מבוא
הצמיחה המהירה של הטרנספורמציה הדיגיטלית בתעשיות שונות, יחד עם היישום הנרחב של טכנולוגיות חדשות כמו 5G, בינה מלאכותית ואינטרנט של הדברים, הביאו להרבה יותר נתונים בחברה. מרכזי נתונים, המשמשים כבסיס דיגיטלי לאופן פעולתן של מערכות מידע בתעשיות שונות, הפכו לתשתית קריטית הכרחית בנוף הכלכלי והחברתי, הממלאים תפקיד מכריע בפיתוח הכלכלה הדיגיטלית. עם זאת, מרכזי נתונים צורכים הרבה אנרגיה ויוצרים הרבה פליטות. כדי להתמודד עם זה, אנחנו צריכים אמצעים טובים כדי לצמצם את הפליטות ולראות עד כמה הן בנות קיימא. כאן נכנס לתמונה המדד של יעילות השימוש בפחמן (CUE).
הגדר "CUE" (יעילות השימוש בפחמן)
הרשת הירוקההציג את מדד יעילות השימוש בפחמן (CUE) בשנת 2010 כדי להבין את פליטת גזי החממה (GHG) ליחידת צריכת אנרגיה של IT במרכזי נתונים. הוא הפך לחלק מ-ISO/IEC 30134-8 להערכת הקיימות של מרכזי נתונים במונחים של פליטת פחמן. CUE מקביל לעוצמת הפחמן, בהתחשב בפליטות Scope 1 וגם Scope 2, אך מחולק בעומס IT, בדומה ליעילות השימוש בכוח (PUE). המדד מספק דרך יעילה למדידת טביעת הרגל הפחמנית של מרכזי נתונים ולהעריך את קיימותם בפליטת פחמן.
כדי לחשב CUE בעת שימוש בחשמל ברשת, פליטת פחמן יכולה להתבסס על נתונים ממשלתיים שפורסמו לאזור זה. בעת שימוש בכוח המופק באתר, באופן אידיאלי, יש להשתמש בנתוני פליטה בפועל ממונים מקומיים. עם זאת, ניתן גם להשתמש בנתוני פליטה ומקור דלק מיצרן הגנרטור לצורך חישובים.
הנוסחה של CUE
כדי לחשב CUE, הנוסחה היא כדלקמן.
יחס CUE נמוך יותר מסמל טביעת רגל פחמנית נמוכה יותר, המצביע על יעילות גבוהה יותר של שימוש בפחמן במרכזי נתונים. ערך ה-CUE האידיאלי הוא {{0}}.0, המציין שאין פליטת פחמן במהלך פעילות מרכז הנתונים.
חשוב לציין ש-CUE משתנה באופן משמעותי בהתבסס על מקורות האנרגיה שעליהם מסתמכים מרכזי הנתונים. מרכזי נתונים המופעלים על ידי מקורות אנרגיה מתחדשים הם בדרך כלל בעלי CUE נמוך יותר, אפילו עם אותו PUE, בהשוואה לאלו המסתמכים על כוח דלק מאובנים.
מה תורמת סין לשיפור ה-CUE שלה?
בשנת 2021, סין הציגה את המושגים של "שיא פחמן" ו"ניטרליות פחמן" בדוח העבודה הממשלתי שלה. שיא הפחמן שואף להשיג רמה בפליטת פחמן דו חמצני עד שנת 2030, ירידה הדרגתית לאחר שהגיעה לשיאה. ניטרליות פחמן כרוכה בקיזוז פחמן דו חמצני המיוצר בתהליך הייצור באמצעות אמצעים כמו ייעור ושימור אנרגיה, השגת "אפס פליטות" של פחמן דו חמצני. בהתאם למאמצים הגלובליים להילחם בשינויי האקלים ואסטרטגיית "פחמן כפול" של סין, תעשיית מרכז הנתונים משפרת ללא הרף את רמות היעילות האנרגטית, מגדילה את השימוש באנרגיה מתחדשת וחותרת להשגת ניטרליות פחמן לכל המוקדם.
ככל שטכנולוגיות קירור נוזלי מתבגרות, שיטות קירור נוזליות שונות כגון קירור טבילה, קירור נוזלי פלטה קרה וקירור נוזלי בהתזה מיושמות יותר ויותר במרכזי נתונים. מעבר לקירור נוזלי, שיטות הקירור של מרכז הנתונים התגוונו בשנים האחרונות. שיטות קירור מתפתחות כמו קירור אידוי עקיף וצ'ילרים לריחוף מגנטי מספקות אפשרויות חדשות. השילוב של מספר שיטות קירור הפך לנפוץ במרכזי נתונים.
היעילות של ספקי כוח אל-פסק (UPS) הפכה גם לשוק משמעותי עבור ספקי הפצת חשמל במרכזי נתונים. UPS יעילות גבוהה, עם יעילות העולה על 97%, נחשבת לסטנדרט. UPS מודולרי בקצבי עומס נמוכים עלתה על אספקת זרם ישר במתח גבוה ביעילות מרכז הנתונים, מה שמצביע על הפוטנציאל של UPS בתדר גבוה להפוך לאחד הפתרונות האופטימליים ליעילות אנרגטית בהפצת חשמל במרכז הנתונים.
במקביל, עם הפיתוח המתמשך של הטכנולוגיה, אספקת חשמל אל-פסק (UPS) הפכה גם לשוק משמעותי בו מתחרים ספקי הפצת חשמל של מרכזי נתונים. לשחקנים מקומיים ובינלאומיים מרכזיים בתעשיית חלוקת החשמל, כמו Huawei, Vertiv, Kehua, ABB, שניידר, יש פריסות מוצרים מקבילים בתחום זה. השגת יעילות העולה על 97% נחשבת כיום ל"פעולה בסיסית" בתעשיית ה-UPS היוקרתית. ראוי לציין שבשיעורי עומס נמוכים, יעילות מרכז הנתונים באמצעות UPS מודולרי עלתה על זו של אספקת זרם ישר במתח גבוה. לדעת המחבר, בהתחשב במגמות בפיתוח טכנולוגי, UPS בתדר גבוה עשוי להפוך לאחד הפתרונות האופטימליים להפחתת צריכת האנרגיה ולהגברת היעילות בחלוקת החשמל במרכזי הנתונים.
במהלך ההפעלה של מרכזי נתונים, ציוד IT מייצר כמות משמעותית של עודפי חום. שימוש בטכנולוגיית משאבת חום לשחזור ושימוש חוזר בחום העודף הזה מצא יישומים רבים במרכזי נתונים, עם עתיד מבטיח. הערכות גסות מצביעות על כך שסך החום העודף שניתן לשחזר במרכזי נתונים באזור הצפוני של סין הוא כ-10 GW, תיאורטית תומך בחימום של כ-300 מיליון מטרים רבועים של בניינים. מרכזי נתונים רבים בסין, כולל Qindao Lake Data Center של עליבאבא, מרכז הנתונים של טאנג'ין של Tencent, בסיס מחשוב הענן של צ'יינה טלקום, Chongqing Cloud Computing Base, Wanguo Data's Beijing Data Center 3 ו-UCloud Wulanchabu Cloud Computing Center, כבר הטמיעו טכנולוגיית שחזור חום, המספקת חימום לשניהם. האזורים הפנימיים והסביבתיים של מרכזי הנתונים.
כפי שהוזכר קודם לכן, קירור מרכזי נתונים מהווה למעלה מ-20% מצריכת האנרגיה הכוללת. פריסת מרכזי נתונים מתחת למים, תוך שימוש בטמפרטורת מי הים לפיזור החום שנוצר על ידי מרכז הנתונים, עשויה להפחית משמעותית את צריכת האנרגיה, ולתרום לאופטימיזציה של אינדיקטורים שונים בפעילות מרכזי הנתונים.
בסין, HIGHLANDER הייתה הראשונה שהציגה את הרעיון של מרכזי נתונים תת-מימיים (UDC) וזיהתה שלושה יתרונות עיקריים של מרכזי נתונים תת-מימיים:
ראשית, UDC, שנמצא מתחת למים ומלא בגז אינרטי, מבטל את הסיכון לשריפה.
שנית, UDC נשאר דיסקרטי במיקומו התת-מימי, מה שהופך לוקליזציה חיצונית מדויקת לבלתי אפשרית.
שלישית, ניטור 24-שעות מתמשך של UDC עוזר למנוע נזק פוטנציאלי וחדירה למרכז הנתונים.
למרכזי נתונים תת-מימיים יתרונות ייחודיים הן בחיסכון באנרגיה והן בבטיחות. עם זאת, הם מושפעים באופן משמעותי מגורמים גיאוגרפיים, המחייבים קרבה לים לצורך בנייה. במצב הנוכחי של תשתיות הרשת, המחבר מאמין שמרכזי נתונים תת-מימיים מתאימים בעיקר למחשוב נתונים חמים, אחסון נתונים חמים-קרים ולשרת משתמשים עם דרישות השהייה נמוכה, כגון אלו העוסקים בלמידת מכונה ובעיבוד וידאו, במיוחד בערי החוף.
סיכום
לסיכום, כדי להפחית את ההשפעה של מרכזי נתונים על הסביבה, יש צורך בתוכנית מגוונת. שימוש בציוד חסכוני באנרגיה, מקורות אנרגיה מתחדשים ושיפור אופן השימוש במשאבים הם אסטרטגיות חיוניות. על ידי יישום פתרונות אלה, מרכזי נתונים יכולים לצמצם במידה ניכרת את השימוש באנרגיה, לשפר את אופן פעולתם ולהראות שהם מחויבים להיות ברי קיימא. ככל שתשומת הלב גוברת לאחריות סביבתית והוצאות האנרגיה עולות, צמצום ההשפעה הסביבתית של מרכזי הנתונים אינה עוד בחירה אלא חובה. על ידי נקיטת גישה מקיפה לקיימות, מרכזי נתונים יכולים להשיג יתרונות כלכליים וסביבתיים, לשמש מודל לתעשיות אחרות.