Uvod
Hitra rast digitalne transformacije v različnih panogah, skupaj s široko uporabo novih tehnologij, kot so 5G, umetna inteligenca in internet stvari, je v družbi ustvarila veliko več podatkov. Podatkovni centri, ki služijo kot digitalna osnova za delovanje informacijskih sistemov v različnih panogah, so postali nepogrešljiva kritična infrastruktura v gospodarskem in družbenem okolju ter igrajo ključno vlogo pri razvoju digitalnega gospodarstva. Vendar pa podatkovni centri porabijo veliko energije in ustvarijo veliko emisij. Da bi se tega lotili, potrebujemo dobre ukrepe za zmanjšanje emisij in ugotavljanje, kako trajnostni so. Tu nastopi meritev učinkovitosti porabe ogljika (CUE).
Definirajte "CUE" (učinkovitost porabe ogljika)
Zelena mrežaje leta 2010 predstavil meritev učinkovitosti rabe ogljika (CUE), da bi ugotovil emisije toplogrednih plinov (GHG) na enoto porabe energije IT v podatkovnih centrih. Postal je del ISO/IEC 30134-8 za ocenjevanje trajnosti podatkovnih centrov glede na emisije ogljika. CUE je analogen intenzivnosti ogljika, pri čemer upošteva tako emisije Scope 1 kot Scope 2, vendar deljen z obremenitvijo IT, podobno kot učinkovitost porabe energije (PUE). Meritev zagotavlja učinkovit način za merjenje ogljičnega odtisa podatkovnih centrov in ocenjevanje njihove trajnosti glede emisij ogljika.
Za izračun CUE pri uporabi električne energije iz omrežja lahko emisije ogljika temeljijo na vladnih podatkih, objavljenih za to regijo. Pri uporabi električne energije, proizvedene na kraju samem, je v idealnem primeru treba uporabiti podatke o dejanskih emisijah iz lokalnih števcev. Vendar pa je mogoče za izračune uporabiti tudi podatke o emisijah in virih goriva proizvajalca generatorja.
Formula CUE
Za izračun CUE je formula naslednja.
Nižje razmerje CUE pomeni nižji ogljični odtis, kar kaže na večjo učinkovitost uporabe ogljika v podatkovnih centrih. Idealna vrednost CUE je {{0}}.0, kar pomeni, da med delovanjem podatkovnega centra ni emisij ogljika.
Ključno je omeniti, da se CUE močno razlikuje glede na vire energije, na katere se zanašajo podatkovni centri. Podatkovni centri, ki jih poganjajo obnovljivi viri energije, imajo na splošno nižji CUE, tudi z enakim PUE, v primerjavi s tistimi, ki se zanašajo na fosilna goriva.
Kaj Kitajska prispeva k izboljšanju svojega CUE?
Leta 2021 je Kitajska v svojem vladnem poročilu o delu uvedla koncepta "ogljične največje vrednosti" in "ogljične nevtralnosti". Cilj Carbon Peaking je doseči plato v emisijah ogljikovega dioksida do leta 2030, ki se postopoma zmanjšujejo, ko dosežejo svoj vrh. Ogljična nevtralnost vključuje izravnavo ogljikovega dioksida, proizvedenega v proizvodnem procesu, z ukrepi, kot sta pogozdovanje in varčevanje z energijo, s čimer dosežemo "ničelne emisije" ogljikovega dioksida. V skladu z globalnimi prizadevanji za boj proti podnebnim spremembam in kitajsko strategijo »dvojnega ogljika« industrija podatkovnih centrov nenehno izboljšuje ravni energetske učinkovitosti, povečuje uporabo obnovljive energije in si prizadeva čim prej doseči ogljično nevtralnost.
Ko tehnologije tekočinskega hlajenja dozorevajo, se v podatkovnih centrih vedno bolj uporabljajo različne metode hlajenja s tekočino, kot so potopno hlajenje, hlajenje s tekočino s hladno ploščo in hlajenje s tekočino v razpršilu. Poleg tekočinskega hlajenja so se metode hlajenja podatkovnih centrov v zadnjih letih razširile. Nastajajoče metode hlajenja, kot so posredno hlajenje z izhlapevanjem in hladilniki z magnetno levitacijo, ponujajo nove možnosti. Kombinacija več načinov hlajenja je v podatkovnih centrih postala običajna.
Učinkovitost napajalnikov brez prekinitve (UPS) je prav tako postala pomemben trg za prodajalce distribucije električne energije v podatkovnih centrih. Visoko učinkovit UPS z učinkovitostjo, ki presega 97 %, velja za standard. Modularni UPS pri nizkih stopnjah obremenitve je v učinkovitosti podatkovnega centra presegel visokonapetostno napajanje z enosmernim tokom, kar kaže na možnost, da visokofrekvenčni UPS postane ena od optimalnih rešitev za energetsko učinkovitost pri distribuciji električne energije v podatkovnem centru.
Hkrati je z nenehnim razvojem tehnologije tudi neprekinjeno napajanje (UPS) postalo pomemben trg, kjer konkurirajo ponudniki distribucije električne energije v podatkovnih centrih. Glavni domači in mednarodni akterji v industriji distribucije električne energije, kot so Huawei, Vertiv, Kehua, ABB, Schneider, imajo na tem področju ustrezne postavitve izdelkov. Doseganje učinkovitosti nad 97 % se zdaj šteje za "osnovno operacijo" v vrhunski industriji UPS. Treba je omeniti, da je pri nizkih stopnjah obremenitve učinkovitost podatkovnega centra z uporabo modularnega UPS-a presegla učinkovitost visokonapetostnega enosmernega napajanja. Po avtorjevem mnenju bo visokofrekvenčni UPS glede na trende tehnološkega razvoja verjetno postal ena izmed optimalnih rešitev za zmanjšanje porabe energije in povečanje učinkovitosti distribucije električne energije v podatkovnih centrih.
Med delovanjem podatkovnih centrov IT oprema proizvaja znatno količino odvečne toplote. Uporaba tehnologije toplotne črpalke za rekuperacijo in ponovno uporabo te odvečne toplote je našla veliko aplikacij v podatkovnih centrih z obetavno prihodnostjo. Grobe ocene kažejo, da je skupna odvečna toplota, ki jo je mogoče obnoviti v podatkovnih centrih v severni regiji Kitajske, približno 10 GW, kar teoretično podpira ogrevanje približno 300 milijonov kvadratnih metrov stavb. Številni podatkovni centri na Kitajskem, vključno s podatkovnim centrom Qindao Lake podjetja Alibaba, podatkovnim centrom Tianjin podjetja Tencent, bazo računalništva v oblaku Chongqing podjetja China Telecom, podatkovnim centrom Wanguo Data v Pekingu 3 in računalniškim centrom Wulanchabu podjetja UCloud, so že uvedli tehnologijo rekuperacije toplote, ki zagotavlja ogrevanje za oba notranja in okoliška območja podatkovnih centrov.
Kot smo že omenili, hlajenje podatkovnega centra predstavlja več kot 20 % celotne porabe energije. Postavitev podatkovnih centrov pod vodo z uporabo temperature morske vode za odvajanje toplote, ki jo proizvaja podatkovni center, bi lahko znatno zmanjšala porabo energije, kar bi prispevalo k optimizaciji različnih kazalnikov pri delovanju podatkovnega centra.
Na Kitajskem je HIGHLANDER prvi uvedel koncept podvodnih podatkovnih centrov (UDC) in identificiral tri glavne prednosti podvodnih podatkovnih centrov:
Prvič, UDC, ki se nahaja pod vodo in je napolnjen z inertnim plinom, odpravlja nevarnost požara.
Drugič, UDC ostaja diskreten na svoji podvodni lokaciji, zaradi česar je natančna zunanja lokalizacija nemogoča.
Tretjič, neprekinjeno 24--urno spremljanje UDC pomaga učinkovito preprečiti morebitno škodo in infiltracijo podatkovnega centra.
Podvodni podatkovni centri imajo edinstvene prednosti pri varčevanju z energijo in varnosti. Nanje pa pomembno vplivajo geografski dejavniki, ki za gradnjo zahtevajo bližino morja. V trenutnem stanju omrežne infrastrukture avtor meni, da so podvodni podatkovni centri primerni predvsem za računanje vročih podatkov, shranjevanje toplo-hladnih podatkov in oskrbo uporabnikov z zahtevami po nizki zakasnitvi, kot so tisti, ki se ukvarjajo s strojnim učenjem in upodabljanjem videa, zlasti v obmorskih mestih.
Zaključek
Če povzamemo, je za zmanjšanje vpliva podatkovnih centrov na okolje potreben raznolik načrt. Uporaba energetsko učinkovite opreme, obnovljivih virov energije in izboljšanje uporabe virov so ključne strategije. Z uporabo teh rešitev lahko podatkovni centri močno zmanjšajo porabo energije, izboljšajo svoje delovanje in pokažejo, da so predani trajnosti. Ker se pozornost posveča okoljski odgovornosti in stroški energije naraščajo, zmanjšanje vpliva podatkovnih centrov na okolje ni več izbira, temveč nujnost. Z vseobsegajočim pristopom k trajnosti lahko podatkovni centri pridobijo gospodarske in okoljske prednosti ter služijo kot model za druge industrije.