Związek między obliczeniami w chmurze a poborem mocy przez centrum danych
Przykładowo możliwość przechowywania zasobów w chmurze zrewolucjonizowała branżę magazynowania i przetwarzania danych dzięki dostępowi do zasobów obliczeniowych przez Internet. Jednak ta usługa wiąże się z wysokimi kosztami energii. Centra danych obsługujące obliczenia w chmurze muszą działać bez przerwy, co skutkuje ogromnym poborem mocy.
Jednym z najbardziej energochłonnych działań w Internecie jest streaming wideo. Platformy streamingowe takie jak Netflix i YouTube wymagają ciągłego magazynowania, przetwarzania i przesyłania ogromnych ilości danych, co wiąże się z ogromnym obciążeniem zasobów centrum danych. Gry online i duże bazy danych, w szczególności na potrzeby usług związanych z kryptowalutami i technologią blockchain, także wymagają dużej ilości energii.
W związku z tym minimalizacja wpływu centrów danych na środowisko stała się kluczowa.
Energia elektryczna to fundament działania centrów danych. Na wielkość zużycia energii wpływają przede wszystkim trzy czynniki: ciągła praca serwerów, chłodzenie sprzętu i systemy bezpieczeństwa.
- Ciągła praca serwerów: Serwery, będące sercem centrów danych, muszą pracować w trybie ciągłym 24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu, aby zagwarantować dostęp do magazynowanych danych. Nieprzerwana dostępność wymaga ciągłego poboru energii.
- Chłodzenie sprzętu: Układy chłodzenia są niezbędne do zapobiegania przegrzaniu i utrzymania sprawności serwerów. Tego typu układy, które często wykorzystują technologię klimatyzacyjną, zużywają dużo energii.
- Systemy bezpieczeństwa: Centra danych muszą być chronione przed fizycznymi i cyfrowymi atakami. Systemy bezpieczeństwa, takie jak kamery monitoringu i zapory, także zużywają energię.
Warto podkreślić, że wielkość poboru energii przez centrum danych zależy od jego wielkości. Im większe centrum danych, tym wyższe zużycie energii.
Optymalizacja zużycia energii elektrycznej, np. poprzez wdrożenie inteligentnych systemów zarządzania energią, może znacznie ograniczyć koszty energii.
Przyszłość centrów danych: w stronę dwukrotnego zwiększenia zużycia energii?
Biorąc pod uwagę gwałtowny wzrost ilości generowanych i używanych danych, oczekiwane jest też zwiększenie zapotrzebowania na zasoby centrów danych, co w najbliższych latach może przyczynić się do nawet dwukrotnego zwiększenia zużycia energii. Takie podejście podkreśla konieczność inwestowania w technologie ograniczające zużycie energii i rozwój bardziej zrównoważonych praktyk w zakresie zarządzania przyszłymi rozbudowami.
Ile energii elektrycznej jest zużywane przez centra danych na całym świecie?
Według Międzynarodowej Agencji Energetycznej centra danych odpowiadają za między 2% a 3% światowego zużycia energii. Zgodnie z doniesieniami Międzynarodowej Agencji Energetycznej w 2023 roku infrastruktura tego typu zużyła około 350 TWh. Ta wartość jest znacząco wyższa niż w poprzednich latach.
W niektórych krajach, np. w Irlandii i Holandii, wzrost ten był szczególnie zauważalny. W Irlandii do 2028 roku centra danych mogą odpowiadać za 30% ogólnego zużycia energii elektrycznej.
Działające we Francji 264 centra danych zużywają około 8,5 TWh rocznie, czyli 2% całkowitego zużycia.
Aby w pełni oddać skalę tego zjawiska, warto podkreślić, że łączne zużycie energii przez centra danych może wkrótce osiągnąć wartość równą zużyciu energii całych krajów takich jak Japonia, co pozwala uświadomić sobie, z jak ogromnym wyzwaniem zmaga się ta branża.
Ile wynosi roczne zużycie energii przez centra danych na całym świecie?
Roczne zużycie energii przez centra danych na całym świecie jest imponujące i ciągle rośnie.
Prognozy są pesymistyczne: do 2030 roku ta wartość może stanowić nawet 13% globalnego poboru mocy. Ten wzrost wynika głównie ze wzrostu zapotrzebowania na usługi cyfrowe oraz ilości generowanych danych.
Centra danych hyperscale, będące ogromnymi ośrodkami, odnotowują jeszcze szybszy wzrost zużycia. Zapotrzebowanie może wzrastać o nawet 35% rocznie aż do 2040 roku.
Tak ogromne zużycie pozwala uświadomić sobie, jak ważne dla optymalnego działania jest wdrożenie zrównoważonych i przyjaznych dla środowiska technologii.
Ile TWh będzie wynosić ogólnoświatowe zużycie energii przez centra danych w 2025 roku?
Według prognoz na 2025 rok, w zależności od scenariusza, globalne zużycie energii przez centra danych będzie wynosić od 600 TWh do 1050 TWh.
Tak duża rozbieżność jest związana głównie z rozwojem technologii i praktyk dotyczących zarządzania energią. Prawdopodobna wydaje się wartość 800 TWh znajdująca się pośrodku zakresu.
W kontekście zużycia na poziomie 460 TWh w 2022 roku wzrost jest znaczny.
W związku z tym konieczne będą poważne działania w zakresie poprawy efektywności energetycznej i integracji większej ilości odnawialnych źródeł energii.
Internetowi giganci i centra danych: przypadek Google
Google – firma o dużym wpływie na zużycie energii przez centra danych
Google to kluczowy gracz w branży centrów danych generujący ogromne zużycie energii. W 2011 roku zużycie energii przez placówki firmy na całym świecie wynosiło 2 675 898 MWh, co odpowiada rocznej produkcji 650 lądowych turbin wiatrowych.
Mimo tak ogromnego zużycia firma Google poczyniła ogromne postępy w zakresie optymalizacji efektywności energetycznej swoich centrów danych. Przykładowo centra danych Google są średnio dwukrotnie bardziej efektywne energetycznie niż w standardowej organizacji.
Ponadto 67% energii zużywanej przez wszystkie działające w trybie 24/7 centra danych firmy pochodzi ze źródeł nieemitujących dwutlenku węgla, co stanowi znaczną poprawę w porównaniu do 61% z 2019 roku. Ta poprawa jest rezultatem ukierunkowanej strategii redukcji śladu węglowego firmy.
Działania Google na rzecz obniżenia zużycia energii
Google koncentruje się na kilku obszarach w celu zminimalizowania swojego zużycia energii. Jedna z głównych strategii zakłada optymalizację centrów danych firmy. Konkretnie rzecz biorąc, firma korzysta z DeepMind, technologii łączącej w sobie uczenie maszynowe i sztuczne sieci neuronowe. To narzędzie umożliwiło znaczne ograniczenie zużycia energii. Ponadto firma Google zaprojektowała swoje serwery na nowo w sposób zwiększający efektywność energetyczną. Firma projektuje własne serwery od 2001 roku, wykorzystując w tym celu wysokowydajne źródła zasilania i montując akumulatory bezpośrednio w urządzeniach. To umożliwiło skonstruowanie jednych z najbardziej wysokowydajnych serwerów w sektorze.
W jaki sposób możemy ograniczyć wpływ centrów danych na zużycie energii?
Aby ograniczyć swój wpływ na zużycie energii, centra danych mogą wdrażać „zielone inicjatywy” dotyczące m.in. poprawy efektywności energetycznej, integracji odnawialnych źródeł energii oraz wdrażanie innowacyjnych praktyk w zakresie chłodzenia.
W znacznym ograniczeniu zużycia energii mogą też pomóc działania dotyczące ulepszania metod zarządzania energią i zasobami, takie jak wirtualizacja serwerów, która umożliwia obsługę kilku wirtualnych systemów na jednym fizycznym serwerze.
Koncentracja na zielonych inicjatywach centrów danych w celu zapewnienia bardziej odpowiedzialnego zużycia energii
Wiele firm i organizacji zobowiązało się do realizacji zielonych inicjatyw mających na celu ograniczenie wpływu centrów danych na środowisko. Inicjatywy tego typu koncentrują się na różnych aspektach, m.in. poprawie efektywności energetycznej oraz wykorzystaniu energii odnawialnej i innowacyjnych metod chłodzenia.
-
Inteligentne zarządzanie energią
Wdrożenie systemów zarządzania energią odgrywa kluczową rolę w procesie optymalizacji zużycia energii elektrycznej. Zaawansowany monitoring pomaga dokładnie zidentyfikować wszystkie rozbieżności i znaleźć rozwiązania umożliwiające ograniczenie ich w możliwie największym stopniu.
-
Certyfikaty środowiskowe
Coraz częściej zachęca się centra danych do uzyskania certyfikatów środowiskowych takich jak LEED lub Energy Star. Takie certyfikaty dowodzą zaangażowania we wdrażanie zrównoważonych praktyk oraz pomagają wyznaczać branżowe standardy dotyczące przyjaznych dla środowiska konstrukcji i sposobów działania placówek.
-
Korzystanie z energii odnawialnej
Wiele centrów danych stara się ograniczyć swój ślad węglowy poprzez uwzględnienie energii pochodzącej z odnawialnych źródeł. Mogą w tym celu montować panele słoneczne na dachach lub kupować zieloną energię od certyfikowanych dostawców. Pozwala to ograniczyć zależność od paliw kopalnych i prowadzić bardziej czystą, ekologiczną działalność.
-
Chłodzenie przyjazne dla środowiska
Kluczowe znaczenie ma wdrożenie bardziej efektywnych technologii zasilania i chłodzenia. Innowacje takie jak chłodzenie adiabatyczne lub swobodne albo kontrola gorącej i zimnej alejki pomagają w optymalizacji zużycia energii.
-
Wirtualizacja i konsolidacja serwerów
Dzięki konsolidacji i wirtualizacji zasobów centra danych mogą ograniczyć wymaganą liczbę fizycznych serwerów, co z kolei przekłada się na obniżenie ogólnego zużycia energii. Strategia ta pozwala nie tylko zaoszczędzić energię, ale też ograniczyć ilość potrzebnej przestrzeni i związane z tym koszty.
-
Użycie odzyskiwanej wody
Użycie odzyskiwanej wody w układach chłodzenia to kolejna zyskująca popularność metoda ograniczenia wpływu centrów danych na środowisko. Takie podejście pozwala ograniczyć ilość wymaganej świeżej wody i promuje bardziej zrównoważone podejście do zarządzania zasobami wody.
-
Odzysk ciepła
Odzyskiwanie i recykling ciepła generowanego przez centra danych do ogrzewania znajdujących się w pobliżu biur i budynków mieszkalnych przyczynia się do znacznego zwiększenia ogólnej efektywności energetycznej. Rozwiązanie to zmienia odpady w zasób i minimalizuje konieczność pozyskiwania energii z zewnątrz na potrzeby ogrzewania.
-
Zaangażowanie społeczności i przejrzystość
Informowanie opinii publicznej i interesariuszy o działaniach podejmowanych przez centra danych w zakresie ochrony środowiska pomaga budować zaufanie i zachęca do bardziej transparentnego i odpowiedzialnego podchodzenia do zarządzania energią. Publikowanie raportów na temat zrównoważonego rozwoju i udział w lokalnych inicjatywach w tym zakresie pomagają także poprawić wizerunek i wpływ społeczny firmy.
Takie działania są nie tylko korzystne dla środowiska, ale też pomagają znacznie obniżyć koszty operacyjne w perspektywie długoterminowej, o ile zrównoważone praktyki mogą iść w parze z rentownością.
Inicjatywy tego typu mają kluczowe znaczenie dla przekształcania centrów danych w bardziej przyjazne dla środowiska placówki oraz promowania bardziej odpowiedzialnego korzystania z energii. Ponadto pomagają znacznie obniżyć koszty operacyjne w perspektywie długoterminowej i dowodzą, że zrównoważone praktyki mogą iść w parze z rentownością.
Nasze rozwiązania ograniczające zużycie energii w centrach danych bez obniżania dostępności zasilania
Firma Socomec angażuje się w pomaganie centrom danych w działaniach mających na celu zmianę sposobu zasilania poprzez oferowanie różnych rozwiązań, m.in.:
- Zasilacze UPS o wysokiej sprawności: każda awaria zasilania ma znaczenie. Używanie zasilaczy UPS o optymalnej sprawności pozwala w znacznym stopniu zminimalizować straty.
Tryb inteligentnej konwersji dostępny w przypadku modułowych zasilaczy UPS MODULYS i zasilaczy UPS DELPHYS XL o dużej mocy umożliwia 5-krotne ograniczenie liczby awarii i uzyskanie skuteczności rzędu 99,1% bez obniżania jakości źródła zasilania. - Systemy monitorowania energii: System monitorowania energii elektrycznej w układach wieloobwodowych DIRIS Digiware charakteryzuje się klasą dokładności 0,5 i wykorzystuje wyjątkowe technologie pozwalające wykrywać przypadki obniżenia sprawności i zmniejszać koszty operacyjne. Ten skalowalny system umożliwia monitorowanie zużycia energii elektrycznej, a także monitorowanie jakości i prądów różnicowych niezależnie od metody dystrybucji (PDU lub szynoprzewody).
- Systemy magazynowania energii: systemy magazynowania energii takie jak SUNSYS HES L umożliwiają lepszą integrację odnawialnych źródeł energii, takich jak energia słoneczna lub wiatrowa, ponieważ umożliwiają magazynowanie nadmiaru wytworzonej energii do późniejszego wykorzystania. W razie awarii systemy magazynowania mogą też ograniczyć konieczność korzystania z generatorów na olej napędowy i pomagają obniżyć emisję dwutlenku węgla oraz koszty paliwa.
