jù)中心的示意圖?？梢钥闯觯雀韬Ｑ髷?shù)據(jù)中心是在集裝箱運(yùn)輸船(標(biāo)號(hào)102)的甲板上擺放或堆疊著多個(gè)谷歌的標(biāo)準(zhǔn)集裝箱數(shù)據(jù)中心(標(biāo)號(hào)104)。這些集裝箱數(shù)據(jù)中心由波力發(fā)電機(jī)(標(biāo)號(hào)106)來(lái)供電，而制冷方面則由波力發(fā)電機(jī)(標(biāo)號(hào)110)驅(qū)動(dòng)的水泵來(lái)將熱量散發(fā)到海洋中，這樣整個(gè)數(shù)據(jù)中心就可以不用從傳統(tǒng)的電網(wǎng)來(lái)獲取能量。

圖1

標(biāo)準(zhǔn)集裝箱數(shù)據(jù)中心可以被提前在工廠預(yù)裝好，通過(guò)卡車或者貨柜車運(yùn)送到海邊，吊裝到輪船甲板上，接到提前預(yù)先建設(shè)好的供電、供冷接口，然后輪船離岸停泊在波浪能足夠大的地方。當(dāng)然，如果出現(xiàn)天氣非常惡劣、負(fù)載突增、或者波力發(fā)電機(jī)故障等情況下，集裝箱數(shù)據(jù)中心的保障系統(tǒng)就要啟用，這時(shí)候安裝在甲板下面的柴油發(fā)電機(jī)就需要快速啟動(dòng)以保障持續(xù)供電。***如果集裝箱數(shù)據(jù)中心到了退役年限，或者需要升級(jí)，則直接快速更換即可。

波浪發(fā)電

從圖1可以看出，每個(gè)波力發(fā)電機(jī)由多個(gè)浮鏈構(gòu)成，例如標(biāo)號(hào)為106的波力發(fā)電機(jī)由106A、106B、106C、106-D四個(gè)單元構(gòu)成，每個(gè)單元可以互相扭動(dòng)發(fā)電。

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圖2

以Plimas P-750波力發(fā)電機(jī)為例，每個(gè)浮鏈單元的直徑為3.5米，長(zhǎng)度為150米，每個(gè)浮鏈可以產(chǎn)生750KW的能量，每個(gè)波力發(fā)電機(jī)功率達(dá)到2.25WM。因此，漂浮在離岸3至7英里外每平方千米面積內(nèi)大約40個(gè)這樣的波力發(fā)電機(jī)可以發(fā)電的功率高達(dá)30WM。波力發(fā)電機(jī)的尺寸和規(guī)模也可以根據(jù)不同的應(yīng)用來(lái)選擇。例如前面提到的大型波力發(fā)電機(jī)106可以用于給海上數(shù)據(jù)中心供電，也有類似在輪船周圍標(biāo)示為110的這種小型波力發(fā)電機(jī)用于給數(shù)據(jù)中心的制冷水泵來(lái)供電，如果需要更大的供電和散熱能力，也可以不斷增加這些發(fā)電機(jī)的數(shù)量等。這些波力發(fā)電機(jī)可以由輪船拖到新的目的地，或者也可以直接由輪船運(yùn)輸?shù)叫碌哪康牡?，例如那些沿海人口密集的地方，或者軍事前線以及搶險(xiǎn)救災(zāi)的應(yīng)急場(chǎng)合。

我們知道世界上大多數(shù)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施都建設(shè)在海底，這些密布的海纜很容易給海岸周邊的這些海上數(shù)據(jù)中心來(lái)提供便捷的網(wǎng)絡(luò)接入。標(biāo)準(zhǔn)集裝箱的公路運(yùn)輸和輪船海運(yùn)非常成熟，統(tǒng)一運(yùn)維也非常簡(jiǎn)單，而且輪船上還方便給船員和運(yùn)維人員提供住宿和生活補(bǔ)給，頂部的直升機(jī)降落平臺(tái)也便于人員快速到達(dá)檢修維護(hù)變更等。

在備用供電方面，除了前面提到的甲板下的柴油發(fā)電機(jī)可以作為備用供電的保障，還可以儲(chǔ)存部分能源用于風(fēng)平浪靜的低發(fā)電情況，例如在海浪較大的時(shí)候波力發(fā)電機(jī)可以通過(guò)儲(chǔ)能電池存儲(chǔ)部分富余的能量。而且，在風(fēng)平浪靜的時(shí)候往往是陽(yáng)光充足的晴天，此時(shí)通過(guò)給集裝箱遮陽(yáng)的太陽(yáng)能板也可以存儲(chǔ)部分太陽(yáng)能用于海上數(shù)據(jù)中心供電，或者風(fēng)較大的時(shí)候還可以通過(guò)甲板上安裝的風(fēng)力發(fā)電機(jī)收集更多的風(fēng)能等。

如果大家擔(dān)心海浪的波動(dòng)對(duì)集裝箱數(shù)據(jù)中心內(nèi)部的IT設(shè)備有影響的話，也是可以把數(shù)據(jù)中心建設(shè)在海岸邊的陸地上，仍然可以從附近海面的波力發(fā)電機(jī)來(lái)供電，也可以通過(guò)水管從海底抽取冷水給岸上的數(shù)據(jù)中心來(lái)供電。這種情況下，如果波力發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電力不夠，可以直接從所在地的陸上電網(wǎng)來(lái)補(bǔ)充提供額外的電力，或者當(dāng)波力發(fā)電機(jī)發(fā)出的電力太多，數(shù)據(jù)中心消耗不完，也可以上傳到電網(wǎng)中直接賣給當(dāng)?shù)氐碾娋W(wǎng)公司。

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海水散熱

在海水溫度較低的地方，可以直接通過(guò)抽取海底下一定深度的低溫海水給集裝箱數(shù)據(jù)中心提供冷量，由于海水具有一定的腐蝕性，不能直接用到集裝箱內(nèi)的空調(diào)末端，所以需要采用防腐蝕玻璃纖維材料的板式換熱器等辦法來(lái)隔離海水。一端采用封閉的內(nèi)循環(huán)淡水經(jīng)過(guò)板式換熱器，另外一側(cè)外循環(huán)的冰冷海水降溫后再送入集裝箱數(shù)據(jù)中心內(nèi)，大海是個(gè)巨大的吸熱體，足以將這些數(shù)據(jù)中心產(chǎn)生熱量吸收掉。而且我們知道溫度較低的海水在底層，而溫度較高的海水在表層，因此，加熱后被排出到海表面的的較高溫?zé)崴粫?huì)和大海深層的較低溫度的冷水混合在一起。谷歌應(yīng)該在此方面有深厚的研究和積累，后來(lái)該公司在芬蘭哈米納的數(shù)據(jù)中心也采用了類似的海水直接為數(shù)據(jù)中心制冷的技術(shù)，不再需要傳統(tǒng)高耗能的制冷機(jī)，這是后話。

圖3是谷歌海上數(shù)據(jù)中心的側(cè)視圖輪船(標(biāo)號(hào)204)上面擺放了多個(gè)集裝箱數(shù)據(jù)中心(標(biāo)號(hào)202)，一個(gè)或者多個(gè)波力發(fā)電機(jī)(標(biāo)號(hào)206)通過(guò)供電線纜(標(biāo)號(hào)208)經(jīng)由輪船內(nèi)配電站(標(biāo)號(hào)224)分配電力給集裝箱202A/202B或者制冷水泵(標(biāo)號(hào)216)供電。抽水管道(標(biāo)號(hào)210)從較深處的海面底下抽取低溫海水，并通過(guò)水泵和板式換熱器(這里并沒(méi)畫(huà)出)，然后再由支管(標(biāo)號(hào)218)送入到每個(gè)集裝箱數(shù)據(jù)中心內(nèi)部。經(jīng)過(guò)服務(wù)器加熱之后的熱水由回水管(標(biāo)號(hào)220)通過(guò)排水口(標(biāo)號(hào)214)直接排放到輪船后面的海洋表面。

圖3

圖4是海上數(shù)據(jù)中心的俯視圖，大家可以更為清晰的看到其集裝箱的泊位和供電供水管路布置。海水直接從標(biāo)示為504的水管進(jìn)入標(biāo)示為506板式換熱器。板式換熱器的左側(cè)是閉環(huán)的淡水內(nèi)循環(huán)，制冷后的冷凍水進(jìn)入集裝箱數(shù)據(jù)中心，被加熱后經(jīng)回水管(標(biāo)號(hào)512)回到板式換熱器繼續(xù)被制冷不斷循環(huán);而板式換熱器的右側(cè)是開(kāi)環(huán)的海水外循環(huán)，從504管口進(jìn)來(lái)，被加熱后直接排放到508排水口。板式換熱器在淡水一側(cè)由于很少受到腐蝕，檢修維護(hù)量很小，而海水一側(cè)由于海水的腐蝕性，因此要求采用防腐蝕的材料，或者采用易更換維護(hù)的設(shè)備。由波力發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電力通過(guò)電力電纜(標(biāo)號(hào)514)輸送到輪船內(nèi)的變電站(標(biāo)號(hào)516)，轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)中心內(nèi)需要的各種電壓等級(jí)，例如直流給IT設(shè)備，交流給水泵等。

圖4

結(jié)語(yǔ)

隨著科技信息化的迅速發(fā)展，能源問(wèn)題成了各國(guó)需要面對(duì)的課題。而數(shù)據(jù)中心一直是能源消耗大戶，雖然臨時(shí)的發(fā)電機(jī)組也能隨處可用，但與海上數(shù)據(jù)中心源源不斷的免費(fèi)水力相比可謂相差甚遠(yuǎn)。

還有數(shù)據(jù)中心的選址一直是件勞力傷身的事情。除了考慮當(dāng)?shù)氐耐恋刭Y源、帶寬資源等，還要考察當(dāng)?shù)氐牡乩憝h(huán)境，確定是否有地震、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害。還有在建成后，如果需要擴(kuò)建的話，這些問(wèn)題會(huì)變得更加復(fù)雜。

而海上數(shù)據(jù)中心在這些方面是比較有優(yōu)勢(shì)的，首先是避免了對(duì)土地資源使用的考慮，在帶寬資源上也可以靈活移動(dòng)到帶寬資源充足的地方;其次是避免了很多自然災(zāi)害帶來(lái)的巨大威脅，當(dāng)遇到颶風(fēng)的時(shí)候，這些船舶也可以暫時(shí)離開(kāi)較為危險(xiǎn)的海域;***在擴(kuò)建數(shù)據(jù)中心上，只需要再多加一條船就可以解決空間不足的問(wèn)題。

海上數(shù)據(jù)中心的想法雖然早已經(jīng)提出，但是沒(méi)有行動(dòng)僅能稱之為假想。經(jīng)過(guò)時(shí)間的沉淀和技術(shù)的積累，例如維基百科或者IDS等公司的海上數(shù)據(jù)中心已經(jīng)開(kāi)始付諸實(shí)踐，能否成功也只能等事實(shí)來(lái)說(shuō)話，不過(guò)對(duì)于這樣強(qiáng)大的創(chuàng)新，很多人還是非常的期待。對(duì)于更多的發(fā)展動(dòng)態(tài)我們將持續(xù)關(guān)注，并期待更多精彩應(yīng)用。