चीन ने शंघाई के पास पवन ऊर्जा से चलने वाला पानी के भीतर डेटा सेंटर शुरू किया

समुद्र में कंप्यूटिंग का नया मॉडल

चीन ने शंघाई के पास समुद्र तल पर बने डेटा सेंटर का पहला चरण शुरू कर दिया है। इस केंद्र को अपतटीय पवन ऊर्जा और समुद्र के पानी से होने वाली ठंडक का लाभ उठाने के लिए बनाया गया है। HiCloud द्वारा निर्मित इस परियोजना की शुरुआत 2.3 मेगावाट की प्रदर्शन इकाई से हुई है, जिसे बढ़ाकर 24 मेगावाट करने की योजना है। यह लिंगांग विशेष क्षेत्र के तट से दूर स्थित है। इसकी अधिकांश बिजली पास की अपतटीय पवन टर्बाइनों से आती है और बंद सर्वर कक्षों के आसपास समुद्री पानी प्रवाहित कर गर्मी निकाली जाती है। इसके निर्माण में लगभग 1.6 अरब युआन (करीब 226 मिलियन डॉलर) का निवेश हुआ है। संचालकों का लक्ष्य बिजली उपयोग प्रभावशीलता (PUE) को 1.15 या इससे कम रखना है, जिससे यह केंद्र अपनी तरह के सबसे दक्ष केंद्रों में शामिल हो सकता है।

यह तरीका डेटा सेंटर के डिजाइन की एक पुरानी सीमा को उलट देता है। पारंपरिक परिसरों में चिलर और कूलिंग टावर इस्तेमाल होते हैं, जो किसी केंद्र की बिजली खपत का 40 से 50 प्रतिशत तक ले सकते हैं। समुद्र तल के स्थिर और ठंडे वातावरण का उपयोग कर पानी के भीतर बने इस केंद्र का लक्ष्य शीतलन में लगने वाली ऊर्जा को कुल खपत के 10 प्रतिशत से नीचे लाना है। डिजाइनरों का अनुमान है कि जमीन पर बने समकक्ष केंद्र की तुलना में कुल बिजली की मांग करीब 22.8 प्रतिशत घटेगी। यह केंद्र जमीन का इस्तेमाल भी 90 प्रतिशत से अधिक घटाता है और शीतलन के लिए मीठे पानी की जरूरत नहीं पड़ती। शंघाई जैसे घनी आबादी वाले तटीय शहरों में ये दोनों संसाधन सीमित हैं।

यह परियोजना चीन में कई वर्षों के परीक्षणों पर आधारित है। हाइनान द्वीप के पास HiCloud समुद्र तल से करीब 35 मीटर (114 फीट) नीचे एक वाणिज्यिक केंद्र पहले ही स्थापित कर चुकी है। इसमें दबाव-रोधी पॉड हैं, जिनमें हर एक में 400 से 500 सर्वर रखे जा सकते हैं। ये पॉड आपस में जुड़े हैं और समुद्र के नीचे बिछी केबल से मुख्य भूमि से कनेक्ट होते हैं। इन मॉड्यूल को बड़े क्लस्टर की दिशा में एक शुरुआती कदम माना जा रहा है। यह राष्ट्रीय ‘पूर्वी डेटा, पश्चिमी कंप्यूटिंग’ कार्यक्रम का हिस्सा है, जिसका लक्ष्य क्षमता बढ़ाना और देशभर में कंप्यूटिंग के स्थान का संतुलन बनाना है।

यह प्रणाली कहां और कैसे काम करती है

शंघाई का केंद्र चीन (शंघाई) पायलट मुक्त व्यापार क्षेत्र के लिंगांग विशेष क्षेत्र के पास तट से दूर स्थित है। फाइबर लिंक डूबे हुए मॉड्यूल तक डेटा पहुंचाते हैं और वहां से वापस लाते हैं। तूफानों के दौरान उनकी हलचल सीमित रखने के लिए उन्हें समुद्र तल से बांधा गया है। बिजली की केबल केंद्र को एक अपतटीय पवन फार्म से जोड़ती हैं, जो 95 प्रतिशत से अधिक बिजली की आपूर्ति करता है। शुरुआती संचालन एक छोटे समूह पर केंद्रित होगा, जिसमें 198 सर्वर रैक रखे जा सकते हैं। अगले चरण में और पॉड जोड़कर क्षमता बढ़ाई जा सकती है।

दक्षता के मानकों की व्याख्या

डेटा सेंटर संचालक बिजली उपयोग प्रभावशीलता यानी PUE नामक अनुपात पर नजर रखते हैं। यह किसी केंद्र की कुल बिजली खपत को कंप्यूटिंग उपकरणों तक पहुंचाई गई बिजली से भाग देकर निकाला जाता है। सैद्धांतिक रूप से 1.0 PUE का अर्थ होगा कि बिजली का हर वॉट सर्वर को मिल रहा है और शीतलन या अन्य कार्यों में कुछ नहीं जा रहा। चीन की राष्ट्रीय नीति के अनुसार, 2025 के अंत तक नए डेटा सेंटरों का PUE 1.25 से कम होना चाहिए। पानी के भीतर बने इस केंद्र को 1.15 से अधिक न होने के लिए डिजाइन किया गया है। यह उन्नत शीतलन और ऊर्जा प्रबंधन वाले बेहतरीन स्थलीय केंद्रों के बराबर है और उन कई पुराने केंद्रों से काफी कम है, जिनका PUE अब भी 1.4 से अधिक है।

शीतलन और ऊर्जा का उपयोग

समुद्री पानी में गर्मी सोखने की क्षमता अधिक होती है और उसका तापमान स्थिर रहता है, इसलिए वह अपशिष्ट गर्मी हटाने का प्रभावी माध्यम है। लिंगांग के डिजाइन में समुद्री पानी सर्वर कक्षों से जुड़े हीट एक्सचेंजरों के ऊपर से बहता है। यह गर्मी सोखकर आसपास के पानी में फैला देता है। इस तरीके से जमीन पर इस्तेमाल होने वाले बड़े पंखों, चिलर और वाष्पीकरण-आधारित शीतलन की जरूरत नहीं पड़ती। पॉड हवा से सीलबंद हैं और उनमें तापमान स्थिर रखा जाता है, इसलिए इलेक्ट्रॉनिक्स धूल, नमी में उतार-चढ़ाव और लोगों या उपकरणों से होने वाले कंपन से भी बचे रहते हैं। इन परिस्थितियों से हार्डवेयर की उम्र बढ़ सकती है और खराबी की दर घट सकती है। अन्य कंपनियों के पहले के पानी के भीतर किए गए परीक्षणों में भी ऐसे नतीजे सामने आए थे।

चीन यह काम अभी क्यों कर रहा है

कृत्रिम बुद्धिमत्ता, वीडियो, ई-कॉमर्स और कनेक्टेड उद्योगों से जुड़ी कंप्यूटिंग की मांग तेजी से बढ़ रही है। आधुनिक AI मॉडल को प्रशिक्षित करने और चलाने के लिए ग्राफिक्स और टेंसर प्रोसेसरों के सघन क्लस्टर चाहिए, जो बहुत अधिक बिजली लेते हैं और काफी गर्मी पैदा करते हैं। साथ ही, नगर निकायों पर जमीन, पानी और उत्सर्जन को लेकर सख्त सीमाएं लग रही हैं। डेटा सेंटर को तट से दूर स्थापित करने से इन सभी सीमाओं से निपटने में मदद मिलती है। विकासकर्ताओं के अनुसार, पूर्वी चीन सागर में पवन ऊर्जा के अच्छे संसाधन हैं और वहां सालाना 3,000 घंटे से अधिक उपयोग का अनुमान है। समुद्र तल शीतलन के लिए प्राकृतिक तापीय स्थिरता भी देता है।

शंघाई की योजना में इस दशक के मध्य तक स्मार्ट कंप्यूटिंग क्षमता और उद्योग के उत्पादन में बड़ी वृद्धि का लक्ष्य है। 2027 तक 200 एक्साफ्लॉप्स कंप्यूटिंग क्षमता और सैकड़ों अरब युआन मूल्य के बुद्धिमान क्लाउड उद्योग का लक्ष्य रखा गया है। जहां डेटा पैदा होता है, उसके पास क्षमता बनाना और नवीकरणीय ऊर्जा का इस्तेमाल करना तटीय उपयोगकर्ताओं के लिए बिजली पारेषण की हानि और विलंबता घटाता है। यह उस राष्ट्रीय रणनीति को भी पूरक है, जिसके तहत कुछ कार्यभार देश के पश्चिम में स्थित बड़े परिसरों को भेजे जाते हैं। पानी के भीतर बना केंद्र जमीन पर जगह और मीठे पानी का उपयोग लगभग शून्य तक घटाता है, जिससे बड़े नए स्थलीय परिसर की तुलना में स्थानीय पर्यावरण पर दबाव कम होता है।

विकासकर्ताओं ने विस्तार की योजना भी बनाई है। HiCloud और उसके सहयोगियों, जिनमें Shenergy Group, China Telecom की शंघाई शाखा, INESA और CCCC Third Harbor Engineering शामिल हैं, ने कहीं बड़े क्लस्टर की दिशा में काम करने के लिए समझौते पर हस्ताक्षर किए हैं। उनका लक्ष्य अपतटीय पवन ऊर्जा से चलने वाली 500 मेगावाट की पानी के भीतर कंप्यूटिंग क्षमता बनाना है। इससे यह विचार प्रदर्शन परियोजना से आगे बढ़कर देश की कंप्यूटिंग क्षमता के विस्तार का मुख्य विकल्प बन सकता है।

पर्यावरण और समुद्री जीवन पर प्रभाव

समुद्र में गर्मी छोड़ने वाली किसी भी परियोजना को गर्म पानी के फैलाव को नियंत्रित करना होता है। गर्म पानी में घुली ऑक्सीजन कम होती है और इससे समुद्री जीवों पर दबाव पड़ सकता है, खासकर गर्मियों और समुद्री हीट वेव के दौरान। विकासकर्ताओं का कहना है कि पहले के परीक्षणों में पास के पानी के तापमान में एक डिग्री सेल्सियस से कम वृद्धि दर्ज हुई थी, लेकिन क्षमता बढ़ने के साथ लगातार निगरानी जरूरी होगी। पानी फैलाने वाले निकास का डिजाइन, संवेदनशील समय में प्रवाह घटाने वाला स्मार्ट नियंत्रण और संवेदनशील आवासों से दूर सावधानीपूर्वक स्थान चयन, प्रभाव कम रखने में मदद कर सकते हैं।

गर्मी के अलावा इंजीनियरों को शोर, बिजली और डेटा केबलों के आसपास के विद्युतचुंबकीय क्षेत्र तथा निर्माण या रखरखाव से समुद्र तल के पारिस्थितिकी तंत्र को होने वाली संभावित क्षति पर भी ध्यान देना होगा। पॉड के बाहरी हिस्सों पर समुद्री जीवों की परत जमने से रोकने के लिए ऐसी रणनीतियां अपनानी चाहिए जिनमें जहरीली परतों का इस्तेमाल न हो। जंग को रोकने के उपाय भी इस तरह तैयार होने चाहिए कि आसपास का पानी दूषित न हो। नियामक संभवतः विस्तृत पर्यावरणीय प्रभाव आकलन, आधारभूत सर्वेक्षण और केंद्र के पास पानी के तापमान, शोर तथा समुद्री जीवन पर लगातार सार्वजनिक रिपोर्टिंग अनिवार्य करेंगे। कड़ी निगरानी के साथ काम किया जाए तो समुद्र के पानी से शीतलन के जरिए ऊर्जा और पानी की बचत को स्थानीय पर्यावरण की सुरक्षा के साथ संतुलित किया जा सकता है।

सुरक्षा, लचीलापन और रखरखाव

सर्वरों को समुद्र तल पर ले जाने से जोखिमों का एक नया दायरा बनता है। केबल और पॉड जहाजों के लंगर, मछली पकड़ने के जाल, तूफान या जानबूझकर की गई छेड़छाड़ से प्रभावित हो सकते हैं। संचालक प्रतिबंधित क्षेत्र बनाकर, केबलों को समुद्र तल में दबाकर या कवच लगाकर, सोनार से निगरानी करके और केंद्र के आसपास असामान्य गतिविधि का पता लगाने वाले अलर्ट से कुछ जोखिम कम कर सकते हैं। शोधकर्ताओं ने यह भी चेतावनी दी है कि दुर्लभ परिस्थितियों में ध्वनि-आधारित हस्तक्षेप संवेदनशील उपकरणों को प्रभावित कर सकता है। इसलिए डिजाइन और संचालन में ध्वनिक निगरानी तथा मजबूत परिरक्षण जरूरी हैं।

समुद्री वातावरण विश्वसनीयता भी बढ़ा सकता है। पॉड सीलबंद हैं, धूल से मुक्त हैं और उनमें तापमान व आर्द्रता स्थिर रखी जाती है। इससे जंग और यांत्रिक दबाव घटता है। अन्य देशों में हुए पहले के परीक्षणों में सामान्य स्थलीय केंद्रों की तुलना में हार्डवेयर खराब होने की दर काफी कम दर्ज की गई थी। स्थिर परिस्थितियों में बिजली वितरण उपकरण, स्टोरेज और इंटरकनेक्ट तय सीमाओं के भीतर काम कर सकते हैं। यह उन AI प्रशिक्षण क्लस्टरों के लिए अहम है, जिन्हें उच्च प्रदर्शन वाले नेटवर्क की जरूरत होती है।

रखरखाव का तरीका भी बदल जाता है। इंजीनियर किसी पानी के भीतर बने कक्ष में जाकर कोई पुर्जा नहीं बदल सकते। प्रणाली मॉड्यूलर होनी चाहिए। रैक या बिजली इकाई खराब होने पर संचालक पूरा पॉड बदलेंगे या निर्धारित रखरखाव अवधि के दौरान सतह पर लाए गए सीलबंद मॉड्यूल को बाहर निकालेंगे। समुद्री जीवों की वृद्धि, जंग और सीलों की स्थिति से निरीक्षण का समय तय होगा। आसानी से निकालने और फिर तैनात करने के लिए डिजाइन, स्पष्ट इंटरफेस और मानकीकृत पुर्जे ही तय करेंगे कि यह अवधारणा व्यावहारिक और भरोसेमंद सेवा बनती है या नहीं।

अर्थशास्त्र और विस्तार

पूंजीगत लागत अधिक है। कई सौ मिलियन डॉलर के निर्माण में समुद्र के नीचे के कक्ष, समुद्री निर्माण कार्य, विशेष बिजली और शीतलन उपकरण तथा अपतटीय पवन फार्म के साथ एकीकरण शामिल हैं। फिर भी, यदि PUE करीब 1.15 बना रहता है और केंद्र को बिजली सीधे स्थानीय टर्बाइनों से मिलती है, तो संचालन लागत आकर्षक हो सकती है। आधुनिक डेटा सेंटरों का सबसे बड़ा खर्च बिजली है। कम PUE का अर्थ है कि बिजली का अधिक हिस्सा अन्य खर्चों के बजाय कंप्यूटिंग पर लगता है। जिन शहरों में जमीन और पानी दुर्लभ हैं, वहां जमीन, कूलिंग टावर और पानी के अधिकारों पर बचने वाला खर्च भी मायने रखता है।

समुद्र में काम करने के अपने अतिरिक्त खर्च हैं। मौसम के कारण देरी से लागत और अनिश्चितता बढ़ती है। बीमा, जहाज और विशेष दल भी कीमतें बढ़ाते हैं। अनुभव और मानकीकरण से इनमें से कुछ लागत घट सकती हैं। चीन की अपतटीय पवन ऊर्जा आपूर्ति शृंखला परिपक्व है, जिससे कीमत और समय-सारणी में मदद मिल सकती है। यदि लिंगांग केंद्र भरोसेमंद और रखरखाव में आसान साबित होता है, तो अतिरिक्त क्षमता बनाने का अर्थशास्त्र बेहतर होगा। बड़े नेटवर्क संचालकों और ऊर्जा कंपनियों के साथ साझेदारी से रैक में भुगतान करने वाले ग्राहक जुटाने और परियोजना को बिजली ग्रिड की योजना के अनुरूप रखने में भी मदद मिलेगी।

पहले के प्रयासों से तुलना

पानी के भीतर डेटा सेंटर का विचार नया नहीं है। एक दशक पहले Microsoft के Project Natick ने प्रशांत तट के पास सीलबंद स्टील कैप्सूल का परीक्षण किया था। बाद में कंपनी ने ऑर्कनी द्वीपों के पास समुद्र में 864 सर्वरों वाली 12 मीटर की इकाई तैनात की। कंपनी ने हार्डवेयर खराब होने की बहुत कम दर बताई थी, जिसकी वजह स्थिर वातावरण और नाइट्रोजन से भरा भीतरी हिस्सा रहा होगा। उसने 2024 में शोध कार्यक्रम समाप्त कर दिया और कहा कि वह इस अवधारणा का व्यावसायीकरण नहीं करेगी। शंघाई की परियोजना की दिशा अलग है। यह अपतटीय पवन फार्म से जुड़ी है, इसका PUE लक्ष्य अधिक सख्त है और यह कंप्यूटिंग क्षमता बढ़ाने की व्यापक शहर और राष्ट्रीय योजना का हिस्सा है।

अन्य कंपनियां और देश भी समुद्र के पानी से शीतलन या पानी के भीतर के डिजाइन का अध्ययन कर रहे हैं। स्टार्टअप ने तट के पास छोटे समुद्री मॉड्यूल प्रस्तावित किए हैं। दक्षिण कोरिया, जापान और सिंगापुर के शोध समूहों ने समुद्री शीतलन और स्थल चयन की संभावनाएं तलाशी हैं। जमीन पर संचालक गर्म पानी से तरल शीतलन, जिला ऊर्जा नेटवर्क में गर्मी के पुनः उपयोग और बिजली की खपत घटाने वाले नए चिप डिजाइन के जरिए दक्षता बढ़ाने में जुटे हैं। समुद्र-आधारित मॉडल को यह साबित करना होगा कि सभी लागतों और जोखिमों को जोड़ने पर इसके फायदे जमीन पर उपलब्ध सर्वोत्तम विकल्पों से अधिक हैं।

आगे किन बातों पर नजर रखें

शंघाई के पास प्रदर्शन चरण से PUE, विश्वसनीयता और समुद्र में रखरखाव की प्रक्रियाओं के बारे में ठोस आंकड़े मिलेंगे। ऊर्जा संतुलन और पर्यावरणीय प्रदर्शन के स्वतंत्र ऑडिट से लोगों का भरोसा बढ़ेगा। निकास बिंदुओं के आसपास पानी के तापमान में बदलाव की निगरानी, शोर का स्तर मापना और समुद्री जीवन के अवलोकनों की रिपोर्ट देना यह दिखा सकता है कि बड़े पैमाने पर तैनाती स्थानीय पारिस्थितिकी तंत्र के अनुकूल है या नहीं। नियामक इन जानकारियों को परमिट और उनके नवीनीकरण की शर्त बना सकते हैं।

दो पड़ाव निकट भविष्य की दिशा तय करेंगे। पहला, क्षमता को 2.3 मेगावाट से बढ़ाकर नियोजित 24 मेगावाट तक पहुंचाना है। इससे पता चलेगा कि स्थापना और रखरखाव का विस्तार सुचारू रूप से हो पाता है या नहीं। दूसरा, विकासकर्ता और उसके सहयोगियों की घोषित 500 मेगावाट क्षमता की महत्वाकांक्षा की दिशा में प्रगति है। इसके लिए बड़ा क्षेत्र, अधिक टर्बाइन और मजबूत ग्रिड कनेक्शन चाहिए होंगे। साथ ही मानक पॉड डिजाइन, स्पष्ट रखरखाव प्रक्रियाओं और तेजी से मॉड्यूल पहुंचाने वाली आपूर्ति शृंखलाओं की जरूरत होगी। यदि शंघाई में यह मॉडल सफल रहा तो अपतटीय पवन ऊर्जा वाले और जमीन की कमी से जूझ रहे तटीय क्षेत्र भी इसे अपनाने की कोशिश कर सकते हैं।

मुख्य बातें

• HiCloud ने शंघाई के पास समुद्र तल पर डेटा सेंटर शुरू किया है। इसकी शुरुआत 2.3 मेगावाट की प्रदर्शन इकाई से हुई है, जिसे बढ़ाकर 24 मेगावाट करने की योजना है।
• केंद्र की 95 प्रतिशत से अधिक बिजली अपतटीय पवन ऊर्जा से आती है और शीतलन के लिए समुद्री पानी का उपयोग होता है।
• संचालकों का लक्ष्य PUE को 1.15 या इससे कम रखना है, जो 2025 के अंत तक नए डेटा सेंटरों के लिए चीन के 1.25 के राष्ट्रीय दिशानिर्देश से बेहतर है।
• डिजाइनरों का अनुमान है कि जमीन पर बने तुलनीय केंद्र की तुलना में कुल बिजली खपत करीब 22.8 प्रतिशत कम होगी और शीतलन ऊर्जा कुल खपत के 10 प्रतिशत से नीचे रहेगी।
• परियोजना की लागत करीब 226 मिलियन डॉलर है। शुरुआती इकाई के दबाव-रोधी पॉड में 198 सर्वर रैक रखे जा सकते हैं।
• हाइनान में चीन के पहले परीक्षणों में पॉड समुद्र तल से करीब 35 मीटर नीचे लगाए गए थे। हर पॉड में 400 से 500 सर्वर थे और वे समुद्र के नीचे की केबल से तट से जुड़े थे।
• इस परियोजना के फायदों में जमीन का उपयोग 90 प्रतिशत से अधिक घटाना और शीतलन के लिए मीठे पानी का इस्तेमाल न करना शामिल है।
• HiCloud और उसके सहयोगियों ने अपतटीय पवन ऊर्जा से चलने वाला 500 मेगावाट का पानी के भीतर कंप्यूटिंग क्लस्टर बनाने की महत्वाकांक्षा जताई है।
• पर्यावरणीय निगरानी में गर्मी के निकास, शोर और केबलों के समुद्री जीवन पर प्रभाव पर ध्यान दिया जाएगा, खासकर गर्म मौसम में।
• विदेशों में हुए पहले परीक्षणों में हार्डवेयर खराब होने की कम दर दर्ज की गई थी, लेकिन समुद्र में बड़े पैमाने पर संचालन में रखरखाव, सुरक्षा और लागत की चुनौतियां बनी रहेंगी।