Ku zielonej przyszłości: centra przetwarzania danych i ich dążenie do eko-efektywności

Bez centrów przetwarzania danych nie byłoby wideokonferencji, sprzedaży internetowej, aplikacji mobilnych, streamingu czy bankowości internetowej. Niezbędne w erze cyfrowej centra przetwarzania danych, prawdziwe filary naszego cyfrowego codziennego życia, zarządzają i przechowują ogromną ilość danych. Nawet jeżeli nie są najbardziej energochłonne, wziąwszy pod uwagę wszystkich graczy tworzących ekosystem cyfrowy, to jednak ich działanie wymaga znacznego zużycia energii, co nie jest neutralne z punktu widzenia środowiska. Na szczęście istnieją rozwiązania, które pozwalają zmniejszyć ten ślad.

Powrót do podstaw

Chmura obliczeniowa zrewolucjonizowała sposób użytkowania przez profesjonalistów i osoby prywatne, przenosząc dane, informacje i zastosowania do sieci. Jednak aby uzyskać do niej dostęp, dane muszą być gdzieś przechowywane. Taką rolę pełnią właśnie centra przetwarzania danych, ich infrastruktura przeznaczona do przechowywania, przetwarzania i dystrybucji dużych ilości danych cyfrowych, na których możemy znaleźć nasze ulubione filmy, roczne budżety, zdjęcia rodzinne, korespondencję e-mail i profesjonalne treści.

Wszystkie te dane są przechowywane, zabezpieczane i zapisywane w centrach, które wyposażono w serwery komputerowe, systemy chłodzenia, zabezpieczenia i systemy zasilania.

Czynniki zanieczyszczające centrum przetwarzania danych

Jak każda struktura przemysłowa, centra przetwarzania danych zużywają energię i wytwarzają ciepło. Zużycie energii elektrycznej dzieli się na bezpośrednio związane z eksploatacją sprzętu informatycznego (serwery, pamięci masowe i urządzenia sieciowe) oraz związane z eksploatacją wyposażenia w środowisku technicznym (klimatyzacja i uzdatnianie powietrza, dystrybucja energii elektrycznej i zabezpieczenia).

Badanie przeprowadzone przez stowarzyszenie Négawatt wykazało, że technologia cyfrowa zużywa 8,5% energii elektrycznej w kraju, w tym 2% na centra przetwarzania danych (tj. 10 Twh/rok). Centra przetwarzania danych, które stały się niezbędne w wyniku cyfryzacji gospodarki i nowych zastosowań, stanowią zarówno serce, jak i system nerwowy technologii cyfrowej. Dlatego ich działanie wymaga dużego i stałego źródła zasilania, którego – według stowarzyszenia – 2/3 zużywa się na pracę maszyn, a 1/3 na odprowadzanie wydzielanego przez nie ciepła.

Idąc o krok dalej, badanie ADEME i ARCEP „ocena wpływu technologii cyfrowej na środowisko we Francji i analiza perspektywiczna” pokazuje, że gdyby wybory technologiczne i wzorce konsumpcji utrzymały się w trendzie odpowiadającym naszemu obecnemu stylowi życia, to udział centrów przetwarzania danych musiałby wzrosnąć z około 23% energii elektrycznej zużywanej przez technologię cyfrową do ponad 42% w latach 2020-2050.

Budowa budynków, w których mieszczą się serwery, to kolejny czynnik wpływu na środowisko, który warto wziąć pod uwagę. Podobnie jak wszystkie budynki, ich budowa wymaga materiałów, wody i energii, które generują gazy cieplarniane. W zależności od tego, gdzie się znajdują, mogą również wpływać na lokalne środowisko, grunty i różnorodność biologiczną.

Rozwiązania ograniczające wpływ centrów przetwarzania danych na środowisko

W obliczu tych wyzwań opracowuje się wiele rozwiązań mających na celu zmniejszenie wpływu centrów przetwarzania danych na środowisko. Celem tych rozwiązań jest poprawa efektywności energetycznej centrów przetwarzania danych, zmniejszenie zużycia wody, minimalizacja odpadów powstających w wyniku ich eksploatacji oraz promowanie wykorzystania odnawialnych źródeł energii.

· Pomiar wpływu

Działać możemy tylko na podstawie dokonanych pomiarów. Dlatego ważne jest, aby gromadzić odpowiednie dane, aby na ich podstawie podejmować właściwe decyzje. Cykl życia centrów przetwarzania danych wymaga uwzględnienia w tych obliczeniach wielu danych, w tym wpływu materiałów użytych do budowy infrastruktury technicznej i budowlanej, a nawet zużycia paliw kopalnych.

Analiza cyklu życia wykracza poza analizę emisji gazów cieplarnianych. Uwzględnia 16 pomiarów wpływu na środowisko, takich jak zużycie wody, eutrofizacja wód lub gruntów, niszczenie warstwy ozonowej, zużycie zasobów kopalnych (ropa, gaz) lub minerałów itp.

· Wykorzystanie swobodnego chłodzenia do chłodzenia centrów przetwarzania danych

Działanie centrum przetwarzania danych generuje ciepło. Przez długi czas preferowanym rozwiązaniem było klimatyzowanie tych dużych pomieszczeń. Jednak ten „dobry pomysł” jest kosztowny i ma znaczący wpływ na energochłonność budynków.

Chociaż klimatyzacja nie zniknęła całkowicie z centrów przetwarzania danych, to jej wykorzystanie zostało w dużej mierze zracjonalizowane i pojawiły się inne metody, takie jak free-cooling. Jest to metoda chłodzenia wykorzystująca powietrze zewnętrzne zamiast mechanicznych systemów chłodzenia. Technika ta może znacznie zmniejszyć zużycie energii w centrach przetwarzania danych, co czyni ją atrakcyjnym rozwiązaniem zmniejszającym ich wpływ na środowisko. Kiedy temperatura na zewnątrz jest wystarczająco niska, do centrum przetwarzania danych jest zasysane powietrze w celu schłodzenia serwerów. Gorące powietrze wytwarzane przez serwery jest następnie usuwane na zewnątrz budynku. Proces ten pozwala na utrzymanie optymalnej temperatury bez konieczności stosowania mechanicznych systemów chłodzenia, które zazwyczaj są energochłonne.

Jednak skuteczność free-coolingu w dużej mierze zależy od warunków klimatycznych. W regionach, w których temperatury są na ogół wysokie, nie zawsze jest to opcja do rozważenia. Ale w korzystnym przypadku, ten system jest bardzo interesujący ze względu na ograniczenie korzystania z klimatyzacji. Ponadto gorące powietrze można zintegrować z systemami odzysku w celu ogrzewania budynków, takich jak budynki mieszkalne, domy spokojnej starości, a nawet baseny.

· Wykorzystanie zielonych źródeł energii

Wykorzystanie odnawialnych źródeł energii to kolejne obiecujące rozwiązanie zmniejszające ślad węglowy centrów przetwarzania danych. Energia odnawialna, taka jak energia słoneczna, wiatrowa lub wodna, może zapewnić część lub całość energii elektrycznej potrzebnej do działania centrów przetwarzania danych, zmniejszając ich zależność od paliw kopalnych.

Budowanie ekologicznych budynków

Budowa budynków ekoodpowiedzialnych wymaga użycia zrównoważonych materiałów budowlanych, projektu architektonicznego, które zoptymalizują zarządzanie ciepłem oraz umożliwią przyjęcie przyjaznych dla środowiska praktyk budowlanych. Przykładem takiego podejścia jest projekt EcoDataCenter w Szwecji (stworzony przez trzy firmy: Falu Energi, Vatten i EcoDC AB), który prezentuje się jako pierwsze centrum przetwarzania danych na świecie, które ma pozytywny wpływ na klimat. To centrum przetwarzania danych jest zasilane wyłącznie odnawialnymi źródłami energii, a także wykorzystuje nadwyżki ciepła generowane przez swoją działalność do ogrzewania otaczających budynków. Latem, gdy temperatury rosną, nadmiar pary z lokalnej elektrowni jest wykorzystywany do napędzania maszyn, które utrzymują urządzenia centrum w optymalnych temperaturach. Ponadto na dachach centrum przetwarzania danych umieszczono rośliny, które pomagają je schłodzić.

Zobowiązania DATA4 do redukcji emisji gazów cieplarnianych

Od wielu lat DATA4 angażuje się we wdrażanie konkretnych rozwiązań technicznych w celu zmniejszenia wpływu swoich centrów przetwarzania danych na środowisko. Ponieważ ważne jest, aby nie zadowalać się istniejącymi rozwiązaniami, DATA4 inwestuje również we wdrażanie nowych opracowań, aby pójść o krok dalej. Oto kilka konkretnych przykładów :

Wybór technologii tzw. „free coolingu” i „free chillingu”, które w miarę możliwości wykorzystują świeże powietrze z zewnątrz do chłodzenia pomieszczeń komputerowych.
Optymalizacja wydajności sprzętu poprzez przeprojektowanie architektury systemów elektrycznych.
Instalacja paneli słonecznych na niektórych naszych kampusach.
• Stosowanie czynników chłodniczych o niższym współczynniku emisji.
Wykorzystanie niskoemisyjnego paliwa (HVO) do zasilania naszych generatorów
Zastosowanie betonu o mniejszym wpływie na środowisko przy budowie fundamentów nowego centrum przetwarzania danych.
Zmniejszenie wpływu na środowisko naszych przyszłych centrów przetwarzania danych poprzez wydłużenie żywotności akumulatorów dzięki zastosowaniu akumulatorów litowych w celu zastąpienia starszych akumulatorów kwasowo-ołowiowych.

To dzięki innowacjom i zaangażowaniu w zrównoważony rozwój infrastruktury operatorom centrów przetwarzania danych uda się zmniejszyć ich wpływ na środowisko, pamiętając, że drastyczne zmniejszenie tego śladu może wynikać jedynie ze zmiany praktyk cyfrowych, zarówno osobistych, jak i zawodowych, w kierunku większego zrównoważenia.