China meluncurkan pusat data bawah laut bertenaga angin di lepas pantai Shanghai

Model baru komputasi di laut

China telah mengaktifkan tahap pertama pusat data yang ditempatkan di dasar laut dekat Shanghai, fasilitas yang dirancang untuk memadukan tenaga angin lepas pantai dengan pendinginan laut. Dibangun oleh HiCloud, proyek ini dimulai dengan demonstrasi berkapasitas 2,3 megawatt yang direncanakan ditingkatkan menjadi 24 megawatt. Fasilitas itu berada di lepas pantai Kawasan Khusus Lingang, dengan sebagian besar listriknya dipasok oleh turbin lepas pantai di dekatnya dan panas dibuang dengan mengalirkan air laut di sekitar kabin server tertutup. Investasi pembangunan ini sekitar 1,6 miliar yuan (sekitar 226 juta dolar), dan operator menargetkan efektivitas penggunaan daya (PUE) 1,15 atau lebih rendah, yang akan menempatkan fasilitas ini di antara pusat data sejenis paling efisien.

Pendekatan ini membalikkan keterbatasan lama dalam desain pusat data. Kampus pusat data tradisional menggunakan chiller dan menara pendingin, yang dapat menghabiskan 40 hingga 50 persen anggaran daya fasilitas. Dengan memanfaatkan lingkungan dasar laut yang sejuk dan bersuhu stabil, instalasi bawah laut ini bertujuan menekan energi untuk pendinginan hingga di bawah 10 persen dari total penggunaan. Perancang memperkirakan kebutuhan daya total akan turun sekitar 22,8 persen dibandingkan fasilitas darat yang setara. Fasilitas ini juga memangkas penggunaan lahan lebih dari 90 persen dan tidak membutuhkan air tawar untuk pendinginan, dua kendala yang sangat terasa di kota pesisir padat seperti Shanghai.

Proyek ini dikembangkan berdasarkan uji coba selama beberapa tahun di China. Di lepas Pulau Hainan, HiCloud telah memasang instalasi bawah laut komersial sekitar 35 meter (114 kaki) di bawah permukaan, menggunakan pod tahan tekanan yang masing-masing menampung 400 hingga 500 server. Pod-pod itu saling terhubung dan tersambung ke daratan melalui kabel bawah laut. Modul-modul tersebut dipandang sebagai batu loncatan menuju klaster yang lebih besar, sebagai bagian dari program nasional Data Timur, Komputasi Barat untuk memperluas kapasitas dan menyeimbangkan lokasi pemrosesan komputasi di seluruh negeri.

Lokasi dan cara kerja sistem

Fasilitas Shanghai berada di lepas pantai dekat Kawasan Khusus Lingang, Zona Perdagangan Bebas Percontohan China (Shanghai). Sambungan serat optik mengirim dan menerima data dari modul yang terendam, yang ditambatkan ke dasar laut untuk membatasi pergerakan saat badai. Kabel listrik menghubungkan fasilitas ini dengan ladang angin lepas pantai yang memasok lebih dari 95 persen kebutuhan listrik. Operasi awal akan berfokus pada susunan kompak yang dapat menampung 198 rak server, dengan ruang untuk berkembang seiring penambahan pod pada tahap berikutnya.

Penjelasan metrik efisiensi

Operator pusat data memantau rasio yang disebut efektivitas penggunaan daya, atau PUE. Rasio ini membagi total daya yang digunakan suatu fasilitas dengan daya yang disalurkan ke peralatan komputasi. PUE teoretis sebesar 1,0 berarti setiap watt digunakan oleh server, tanpa daya untuk pendinginan atau kebutuhan lainnya. Kebijakan nasional China menetapkan bahwa PUE pusat data baru harus di bawah 1,25 pada akhir 2025. Fasilitas bawah laut ini dirancang agar PUE-nya tidak melebihi 1,15. Angka tersebut setara dengan fasilitas darat terbaik yang menggunakan pendinginan canggih dan manajemen energi, serta jauh di bawah banyak fasilitas lama yang masih beroperasi dengan PUE di atas 1,4.

Pendinginan dan penggunaan energi

Air laut memiliki kapasitas panas tinggi dan suhu stabil sehingga efisien untuk menyerap panas buangan. Dalam desain Lingang, air laut mengalir melewati penukar panas yang terpasang pada kabin server, menyerap panas yang kemudian tersebar ke kolom air di sekitarnya. Metode ini menghindari penggunaan kipas besar, chiller, dan pendinginan evaporatif seperti di darat. Karena pod tertutup rapat dan dijaga pada suhu stabil, perangkat elektronik juga terhindar dari debu, perubahan kelembapan, dan getaran akibat aktivitas manusia maupun peralatan. Kondisi ini dapat memperpanjang usia perangkat keras dan mengurangi tingkat kegagalan, sebagaimana dilaporkan dalam uji coba bawah laut terdahulu oleh perusahaan lain.

Mengapa China melakukannya sekarang

Permintaan komputasi yang didorong oleh kecerdasan buatan, video, e-commerce, dan industri terkoneksi meningkat pesat. Pelatihan dan pengoperasian model AI modern membutuhkan klaster padat berisi prosesor grafis dan tensor yang mengonsumsi banyak listrik serta menghasilkan panas tinggi. Pada saat yang sama, pemerintah daerah menghadapi batasan yang semakin ketat terkait lahan, air, dan emisi. Menempatkan pusat data di lepas pantai membantu mengatasi setiap kendala tersebut. Laut China Timur memiliki sumber daya angin yang melimpah, dengan lebih dari 3.000 jam pemanfaatan tahunan menurut pengembang, sementara dasar laut menyediakan kestabilan suhu alami untuk pendinginan.

Rencana Shanghai menyerukan peningkatan besar kapasitas komputasi cerdas dan produksi industri pada pertengahan dekade ini, dengan target kapasitas komputasi 200 exaFLOPS dan industri cloud cerdas bernilai ratusan miliar yuan pada 2027. Membangun kapasitas di dekat sumber data sekaligus menggunakan energi terbarukan dari kawasan sekitar mengurangi kehilangan daya dalam transmisi dan latensi bagi pengguna pesisir. Langkah ini juga melengkapi strategi nasional yang mengalihkan sebagian beban kerja ke kampus-kampus besar di wilayah barat negara itu. Fasilitas bawah laut ini memangkas penggunaan lahan dan air tawar hingga mendekati nol, sehingga mengurangi tekanan terhadap lingkungan setempat dibandingkan pembangunan kampus besar baru di darat.

Pengembang juga membidik peningkatan skala. HiCloud dan para mitra, termasuk Shenergy Group, cabang Shanghai China Telecom, INESA, dan CCCC Third Harbor Engineering, telah menandatangani perjanjian untuk mengembangkan klaster yang jauh lebih besar, dengan ambisi kapasitas bawah laut sebesar 500 megawatt yang ditenagai angin lepas pantai. Target tersebut akan mengubah konsep ini dari demonstrasi menjadi pilihan utama untuk memperluas kapasitas komputasi nasional.

Dampak terhadap lingkungan dan laut

Setiap proyek yang membuang panas ke laut perlu mengelola sebaran panasnya. Air yang lebih hangat mengandung lebih sedikit oksigen terlarut dan dapat menekan kehidupan laut, terutama saat musim panas dan gelombang panas laut. Pengembang mengatakan pengujian dalam uji coba terdahulu menunjukkan kenaikan suhu kurang dari satu derajat Celsius di perairan sekitar, tetapi pemantauan berkelanjutan akan sangat penting seiring peningkatan kapasitas. Desain diffuser, pengaturan aliran cerdas yang mengurangi operasi pada periode sensitif, dan pemilihan lokasi yang cermat agar jauh dari habitat rentan merupakan sejumlah langkah untuk menekan dampak.

Selain panas, para insinyur juga harus mempertimbangkan kebisingan, medan elektromagnetik di sekitar kabel listrik dan data, serta risiko terganggunya ekosistem bentik akibat pembangunan atau pemeliharaan. Strategi pencegahan organisme laut menempel pada bagian luar pod harus menghindari lapisan beracun, sementara pengendalian korosi harus dirancang agar tidak mencemari perairan sekitar. Regulator kemungkinan akan mewajibkan kajian dampak lingkungan terperinci, survei kondisi awal, dan pelaporan publik berkala mengenai suhu air, kebisingan, serta kehidupan laut di dekat fasilitas. Dengan pengawasan ketat, penghematan energi dan air dari pendinginan laut dapat diimbangi dengan perlindungan lingkungan setempat.

Keamanan, ketahanan, dan pemeliharaan

Memindahkan server ke dasar laut menghadirkan model ancaman baru. Kabel dan pod dapat menghadapi bahaya dari jangkar, alat tangkap pukat, badai, atau sabotase yang disengaja. Operator dapat mengurangi sebagian risiko dengan menetapkan zona larangan, menanam kabel ke dasar laut atau melindunginya dengan pelindung, melakukan pengawasan sonar, serta memasang peringatan yang mendeteksi aktivitas mencurigakan di sekitar fasilitas. Para peneliti juga memperingatkan bahwa gangguan berbasis suara dalam kondisi langka dapat memengaruhi peralatan sensitif, sehingga pemantauan akustik dan pelindung yang kuat penting dalam desain dan operasi.

Lingkungan laut juga dapat meningkatkan keandalan. Pod tertutup rapat, bebas debu, dan dijaga pada suhu serta kelembapan yang stabil. Hal ini mengurangi korosi dan tekanan mekanis, sementara uji coba terdahulu di negara lain mencatat tingkat kegagalan perangkat keras yang jauh lebih rendah dibandingkan pusat data darat pada umumnya. Kondisi stabil membantu peralatan distribusi daya, penyimpanan, dan interkoneksi beroperasi dalam batas toleransi ketat, yang penting bagi klaster pelatihan AI yang membutuhkan jaringan berperforma tinggi.

Pemeliharaan pun berubah. Teknisi tidak dapat masuk ke ruang bawah laut untuk mengganti komponen. Sistem harus bersifat modular. Jika rak atau unit daya rusak, operator mengganti seluruh pod atau menarik keluar modul tertutup yang dibawa ke permukaan saat jadwal pemeliharaan. Pertumbuhan organisme laut, korosi, dan kondisi segel akan menentukan jadwal inspeksi. Desain yang memungkinkan pengambilan dan pemasangan kembali secara cepat, dengan antarmuka yang jelas dan komponen standar, akan menentukan apakah konsep ini sekadar menarik atau benar-benar praktis dan andal.

Ekonomi dan skala

Biaya modalnya tinggi. Pembangunan senilai ratusan juta dolar mencakup kabin bawah laut, konstruksi maritim, peralatan khusus untuk daya dan pendinginan, serta integrasi dengan ladang angin lepas pantai. Namun, biaya operasionalnya dapat menarik jika PUE tetap mendekati 1,15 dan fasilitas mendapat pasokan daya langsung dari turbin setempat. Biaya terbesar pusat data modern adalah listrik. PUE yang lebih rendah berarti lebih banyak listrik digunakan untuk komputasi, bukan kebutuhan pendukung. Di kota-kota yang kekurangan lahan dan air, penghematan biaya untuk lahan, menara pendingin, dan hak penggunaan air juga penting.

Pekerjaan lepas pantai membawa biaya tambahan tersendiri. Penundaan akibat cuaca menambah biaya dan ketidakpastian. Asuransi, kapal, dan kru khusus menaikkan harga. Sebagian biaya itu dapat turun seiring bertambahnya pengalaman dan standardisasi. Rantai pasok angin lepas pantai China sudah matang, sehingga dapat membantu menekan harga dan mempercepat jadwal. Jika fasilitas Lingang terbukti andal dan mudah dipelihara, kelayakan ekonomi pembangunan kapasitas tambahan akan meningkat. Kemitraan dengan operator jaringan dan perusahaan energi besar juga membantu mengisi rak dengan pelanggan berbayar serta menyelaraskan proyek dengan perencanaan jaringan listrik.

Perbandingan dengan upaya terdahulu

Pusat data bawah laut bukanlah gagasan baru. Satu dekade lalu, Project Natick milik Microsoft menguji kapsul baja tertutup di lepas pantai Pasifik, kemudian menempatkan unit sepanjang 12 meter dengan 864 server di lepas Kepulauan Orkney. Perusahaan melaporkan tingkat kegagalan perangkat keras yang sangat rendah, kemungkinan terbantu oleh lingkungan yang stabil dan bagian dalam kapsul yang diisi nitrogen. Microsoft mengakhiri program penelitian itu pada 2024 dan menyatakan tidak akan mengomersialkan konsep tersebut. Upaya di Shanghai mengambil arah berbeda. Proyek ini terhubung dengan ladang angin lepas pantai, menargetkan PUE yang lebih rendah, serta menjadi bagian dari rencana kota dan nasional yang lebih luas untuk memperluas kapasitas komputasi.

Perusahaan dan negara lain juga tengah mengkaji desain berpendingin laut atau bawah laut. Sejumlah perusahaan rintisan mengusulkan modul bawah laut kecil di dekat pantai, sementara kelompok riset di Korea Selatan, Jepang, dan Singapura telah mengeksplorasi pendinginan laut dan pemilihan lokasi. Di darat, operator terus meningkatkan efisiensi melalui pendinginan cairan dengan air hangat, pemanfaatan kembali panas ke jaringan energi kawasan, dan arsitektur chip baru yang mengurangi konsumsi daya. Model berbasis laut perlu membuktikan bahwa manfaatnya melampaui alternatif darat terbaik setelah seluruh biaya dan risiko diperhitungkan.

Hal yang perlu dipantau

Tahap demonstrasi di dekat Shanghai akan menghasilkan data konkret mengenai PUE, keandalan, dan prosedur pelayanan di laut. Audit independen terhadap keseimbangan energi dan kinerja lingkungan akan penting untuk membangun kepercayaan publik. Pemantauan perubahan suhu air di sekitar saluran pembuangan, pelacakan tingkat kebisingan, dan pelaporan pengamatan kehidupan laut dapat menunjukkan apakah penerapan berskala besar cocok dengan ekosistem setempat. Regulator dapat mewajibkan pelaporan tersebut sebagai bagian dari izin dan perpanjangannya.

Dua tonggak akan membentuk perkembangan proyek dalam waktu dekat. Pertama adalah peningkatan kapasitas dari 2,3 megawatt menjadi 24 megawatt, yang akan menguji apakah pemasangan dan pemeliharaan dapat ditingkatkan dengan lancar. Kedua adalah kemajuan menuju ambisi 500 megawatt yang diumumkan pengembang dan para mitranya. Hal itu membutuhkan area yang lebih luas, lebih banyak turbin, dan sambungan jaringan yang lebih kuat. Proyek ini juga memerlukan desain pod standar, panduan pemeliharaan yang jelas, serta rantai pasok yang mampu mengirimkan modul dengan cepat. Jika model ini berhasil di Shanghai, kawasan pesisir serupa dengan potensi angin lepas pantai besar dan keterbatasan lahan dapat menirunya.

Poin Utama

• HiCloud telah mengaktifkan pusat data di dasar laut lepas pantai Shanghai, dimulai dengan demonstrasi berkapasitas 2,3 megawatt yang direncanakan ditingkatkan menjadi 24 megawatt.
• Lebih dari 95 persen listrik fasilitas berasal dari angin lepas pantai, sementara air laut digunakan untuk pendinginan.
• Operator menargetkan PUE 1,15 atau lebih rendah, melampaui pedoman nasional China yang menetapkan PUE pusat data baru di bawah 1,25 pada akhir 2025.
• Perancang memperkirakan penggunaan daya total sekitar 22,8 persen lebih rendah dibandingkan fasilitas darat yang setara, dengan energi untuk pendinginan ditekan hingga di bawah 10 persen dari total konsumsi.
• Biaya proyek sekitar 226 juta dolar, dan susunan awalnya dapat menampung 198 rak server di dalam pod tahan tekanan.
• Uji coba terdahulu di Hainan menempatkan pod pada kedalaman sekitar 35 meter, masing-masing berisi 400 hingga 500 server dan terhubung ke daratan melalui kabel bawah laut.
• Manfaatnya mencakup pengurangan penggunaan lahan lebih dari 90 persen dan tidak adanya penggunaan air tawar untuk pendinginan.
• HiCloud dan para mitranya telah mengumumkan ambisi untuk membangun klaster bawah laut berkapasitas 500 megawatt yang ditenagai angin lepas pantai.
• Pengawasan lingkungan akan berfokus pada pembuangan panas, kebisingan, dan dampak kabel terhadap kehidupan laut, terutama pada periode bersuhu hangat.
• Uji coba bawah laut terdahulu di negara lain melaporkan tingkat kegagalan perangkat keras yang rendah, tetapi operasi laut berskala besar masih menghadapi tantangan pemeliharaan, keamanan, dan biaya.