Čo znamená CUE (Carbon Usage Effectiveness) pre dátové centrá

Rýchly rast digitálnej transformácie naprieč rôznymi odvetviami spolu s rozšíreným používaním nových technológií, ako sú 5G, umelá inteligencia a internet vecí, priniesol v spoločnosti oveľa viac údajov. Dátové centrá, ktoré slúžia ako digitálna základňa pre fungovanie informačných systémov v rôznych odvetviach, sa stali nenahraditeľnou kritickou infraštruktúrou v hospodárskom a sociálnom prostredí, ktoré zohrávajú kľúčovú úlohu v rozvoji digitálnej ekonomiky. Dátové centrá však spotrebujú veľa energie a vytvárajú množstvo emisií. Aby sme to mohli riešiť, potrebujeme dobré opatrenia na zníženie emisií a uvidíme, nakoľko sú udržateľné. Tu prichádza na rad metrika CUE (Carbon Usage Effectiveness).

Zelená mriežkazaviedla v roku 2010 metriku CUE (Carbon Usage Effectiveness) na určenie emisií skleníkových plynov (GHG) na jednotku spotreby energie IT v dátových centrách. Stala sa súčasťou ISO/IEC 30134-8 na hodnotenie udržateľnosti dátových centier z hľadiska emisií uhlíka. CUE je analogický s intenzitou uhlíka, berúc do úvahy emisie v rozsahu 1 aj rozsahu 2, ale vydelí sa záťažou IT, podobne ako účinnosť využitia energie (PUE). Metrika poskytuje efektívny spôsob merania uhlíkovej stopy dátových centier a hodnotenia ich udržateľnosti z hľadiska emisií uhlíka.

Na výpočet CUE pri použití elektrickej energie zo siete môžu byť emisie uhlíka založené na vládnych údajoch zverejnených pre daný región. Pri použití elektrickej energie vyrobenej na mieste by sa v ideálnom prípade mali použiť skutočné údaje o emisiách z miestnych meračov. Na výpočty je však možné použiť aj údaje o emisiách a zdroji paliva od výrobcu generátora.

Na výpočet CUE je vzorec nasledujúci.

Nižší pomer CUE znamená nižšiu uhlíkovú stopu, čo naznačuje vyššiu efektivitu využívania uhlíka v dátových centrách. Ideálna hodnota CUE je {{0}}.0, čo znamená, že počas prevádzky dátového centra nedochádza k žiadnym emisiám uhlíka.

Je dôležité poznamenať, že CUE sa výrazne líši v závislosti od zdrojov energie, na ktoré sa dátové centrá spoliehajú. Dátové centrá poháňané obnoviteľnými zdrojmi energie majú vo všeobecnosti nižší CUE, dokonca aj s rovnakým PUE, v porovnaní s tými, ktoré sa spoliehajú na energiu z fosílnych palív.

V roku 2021 Čína vo svojej vládnej pracovnej správe zaviedla pojmy „uhlíkový vrchol“ a „uhlíková neutralita“. Cieľom kulminácie uhlíka je dosiahnuť do roku 2030 úroveň emisií oxidu uhličitého, ktorá sa po dosiahnutí maxima postupne zníži. Uhlíková neutralita zahŕňa kompenzáciu oxidu uhličitého produkovaného vo výrobnom procese prostredníctvom opatrení, ako je zalesňovanie a úspora energie, čím sa dosahujú „nulové emisie“ oxidu uhličitého. V súlade s globálnym úsilím v boji proti klimatickým zmenám a čínskou stratégiou „dvojitého uhlíka“ priemysel dátových centier neustále zlepšuje úroveň energetickej účinnosti, zvyšuje využívanie obnoviteľnej energie a snaží sa čo najskôr dosiahnuť uhlíkovú neutralitu.

Ako technológie chladenia kvapalinou dospievajú, v dátových centrách sa čoraz častejšie používajú rôzne metódy chladenia kvapalinou, ako je ponorné chladenie, chladenie kvapalinou so studenou doskou a chladenie striekanou kvapalinou. Okrem kvapalinového chladenia sa v posledných rokoch rozšírili aj spôsoby chladenia dátových centier. Nové spôsoby chladenia, ako je nepriame chladenie odparovaním a magnetické levitačné chladiče, poskytujú nové možnosti. Kombinácia viacerých spôsobov chladenia sa v dátových centrách stala bežnou.

Efektívnosť neprerušiteľných zdrojov napájania (UPS) sa tiež stala významným trhom pre predajcov elektrickej energie v dátových centrách. Vysokoúčinný UPS s účinnosťou presahujúcou 97% sa považuje za štandard. Modulárne UPS pri nízkej záťaži prekonali vysokonapäťové napájanie jednosmerným prúdom v účinnosti dátového centra, čo naznačuje potenciál pre vysokofrekvenčné UPS stať sa jedným z optimálnych riešení energetickej účinnosti v distribúcii energie dátových centier.

Súčasne s neustálym vývojom technológie sa neprerušiteľný zdroj napájania (UPS) stal tiež významným trhom, kde si konkurujú poskytovatelia distribúcie energie pre dátové centrá. Významní domáci a medzinárodní hráči v odvetví distribúcie energie, ako sú Huawei, Vertiv, Kehua, ABB, Schneider, majú v tejto oblasti zodpovedajúce rozloženie produktov. Dosiahnutie účinnosti presahujúcej 97 % sa v súčasnosti považuje za „základnú operáciu“ v odvetví špičkových UPS. Stojí za zmienku, že pri nízkych rýchlostiach zaťaženia prekonala účinnosť dátového centra s modulárnym UPS účinnosť vysokonapäťového zdroja jednosmerného prúdu. Z pohľadu autora, vzhľadom na trendy technologického vývoja, sa vysokofrekvenčné UPS pravdepodobne stanú jedným z optimálnych riešení na zníženie spotreby energie a zvýšenie efektívnosti distribúcie napájania dátových centier.

Počas prevádzky dátových centier IT zariadenia generujú značné množstvo prebytočného tepla. Využitie technológie tepelného čerpadla na obnovu a opätovné využitie tohto prebytočného tepla našlo mnoho aplikácií v dátových centrách so sľubnou budúcnosťou. Hrubé odhady naznačujú, že celkové obnoviteľné prebytočné teplo v dátových centrách v severnom regióne Číny je približne 10 GW, čo teoreticky podporuje vykurovanie približne 300 miliónov štvorcových metrov budov. Mnohé dátové centrá v Číne, vrátane dátového centra Qindao Lake od spoločnosti Alibaba, dátového centra Tianjin spoločnosti Tencent, cloud computingovej základne Chongqing spoločnosti China Telecom, dátového centra Wanguo Data v Pekingu 3 a centra cloud computingu Wulanchabu spoločnosti UCloud, už implementovali technológiu rekuperácie tepla, ktorá zabezpečuje vykurovanie oboch. vnútorné a okolité oblasti dátových centier.

Ako už bolo spomenuté, chladenie dátového centra predstavuje viac ako 20 % celkovej spotreby energie. Rozmiestnenie dátových centier pod vodou s využitím teploty morskej vody na rozptýlenie tepla generovaného dátovým centrom by mohlo výrazne znížiť spotrebu energie a prispieť k optimalizácii rôznych ukazovateľov prevádzky dátového centra.

V Číne HIGHLANDER ako prvý predstavil koncept podvodných dátových centier (UDC) a identifikoval tri hlavné výhody podvodných dátových centier:

Po prvé, UDC, ktorý sa nachádza pod vodou a je naplnený inertným plynom, eliminuje riziko požiaru.

Po druhé, UDC zostáva diskrétny vo svojom podvodnom umiestnení, čo znemožňuje presnú vonkajšiu lokalizáciu.

Po tretie, nepretržité 24-hodinové monitorovanie UDC pomáha účinne predchádzať potenciálnemu poškodeniu a infiltrácii dátového centra.

Podvodné dátové centrá majú jedinečné výhody v oblasti úspory energie a bezpečnosti. Sú však výrazne ovplyvnené geografickými faktormi, ktoré si na výstavbu vyžadujú blízkosť mora. V súčasnom stave sieťovej infraštruktúry sa autor domnieva, že podvodné dátové centrá sú vhodné predovšetkým na počítanie horúcich dát, ukladanie teplých a studených dát a obsluhu používateľov s požiadavkami na nízku latenciu, ako sú tí, ktorí sa zaoberajú strojovým učením a vykresľovaním videa, najmä v pobrežných mestách.

Stručne povedané, na zníženie vplyvu dátových centier na životné prostredie je potrebný rôznorodý plán. Používanie energeticky účinných zariadení, obnoviteľné zdroje energie a zlepšovanie využívania zdrojov sú kľúčové stratégie. Použitím týchto riešení môžu dátové centrá výrazne znížiť spotrebu energie, zlepšiť fungovanie a ukázať, že sú odhodlané byť udržateľné. S rastúcou pozornosťou na environmentálnu zodpovednosť a rastúcimi nákladmi na energiu už nie je znižovanie vplyvu dátových centier na životné prostredie voľbou, ale nevyhnutnosťou. Použitím komplexného prístupu k udržateľnosti môžu dátové centrá získať ekonomické a environmentálne výhody a slúžiť ako model pre iné odvetvia.