Pojęcie zielonych centrów danych
Centra danych to infrastruktury niezbędne do funkcjonowania Internetu i technologii informatycznych. Służą do hostowania serwerów, urządzeń do magazynowania oraz sprzętu sieciowego, a także gwarantują ciągłą dostępność usług online. Jednak związane z ich działalnością wysokie zużycie energii i duży ślad węglowy sprawiają, że coraz więcej osób jest świadomych wpływu, jaki infrastruktury tego typu wywierają na środowisko. W tym kontekście narodziła się koncepcja zielonych centrów danych, które mają łączyć w sobie technologiczną sprawność z odpowiedzialnym podejściem do kwestii środowiskowych. Niniejszy artykuł dotyczy tego, w jaki sposób zielone centra danych łączą te dwa cele, które często są uznawane za sprzeczne.
Definicja: czym jest zielone centrum danych?
Zielone centrum danych wyróżnia się za sprawą zobowiązania do minimalizacji wpływu na środowisko. Realizacja tych założeń wymaga uwzględnienia w projekcie kluczowych elementów pozwalających obniżyć zużycie energii, emisję dwutlenku węgla oraz wykorzystanie zasobów naturalnych. Wskazane jest też użycie do budowy zrównoważonych materiałów.
Celem jest budowanie i obsługa centrów danych zdolnych sprostać rosnącemu zapotrzebowaniu na usługi cyfrowe przy jednoczesnym poszanowaniu zasad zrównoważonego rozwoju.
Jaki wpływ centrum danych wywiera na środowisko? Skąd zainteresowanie tą kwestią?
Za zainteresowaniem kwestią wpływu centrów danych na środowisko stoi kilka kwestii środowiskowych, gospodarczych, społecznych i technologicznych. Ograniczenie śladu środowiskowego placówek tego typu jest kluczowe dla budowania bardziej zrównoważonej przyszłości i sprostania ogólnoświatowym wyzwaniom związanym ze zmianą klimatu.
Wpływ centrów danych na środowisko przejawia się przede wszystkim w następujący sposób:
- Wysokie zużycie energii: Centra danych zużywają znaczne ilości energii, która jest potrzebna przede wszystkim do zasilania serwerów, magazynów danych i klimatyzacji. Odpowiadają one za około 1% globalnego zużycia energii elektrycznej i 0,5% emisji CO2, a te wartości będą nadal rosnąć w miarę wzrostu zapotrzebowania na usługi cyfrowe (obliczenia w chmurze, streaming, big data itp.).
- Emisja gazów cieplarnianych: Do zasilania swojej infrastruktury centra danych wykorzystują paliwa kopalne, co skutkuje generowaniem znacznych ilości dwutlenku węgla (CO2). Emisja CO2 przyczynia się do globalnego ocieplenia, zwiększenia częstotliwości i intensywności ekstremalnych zjawisk pogodowych takich jak burze, fale upałów i susze.
- Wykorzystanie zasobów naturalnych: Budowa i działanie centrów danych wymaga znacznych ilości zasobów naturalnych. Produkcja serwerów, dysków twardych i innego sprzętu IT wymaga pozyskiwania rzadkich metali i tworzyw sztucznych. Ponadto utrzymanie bezpiecznej temperatury roboczej i chłodzenie serwerów wymaga zużycia znacznych ilości wody. W Kalifornii ilość wody zużywana przez jedno centrum danych jest równa zużyciu przez trzy szpitale.
- Generowanie elektroodpadów: Centra danych generują elektroodpady, szczególnie w postaci serwerów, dysków twardych i innych przestarzałych podzespołów. Odpady elektroniczne często zawierają toksyczne substancje takie jak ołów, rtęć i bromowane substancje przeciwzapalne.
Strategie ograniczania wpływu energii na centra danych
Istnieje możliwość wdrożenia różnych strategii mających na celu obniżenie energetycznego wpływu centrów danych i sprawienie, że staną się one bardziej przyjazne dla środowiska, przy jednoczesnym utrzymaniu optymalnej wydajności.
1. Zrównoważony projekt infrastruktury
Zrównoważony projekt infrastruktury może mieć ogromny wpływ na efektywność energetyczną. Takie podejście umożliwia zastosowanie zasad zrównoważonego rozwoju we wszystkich fazach cyklu życia placówki: od planowania i budowy aż po pracę i rozbiórkę.
- Zielony projekt i optymalizacja przestrzeni: Zastosowanie zasad zrównoważonego rozwoju podczas projektowania konstrukcji, np. orientacja budynków w sposób umożliwiający maksymalne wykorzystanie światła słonecznego oraz użycie energooszczędnych materiałów, pomaga ograniczyć zapotrzebowanie na energię. Ponadto maksymalizacja wykorzystania dostępnej przestrzeni ogranicza konieczność budowy nowych obiektów.
- Modułowość: projektowanie modułowych centrów danych umożliwia stopniowe rozszerzanie działalności w celu zoptymalizowania wykorzystania zasobów i minimalizacji ilości odpadów związanych z budową.
2. Optymalizacja efektywności energetycznej
Optymalizację efektywności energetycznej w centrach danych można osiągnąć w następujący sposób:
- Wirtualizacja serwera: umożliwia to grupowanie kilku maszyn wirtualnych na jednym fizycznym serwerze, ograniczenie wymaganej liczby serwerów i optymalizację wykorzystania zasobów.
- Konsolidacja infrastruktury: poprzez centralizację zastosowań i danych na bardziej wydajnych i sprawnych platformach centra danych mogą ograniczyć liczbę wymaganych fizycznych serwerów i w ten sposób ograniczyć ogólne zużycie energii.
- Optymalizacja systemów magazynowania (wykorzystanie dysków SSD zamiast tradycyjnych dysków twardych)
- Wdrożenie sprzętu o wysokiej skuteczności: minimalizacja strat pomaga ograniczyć zużycie energii, poprawić efektywność operacyjną, ograniczyć ilość generowanego ciepła i zmniejszyć ślad węglowy.
3. Wdrożenie zaawansowanych systemów chłodzenia
Chłodzenie serwerów odpowiada za znaczną część zużycia energii w centrum danych. Oto przykładowe strategie poprawy efektywności układów chłodzenia:
- Swobodne chłodzenie zakładające wykorzystanie powietrza z zewnątrz, o ile pozwalają na to warunki atmosferyczne, do chłodzenia sprzętu zamiast tradycyjnej klimatyzacji.
- Chłodzenie cieczą zakładające zanurzanie serwerów w specjalnych cieczach odprowadzających ciepło.
- Kontrola zimnej i gorącej alejki: oddzielenie gorącej i zimnej alejki w centrach danych pomaga w optymalizacji przepływu powietrza i ogranicza konieczność dodatkowego chłodzenia.
4. Wykorzystanie energii z odnawialnych źródeł
Centra danych mogą realizować różne strategie integracji energii z odnawialnych źródeł w celu ograniczenia zależności od paliw kopalnych.
- Energia słoneczna i wiatrowa: montaż paneli słonecznych i turbin wiatrowych na dachach lub na terenie obiektów umożliwia produkcję części potrzebnej energii elektrycznej bezpośrednio na miejscu.
- Przestrzeganie umów dotyczących zakupu ekologicznej energii : umowy tego typu gwarantują dostawy energii elektrycznej wyłącznie z odnawialnych źródeł, np. elektrowni wodnych.
Dywersyfikacja źródeł energii pozwala centrum danych nie tylko ograniczyć ślad węglowy, lecz także zwiększyć odporność na wahania dostaw energii.
5. Poprawa praktyk w zakresie zarządzania energią
Inteligentne zarządzanie energią jest kluczowe dla zapewnienia efektywności energetycznej centrów danych. Obejmuje ono ciągłe monitorowanie i analizowanie zużycia energii centrum danych w celu identyfikacji i szybkiego usuwania nieprawidłowości. Możliwe jest wdrożenie kilku praktyk.
- Systemy zarządzania energią (EMS): wdrożenie EMS do monitorowania i kontrolowania zużycia energii w czasie rzeczywistym umożliwia identyfikację przypadków obniżenia sprawności i wdrażanie środków naprawczych.
- Monitorowanie danych, analiza i optymalizacja energii: narzędzia do analizy danych dotyczących energii pomagają zrozumieć wzorce zużycia i zidentyfikować możliwości w zakresie poprawy i ułatwienia zarządzania energią. Ponadto korzystanie ze wskaźników wydajności takich jak PUE (efektywność zużycia energii) jest kluczowe dla możliwości oceny i poprawy efektywności energetycznej.
- Konserwacja zapobiegawcza: dbanie o regularną konserwację i aktualizację sprzętu pomaga zagwarantować optymalną wydajność i uniknąć nadmiernego zużycia energii.
Jakie korzyści odnoszą operatorzy centrów danych przyjaznych dla środowiska?
Zgodność z przepisami
Rządy, inwestorzy, klienci i opinia publiczna wywierają coraz większy nacisk na firmy, aby skłonić je do przyjęcia zrównoważonych praktyk. Centra danych to niezbędne elementy infrastruktury cyfrowej, dlatego podlegają naciskom dotyczącym ograniczenia wpływu na środowisko.
Przepisy środowiskowe stają się coraz bardziej rygorystyczne, co zmusza firmy do ograniczania śladu węglowego i wdrażania bardziej ekologicznych praktyk.
Zgodność centrów danych z wymogami ekologicznymi mogą potwierdzić różne uznane certyfikaty.
Jednym ze szczególnie szanowanych na całym świecie jest certyfikat LEED (Leadership in Energy and Environmental Design). W ramach jego przyznawania ocenie podlegają różne aspekty, takie jak projekt, konstrukcja, działanie i konserwacja budynków.
ISO 14001 i ISO 50001 to także międzynarodowe normy o dużym znaczeniu. Pierwsza z nich dotyczy zarządzania środowiskowego, a druga koncentruje się na zarządzaniu energią. Inne certyfikaty, takie jak Energy Star i BREEAM wymagają przeprowadzenia rygorystycznej oceny efektywności energetycznej i zgodności infrastruktury z zasadami zrównoważonego rozwoju.
Ponadto niedawno zaktualizowana dyrektywa Unii Europejskiej w sprawie efektywności energetycznej (EED) wprowadza istotne zobowiązania dla centrów danych. Nowe wymagania nakładają na centra danych zużywające ponad 500 kW energii obowiązek raportowania kluczowych wskaźników wydajności (KPI) związanych z efektywnością energetyczną, zużyciem wody i ponownym wykorzystaniem energii. Wymóg sporządzania raportów obowiązuje od maja 2024 roku; są one gromadzone w europejskiej bazie danych, a dane zagregowane są dostępne dla opinii publicznej.
Efektywność energetyczna i optymalizacja kosztów
Poprawa efektywności energetycznej centrów danych może umożliwić osiągnięcie znacznych oszczędności dzięki obniżeniu kosztów operacyjnych.
Korzystanie z energii odnawialnej, choć w niektórych przypadkach może być droższe w perspektywie krótkoterminowej, w dłuższej perspektywie pozwala obniżyć koszty dzięki stabilizacji cen energii i unikaniu kosztów wynikających z przepisów dotyczących emisji dwutlenku węgla.
Reputacja i konkurencyjność
Ekologiczność centrów danych ma znaczny wpływ na relacje z klientami.
Firmy inwestujące w ekologiczne i odpowiedzialne centra danych umacniają swoją reputację jako podmiotów angażujących się w walkę ze zmianą klimatu. Może to przyciągać klientów i partnerów przywiązujących wagę do kwestii środowiskowych.
Firmy, które mogą ograniczyć swój ślad środowiskowy i jednocześnie utrzymać wysoką jakość usług, mogą wyróżnić się na tle konkurencji.
Co więcej, zielone centra danych pozwalają zaoszczędzić energię i obniżyć koszty operacyjne. Te oszczędności mogą przełożyć się na ceny usług, co zwiększy konkurencyjność oferty.
Innowacje technologiczne
Konieczność ograniczenia wpływu na środowisko jest motorem innowacyjności w zakresie projektowania centrów danych i zarządzania nimi. Obejmuje to prace nad nowymi technologiami chłodzenia, magazynowania energii i optymalizacji procesów, które mogą być przydatne nie tylko w sektorze centrów danych.
Centrum danych Green Mountain w norweskim Rennesøy to prawdziwy wzór zgodności z zasadami zrównoważonego rozwoju. Mieszcząca się w dawnym magazynie amunicji NATO placówka korzysta z energii elektrycznej dostarczanej za pomocą elektrowni wodnej, dzięki czemu jej ślad węglowy jest niemal zerowy.
Ponadto centrum wyróżnia się dzięki ważnym innowacyjnym rozwiązaniom przyjaznym dla środowiska. Korzysta m.in. z chłodzenia swobodnego, naturalnej techniki chłodzenia, która dzięki użyciu powietrza z zewnątrz znacznie obniża zużycie energii.
Centrum Green Mountain realizuje też projekty dotyczące ponownego wykorzystania ciepła. Nadmiar ciepła generowanego przez serwery jest odzyskiwany do ogrzewania lokalnych obiektów, np. pobliskie gospodarstwo hodowli akwakultury.
Środki bezpieczeństwa również są wzorowe. Dane są chronione za pomocą kontroli dostępu na podstawie identyfikacji biometrycznej, monitoringu wideo i zaawansowanych systemów przeciwpożarowych. Dzięki wszystkim wspomnianym inicjatywom Green Mountain jest liderem wśród ekologicznych centrów danych.
Nasze rozwiązania dla centrów danych łączące wydajność z troską o środowisko.
Socomec chce pomagać centrom danych w dążeniu do coraz większej ekologiczności, dlatego oferuje szereg rozwiązań, m.in.:
- System DIRIS Digiware do monitorowania zasilania: System monitoringu wieloobwodowego DIRIS Digiware zapewnia klasę dokładności 0,5 i wykorzystuje ekskluzywne technologie, aby wykrywać przypadki obniżenia sprawności i zmniejszać koszty operacyjne. To skalowalny system umożliwiający monitorowanie zużycia energii, a także monitorowanie jakości mocy i prądów szczątkowych niezależnie od metody dystrybucji: PDU lub przewody szynowe.
- Zasilacz UPS o wysokiej sprawności: Każda utrata energii ma znaczenie. Decydując się na używanie zasilaczy UPS z optymalizacją efektywności, można znacznie ograniczyć straty energii. Tryb inteligentnej konwersji, dostępny w przypadku modułowego zasilacza UPS MODULYS i zasilacza UPS DELPHYS XL o wysokiej mocy, ogranicza straty nawet 5-krotnie, pozwalając uzyskać efektywność rzędu 99,1% bez ryzyka obniżenia jakości zasilania.
- Najbardziej zaawansowana linia modułowych zasilaczy UPS na rynku: linia modułowych zasilaczy UPS MODULYS zapewnia większą wytrzymałość infrastruktury i umożliwia dopasowanie do przyszłych wymogów, a jednocześnie ogranicza wpływ na środowisko i koszty operacyjne.
- Systemy magazynowania energii: Systemy magazynowania energii, takie jak SUNSYS HES L, ułatwiają integrację z odnawialnymi źródłami energii dzięki możliwości przechowywania nadmiaru energii do późniejszego wykorzystania. W razie awarii zasilania systemy magazynowania ograniczają też potrzebę korzystania z generatorów na olej napędowy, co przekłada się na niższą emisję dwutlenku węgla i obniżenie kosztów paliwa.