Газовая генерация для ЦОД: как дата-центры решают проблему энергодефицита

Центры обработки данных работают по давно проверенной схеме энергоснабжения, которая долгое время считалась оптимальной для отрасли. Но сейчас ситуация меняется. Цифровая трансформация набирает обороты, а доступная электрическая мощность постепенно становится дефицитным ресурсом. В Москве, например, уже обсуждается возможность ограничить подключение новых ЦОД к сети из-за энергодефицита. При этом потребность в ИТ-мощностях будет только расти, а значит дата-центрам потребуются альтернативные источники электроэнергии.

Одним из наиболее перспективных вариантов сегодня становится природный газ.

Когда в 2021 году компания ПСМ выходила на рынок дата-центров, предложение газовых электростанций воспринималось без особого интереса. Отрасль ориентировалась на дизель. И мы сфокусировались на производстве дизель-генераторных установок. Но сейчас видим, как сам рынок начинает переосмысливать подход к энергоснабжению: разговор о газовой генерации, который не так давно не находил отклика, теперь выходит на уровень конкретных проектных проработок.

Андрей Медведев, генеральный директор ПСМ

Масштабы проблемы: почему старая система больше не работает

Рост энергопотребления дата-центров — явление глобальное. По оценкам Международного энергетического агентства (IEA), к 2026 году ЦОД будут потреблять порядка 1000 ТВт*ч в год — сопоставимо с годовым энергопотреблением России. По прогнозам McKinsey, к 2050 году доля дата-центров в мировом энергобалансе может достичь 9%.

Россия следует общей тенденции. В 2024 году совокупная установленная мощность коммерческих ЦОД составляла 2,6 ГВт. В перспективе нескольких лет этот показатель может вырасти до 9,6 ГВт. При этом около 85% мощностей сосредоточены в московском и петербургском регионах, в которых энергосистема работает под значительной нагрузкой, а возможности технологического присоединения к сетям ограничены.

В некоторых регионах нехватка электроэнергии уже серьезно мешает развитию новых проектов. Операторы и девелоперы ЦОД сталкиваются с длительными сроками согласований, требованием финансировать строительство новой сетевой инфраструктуры или вынуждены переносить площадки в менее загруженные, но и менее удобные для логистики регионы. В таких условиях поиск альтернативных источников энергии становится насущной необходимостью.

Классическая архитектура энергоснабжения ЦОД

Стандартная система электроснабжения дата-центра строится по трехуровневому принципу.

Основной источник — внешняя электрическая сеть. Для защиты от кратковременных просадок и отключений применяются источники бесперебойного питания (ИБП) с аккумуляторными батареями. При длительном отсутствии сетевого электроснабжения нагрузку принимают дизель-генераторные установки (ДГУ).

В этой схеме ДГУ выполняет исключительно резервную функцию. Генератор предназначен для работы в аварийном режиме — на период восстановления сетевого питания. В практике проектирования дата-центров предусматривается запас топлива на площадке: обычно не менее 12 часов работы, а для объектов уровня Tier III и Tier IV до 24 часов автономной работы с возможностью дальнейшей дозаправки.

Такая архитектура формировалась в условиях, когда главным риском считалась нестабильность внешнего электроснабжения, а не дефицит доступной мощности. Ограниченность подключений к сетям общего пользования в эту модель изначально не закладывалась, поэтому перестает соответствовать новым условиям развития отрасли.

Причины перехода на газ

Интерес к газовой генерации в инфраструктуре дата-центров обусловлен несколькими факторами, которые действуют одновременно.

Ограничения на подключение к сети

В регионах с высокой концентрацией ЦОД свободные сетевые мощности либо отсутствуют, либо доступны только при значительных инвестициях в инфраструктуру. Размещение газовой электростанции непосредственно на площадке устраняет эту зависимость.

Стоимость электроэнергии

Себестоимость электроэнергии, вырабатываемой на газопоршневых электростанциях (ГПЭС), часто оказывается ниже тарифов внешней сети. По расчетам аналитиков при использовании ГПЭС в качестве основного источника для ЦОД мощностью 20 МВт стоимость 1 кВт*ч составит 4,53 руб. на 11-летнем горизонте. Срок окупаемости комплекса — 20 месяцев при утилизации тепла и 25 месяцев без нее.

Когенерация и тригенерация

Работающая газопоршневая установка выделяет значительное количество тепла (подробнее о принципе работы ГПУ — читайте в другой нашей статье). При режиме когенерации оно направляется на отопление помещений, при режиме тригенерации — также на производство холодной воды для систем кондиционирования и охлаждения ЦОД. Это повышает совокупный КПД объекта и ускоряет возврат инвестиций.

Автономность объекта

Собственная генерация снижает зависимость от внешней инфраструктуры и повышает управляемость энергоснабжения. Это особенно актуально для крупных объектов с высокими требованиями к непрерывности работы.

Международный опыт применения газовой генерации в ЦОД

На мировом рынке газовая генерация для дата-центров уже занимает устойчивую нишу. В энергобалансе США около 40% производства электроэнергии приходится на природный газ, и крупные операторы ЦОД активно используют onsite-generation — собственные газовые электростанции непосредственно на площадке. При такой схеме внешняя сеть из основного источника превращается в резервный канал.

Ряд ведущих интеграторов в области инфраструктуры ЦОД предлагает модели, при которых газовая электростанция полностью замещает сетевое питание в качестве базовой генерации. Для гипермасштабного объекта мощностью 70 МВт это означает строительство нескольких газовых энергоцентров с полным резервированием всех систем. По расчетам, при наличии разницы между стоимостью собственной генерации и сетевым тарифом такой комплекс окупается за шесть лет.

Развивается и формат microgrid — локальной микросети, объединяющей газовую генерацию, системы накопления энергии (СНЭ) и интеллектуальную систему управления. Такая топология обеспечивает высокую автономность при сохранении гибкости: возможна как полностью изолированная работа, так и параллельная с внешней сетью.

Показателен опыт американской компании Crusoe Energy, развернувшей модульные дата-центры непосредственно на нефтяных промыслах с использованием попутного нефтяного газа (ПНГ). Электроэнергия, которая прежде терялась при факельном сжигании ПНГ, стала источником питания для вычислительной инфраструктуры. Компания реализовала более 40 таких объектов. Этот подход принципиально применим и в российских условиях с учетом масштабов добычи углеводородов и существующих объемов ПНГ.

Российский рынок ЦОД: рост спроса и ограничения энергетической инфраструктуры

В 2023 году российский рынок дата-центров показал рекордный прирост ИТ-стоек — 20,7%. Этому способствовало несколько факторов: ускоренный перенос цифровой инфраструктуры на отечественные площадки, рост спроса на облачные сервисы, требования к информационной независимости.

Источник: iKS-Consulting

Строительство новых объектов продолжалось и в 2024 году. Но затем темп роста снизился. На рынке проявился ряд ограничивающих факторов: удорожание импортного оборудования, высокая стоимость финансирования, а также административные сложности с сетевым присоединением. Дефицит стойкомест сохраняется — спрос превышает предложение, однако финансовые и инфраструктурные барьеры сдерживают ввод новых мощностей.

Структурная особенность российского рынка — высокая концентрация в нескольких агломерациях. На Москву, Московскую область, Санкт-Петербург и Ленинградскую область приходится около 85% совокупных мощностей. Именно здесь наиболее остро ощущается дефицит сетевых подключений. В регионах с профицитом генерации — Иркутской и Свердловской областях, Красноярском крае — обсуждается введение специальных тарифов для ЦОД. Холодный климат этих территорий также создает технические предпосылки для эффективного применения фрикулинга (free cooling — охлаждение наружным воздухом) и снижения коэффициента PUE (Power Usage Effectiveness — показатель энергоэффективности ЦОД).

По данным аналитического центра ИКС, полученным в ходе интервью с представителями отрасли, все больше операторов рассматривают локальную газовую генерацию как один из наиболее реалистичных способов энергоснабжения. Причем речь идет о постоянном использовании газа в качестве основного источника с сохранением ДГУ в роли резервного.

Тема получила отражение и на государственном уровне. В июне 2025 года на ПМЭФ министр по развитию Дальнего Востока и Арктики Алексей Чекунков обозначил перспективность применения природного газа для электроснабжения ЦОД и вычислительных мощностей, в том числе в контексте избытка газа на севере страны в условиях изменившейся структуры экспорта.

Варианты архитектуры энергоснабжения на базе газовой генерации

Переход на газ предполагает выбор одной из возможных проектных схем.

Схема 1. ГПЭС как основной источник, сеть — в резерве

Газовая электростанция покрывает базовую нагрузку на постоянной основе. Внешняя сеть задействуется при плановом техническом обслуживании ГПЭС или в аварийных ситуациях. ДГУ может быть исключена из схемы либо сохранена как второй уровень резервирования.

Обязательный элемент при отсутствии параллели с сетью — система накопления энергии (СНЭ), обеспечивающая стабильный режим работы ГПЭС при резкопеременной нагрузке, характерной для дата-центров. Это эффективная схема по себестоимости выработки, требующая тщательной проработки на этапе проектирования.

Схема 2. Локальная микросеть

ГПЭС работает в связке с накопителями энергии и интеллектуальной системой управления. Объект функционирует автономно от внешней сети или использует её в минимальном объёме. Схема применима для удаленных площадок, которые должны быть полностью независимы от внешней инфраструктуры.

Схема 3. Смешанная (гибридная) схема

Основное электроснабжение осуществляется совместно от ГПЭС и внешней сети. Газ закрывает базовую нагрузку, сеть обеспечивает резерв и работу при пиковых потреблениях, ДГУ сохраняется для аварийных ситуаций. По оценке аналитиков, это наиболее перспективная модель для объектов, на которых сетевое подключение технически доступно, но его мощности недостаточно для покрытия всей нагрузки.

Для российского рынка, на котором газовая генерация в ЦОД только начинает применяться, наиболее реалистичная точка входа — гибридная схема. Она снижает нагрузку на сетевое подключение, создает экономический эффект от собственной генерации и не требует полного отказа от внешнего электроснабжения.

Антон Гущин, директор направления ЦОД ПСМ

Где технология уже применяется

Газопоршневые электростанции эксплуатируются в нескольких отраслях, близких к ЦОД по характеру нагрузки и требованиям к непрерывности работы.

• Нефтегазовая отрасль использует ГПЭС для электроснабжения объектов добычи и переработки. Требования к доступности оборудования и качеству электроснабжения на таких объектах не уступают требованиям дата-центров, а условия эксплуатации нередко значительно жёстче.
• Горнодобывающие предприятия в отдаленных районах эксплуатируют газовые электростанции как основной и единственный источник энергии — в условиях полной изолированности от централизованных сетей.
• В промышленной энергетике применение газопоршневых установок (ГПУ) в режиме когенерации — стандартная практика для объектов с постоянной тепловой и электрической нагрузкой.
• В сегменте майнинга криптовалюты, по характеру энергопотребления близком к ЦОД, уже реализуются схемы подключения к попутному нефтяному газу. Практика использования ПНГ для питания вычислительной инфраструктуры непосредственно на промысле постепенно распространяется и в России.

Таким образом, речь идет не о новой технологии, требующей апробации, а о переносе отработанного инженерного решения в новый сегмент применения.

Компетенции ПСМ в газовой генерации для ЦОД

ПСМ работает в сегменте промышленной энергетики более двух десятилетий. Основные направления деятельности — производство и внедрение дизель-генераторных установок и газопоршневых электростанций в формате EPC.

На рынке дата-центров мы присутствуем с конца 2021 года. К 2023-му заняли лидирующую позицию среди поставщиков ДГУ для ЦОД в России с долей около 50% в сегменте. В числе реализованных проектов — комплексная поставка для ЦОД Selectel: 8 МВт ДГУ в связке с 8 МВт энергомодулей и трансформаторной подстанцией 40 МВА. Проект был выполнен под ключ, включая монтаж и пусконаладку.

Применительно к газовой генерации для ЦОД ПСМ сотрудничает со всеми ведущими вендорами газопоршневых двигателей и располагает инженерными компетенциями, сформированными на объектах нефтегазовой и горнодобывающей отраслей. Мы можем участвовать в проектах в разных форматах:

• поставка газопоршневых электростанций как отдельного оборудования
• проектирование и реализация комплексных систем электроснабжения на базе ГПЭС в рамках EPC-контракта
• интеграция газовой генерации в существующую энергетическую архитектуру — в том числе в связке с ДГУ и ИБП

Наша линейка энергомодулей представляет собой готовые решения, включающие ИБП, аккумуляторные батареи, распределительные устройства, трансформаторы и системы автоматического включения резерва (АВР). Это позволяет реализовывать комплексные проекты электроснабжения без привлечения дополнительных подрядчиков.

Рынок ЦОД подходит к важному этапу — выбору основного источника генерации. В России имеются значительные запасы газа, технология хорошо отработана, экономическая эффективность просчитана. Следующий шаг — реализация первых масштабных проектов с использованием газовой генерации.