Co oznacza CUE (efektywność wykorzystania węgla) dla centrów danych

Szybki rozwój transformacji cyfrowej w różnych branżach, w połączeniu z powszechnym zastosowaniem nowych technologii, takich jak 5G, sztuczna inteligencja i Internet rzeczy, spowodował, że w społeczeństwie pojawiło się znacznie więcej danych. Centra danych, stanowiące cyfrową bazę działania systemów informatycznych w różnych branżach, stały się niezbędną infrastrukturą krytyczną w krajobrazie gospodarczym i społecznym, odgrywając kluczową rolę w rozwoju gospodarki cyfrowej. Jednakże centra danych zużywają dużo energii i generują dużo emisji. Aby temu zaradzić, potrzebujemy dobrych środków ograniczających emisje i sprawdzających, na ile są one zrównoważone. Tutaj właśnie pojawia się wskaźnik efektywności wykorzystania emisji dwutlenku węgla (CUE).

Zielona siatkaw 2010 r. wprowadził miernik efektywności wykorzystania dwutlenku węgla (CUE), aby obliczyć emisję gazów cieplarnianych (GHG) na jednostkę zużycia energii IT w centrach danych. Stało się częścią ISO/IEC 30134-8 w zakresie oceny zrównoważonego rozwoju centrów danych pod względem emisji dwutlenku węgla. CUE jest analogiczne do intensywności emisji dwutlenku węgla, biorąc pod uwagę emisje z zakresu 1 i zakresu 2, ale podzielone przez obciążenie IT, podobnie jak efektywność wykorzystania energii (PUE). Wskaźnik ten zapewnia skuteczny sposób pomiaru śladu węglowego centrów danych i oceny ich zrównoważonego charakteru pod względem emisji dwutlenku węgla.

Aby obliczyć CUE w przypadku korzystania z energii elektrycznej z sieci, emisję dwutlenku węgla można oprzeć na danych rządowych opublikowanych dla tego regionu. W przypadku korzystania z energii wytwarzanej na miejscu najlepiej byłoby wykorzystać rzeczywiste dane dotyczące emisji z lokalnych liczników. Jednakże możliwe jest również wykorzystanie do obliczeń danych dotyczących emisji i źródła paliwa od producenta generatora.

Aby obliczyć CUE, wzór jest następujący.

Niższy współczynnik CUE oznacza niższy ślad węglowy, co wskazuje na wyższą efektywność wykorzystania emisji dwutlenku węgla w centrach danych. Idealna wartość CUE to {{0}}.0, co oznacza brak emisji dwutlenku węgla podczas pracy centrum danych.

Należy zauważyć, że CUE różni się znacznie w zależności od źródeł energii, na których opierają się centra danych. Centra danych zasilane odnawialnymi źródłami energii generalnie mają niższy CUE, nawet przy tym samym PUE, w porównaniu z centrami wykorzystującymi energię z paliw kopalnych.

W 2021 r. Chiny wprowadziły do ​​swojego rządowego sprawozdania z prac pojęcia „szczytu emisji dwutlenku węgla” i „neutralności pod względem emisji dwutlenku węgla”. Celem szczytowego poziomu emisji dwutlenku węgla jest osiągnięcie plateau emisji dwutlenku węgla do 2030 r., stopniowo zmniejszającego się po osiągnięciu wartości maksymalnej. Neutralność węglowa obejmuje kompensację dwutlenku węgla wytwarzanego w procesie produkcyjnym za pomocą takich środków, jak zalesianie i oszczędzanie energii, w celu osiągnięcia „zerowej emisji” dwutlenku węgla. Dostosowując się do światowych wysiłków na rzecz przeciwdziałania zmianom klimatycznym i chińskiej strategii „podwójnej emisji dwutlenku węgla”, branża centrów danych stale podnosi poziom efektywności energetycznej, zwiększa wykorzystanie energii odnawialnej i stara się jak najszybciej osiągnąć neutralność pod względem emisji dwutlenku węgla.

W miarę rozwoju technologii chłodzenia cieczą w centrach danych coraz częściej stosuje się różne metody chłodzenia cieczą, takie jak chłodzenie zanurzeniowe, chłodzenie cieczą z zimną płytą i chłodzenie cieczą w sprayu. Oprócz chłodzenia cieczą, w ostatnich latach zróżnicowane zostały metody chłodzenia centrów danych. Pojawiające się metody chłodzenia, takie jak pośrednie chłodzenie wyparne i agregaty chłodnicze wykorzystujące lewitację magnetyczną, zapewniają nowe możliwości. W centrach danych powszechne stało się łączenie wielu metod chłodzenia.

Wydajność zasilaczy UPS stała się również znaczącym rynkiem dla dostawców dystrybucji zasilania dla centrów danych. Za standard uważa się zasilacz UPS o wysokiej sprawności, przekraczający 97%. Modułowe zasilacze UPS przy niskim obciążeniu przewyższają zasilacze prądu stałego o wysokim napięciu pod względem wydajności centrum danych, co wskazuje na potencjał zasilaczy UPS o wysokiej częstotliwości, aby stać się jednym z optymalnych rozwiązań w zakresie efektywności energetycznej w dystrybucji zasilania w centrach danych.

Jednocześnie, wraz z ciągłym rozwojem technologii, zasilacze bezprzerwowe (UPS) stały się również znaczącym rynkiem, na którym konkurują dostawcy dystrybucji zasilania dla centrów danych. Główni krajowi i międzynarodowi gracze w branży dystrybucji energii, tacy jak Huawei, Vertiv, Kehua, ABB, Schneider, posiadają odpowiednie układy produktów w tym zakresie. Osiągnięcie sprawności przekraczającej 97% jest obecnie uważane za „podstawową operację” w branży wysokiej klasy zasilaczy UPS. Warto zauważyć, że przy niskim obciążeniu wydajność centrum danych korzystającego z modułowego zasilacza UPS przewyższa wydajność zasilacza prądu stałego o wysokim napięciu. Zdaniem autora, biorąc pod uwagę trendy rozwoju technologicznego, UPS wysokiej częstotliwości stanie się prawdopodobnie jednym z optymalnych rozwiązań pozwalających na zmniejszenie zużycia energii i zwiększenie efektywności dystrybucji zasilania centrów danych.

Podczas pracy centrów danych sprzęt IT generuje znaczną ilość nadmiaru ciepła. Wykorzystanie technologii pomp ciepła do odzyskiwania i ponownego wykorzystania nadmiaru ciepła znalazło wiele zastosowań w centrach danych i ma obiecującą przyszłość. Zgrubne szacunki wskazują, że całkowita możliwa do odzyskania nadwyżka ciepła w centrach danych w północnym regionie Chin wynosi około 10 GW, co teoretycznie zapewnia ogrzewanie około 300 milionów metrów kwadratowych budynków. Liczne centra danych w Chinach, w tym Qindao Lake Data Center Alibaba, Tianjin Data Center Tencent, Chongqing Cloud Computing Base China Telecom, Beijing Data Center 3 Wanguo Data i Wulanchabu Cloud Computing Center UCloud, wdrożyły już technologię odzyskiwania ciepła, zapewniając ogrzewanie obu wewnętrzne i otaczające obszary centrów danych.

Jak wspomniano wcześniej, chłodzenie centrów danych stanowi ponad 20% całkowitego zużycia energii. Umieszczenie centrów danych pod wodą i wykorzystanie temperatury wody morskiej do rozproszenia ciepła generowanego przez centrum danych mogłoby znacznie zmniejszyć zużycie energii, przyczyniając się do optymalizacji różnych wskaźników działania centrum danych.

W Chinach firma HIGHLANDER jako pierwsza wprowadziła koncepcję podwodnych centrów danych (UDC) i zidentyfikowała trzy główne zalety podwodnych centrów danych:

Po pierwsze, UDC, umieszczony pod wodą i wypełniony gazem obojętnym, eliminuje ryzyko pożaru.

Po drugie, UDC pozostaje dyskretny w swojej podwodnej lokalizacji, co uniemożliwia precyzyjną lokalizację zewnętrzną.

Po trzecie, ciągłe 24-godzinowe monitorowanie UDC pomaga skutecznie zapobiegać potencjalnym uszkodzeniom i infiltracji centrum danych.

Podwodne centra danych mają wyjątkowe zalety zarówno w zakresie oszczędzania energii, jak i bezpieczeństwa. Jednakże duży wpływ na nie mają czynniki geograficzne, wymagające bliskości morza do budowy. Autor uważa, że ​​przy obecnym stanie infrastruktury sieciowej podwodne centra danych nadają się przede wszystkim do przetwarzania gorących danych, przechowywania ciepłych i zimnych danych oraz obsługi użytkowników o niskich opóźnieniach, takich jak ci zajmujący się uczeniem maszynowym i renderowaniem wideo, szczególnie w nadmorskich miastach.

Podsumowując, aby zmniejszyć wpływ centrów danych na środowisko, potrzebny jest zróżnicowany plan. Korzystanie z energooszczędnego sprzętu, odnawialnych źródeł energii i poprawa sposobu wykorzystania zasobów to kluczowe strategie. Stosując te rozwiązania, centra danych mogą znacznie ograniczyć zużycie energii, usprawnić swoje działanie i pokazać, że dbają o zrównoważony rozwój. W miarę zwiększania się uwagi na temat odpowiedzialności za środowisko i rosnących wydatków na energię, ograniczanie wpływu centrów danych na środowisko nie jest już wyborem, ale koniecznością. Przyjmując wszechstronne podejście do zrównoważonego rozwoju, centra danych mogą zyskać korzyści gospodarcze i środowiskowe, służąc jako model dla innych branż.