Co znamená CUE (Carbon Usage Effectiveness) pro datová centra

Rychlý růst digitální transformace napříč různými průmyslovými odvětvími spolu s rozsáhlým používáním nových technologií, jako je 5G, umělá inteligence a internet věcí, přinesl ve společnosti mnohem více dat. Datová centra, která slouží jako digitální základna pro fungování informačních systémů v různých odvětvích, se stala nepostradatelnou kritickou infrastrukturou v hospodářské a sociální oblasti, která hraje klíčovou roli v rozvoji digitální ekonomiky. Datová centra však spotřebovávají hodně energie a vytvářejí velké množství emisí. Abychom to mohli vyřešit, potřebujeme dobrá opatření ke snížení emisí a uvidíme, jak jsou udržitelná. Zde přichází na řadu metrika CUE (Carbon Usage Effectiveness).

Zelená mřížkapředstavila v roce 2010 metriku CUE (Carbon Usage Effectiveness), aby zjistila emise skleníkových plynů (GHG) na jednotku spotřeby energie IT v datových centrech. Stala se součástí ISO/IEC 30134-8 pro hodnocení udržitelnosti datových center z hlediska emisí uhlíku. CUE je analogický s intenzitou uhlíku, bere v úvahu emise rozsahu 1 i rozsahu 2, ale vydělí se zatížením IT, podobně jako účinnost využití energie (PUE). Tato metrika poskytuje efektivní způsob měření uhlíkové stopy datových center a hodnocení jejich udržitelnosti v emisích uhlíku.

Pro výpočet CUE při použití elektřiny ze sítě mohou být emise uhlíku založeny na vládních datech zveřejněných pro daný region. Při použití energie vyrobené na místě by se v ideálním případě měly používat údaje o skutečných emisích z místních měřičů. Pro výpočty je však také možné použít údaje o emisích a zdroji paliva od výrobce generátoru.

Pro výpočet CUE je vzorec následující.

Nižší poměr CUE znamená nižší uhlíkovou stopu, což ukazuje na vyšší efektivitu využití uhlíku v datových centrech. Ideální hodnota CUE je {{0}}.0, což znamená, že během provozu datového centra nedochází k žádným emisím uhlíku.

Je důležité poznamenat, že CUE se výrazně liší v závislosti na zdrojích energie, na které datová centra spoléhají. Datová centra poháněná obnovitelnými zdroji energie mají obecně nižší CUE, a to i při stejném PUE, ve srovnání s těmi, která spoléhají na energii z fosilních paliv.

V roce 2021 Čína ve své vládní pracovní zprávě zavedla koncepty „uhlíkového maxima“ a „uhlíkové neutrality“. Uhlíkový vrchol má za cíl dosáhnout do roku 2030 plató v emisích oxidu uhličitého a po dosažení svého vrcholu postupně klesat. Uhlíková neutralita zahrnuje kompenzaci oxidu uhličitého produkovaného ve výrobním procesu prostřednictvím opatření, jako je zalesňování a úspora energie, čímž se dosáhne „nulových emisí“ oxidu uhličitého. V souladu s globálním úsilím v boji proti změně klimatu a čínskou strategií „dvojího uhlíku“ průmysl datových center neustále zlepšuje úrovně energetické účinnosti, zvyšuje využívání obnovitelné energie a snaží se co nejdříve dosáhnout uhlíkové neutrality.

Jak technologie kapalinového chlazení dospívají, v datových centrech se stále více uplatňují různé metody kapalinového chlazení, jako je ponorné chlazení, chlazení studenými deskami a chlazení kapalinou. Kromě kapalinového chlazení se v posledních letech rozšířily i způsoby chlazení datových center. Rozvíjející se způsoby chlazení, jako je nepřímé odpařovací chlazení a magnetické levitační chladiče, poskytují nové možnosti. Kombinace více způsobů chlazení se v datových centrech stala běžnou.

Účinnost nepřerušitelných napájecích zdrojů (UPS) se také stala významným trhem pro dodavatele distribuce napájení datových center. Za standard je považována vysoce účinná UPS s účinností přesahující 97 %. Modulární UPS při nízké zátěži překonaly vysokonapěťové stejnosměrné napájení v účinnosti datového centra, což naznačuje potenciál vysokofrekvenčních UPS stát se jedním z optimálních řešení energetické účinnosti v distribuci napájení datových center.

Současně s nepřetržitým vývojem technologií se nepřerušitelný zdroj napájení (UPS) stal také významným trhem, kde soutěží poskytovatelé distribuce napájení datových center. Významní domácí a mezinárodní hráči v odvětví distribuce energie, jako jsou Huawei, Vertiv, Kehua, ABB, Schneider, mají v této oblasti odpovídající rozložení produktů. Dosažení účinnosti přesahující 97 % je nyní považováno za „základní operaci“ v průmyslu špičkových UPS. Stojí za zmínku, že při nízkém zatížení překonala účinnost datového centra využívající modulární UPS účinnost vysokonapěťového stejnosměrného napájení. Dle názoru autora, s ohledem na trendy technologického vývoje, se vysokofrekvenční UPS pravděpodobně stanou jedním z optimálních řešení pro snížení spotřeby energie a zvýšení efektivity distribuce napájení datových center.

Při provozu datových center generuje IT zařízení značné množství přebytečného tepla. Využití technologie tepelného čerpadla k obnově a opětovnému využití tohoto přebytečného tepla našlo mnoho aplikací v datových centrech se slibnou budoucností. Hrubé odhady naznačují, že celkové využitelné přebytečné teplo v datových centrech v severní části Číny je přibližně 10 GW, což teoreticky podporuje vytápění přibližně 300 milionů metrů čtverečních budov. Četná datová centra v Číně, včetně datového centra Qindao Lake společnosti Alibaba, datového centra Tianjin společnosti Tencent, cloud computingové základny Chongqing společnosti China Telecom, datového centra Wanguo Data v Pekingu 3 a centra cloud computingu Wulanchabu společnosti UCloud, již zavedla technologii rekuperace tepla, která zajišťuje vytápění pro oba vnitřní a okolní oblasti datových center.

Jak již bylo zmíněno dříve, chlazení datového centra tvoří více než 20 % celkové spotřeby energie. Nasazení datových center pod vodou, využívající teplotu mořské vody k rozptýlení tepla generovaného datovým centrem, by mohlo výrazně snížit spotřebu energie a přispět k optimalizaci různých ukazatelů provozu datových center.

V Číně HIGHLANDER jako první představil koncept podvodních datových center (UDC) a identifikoval tři hlavní výhody podvodních datových center:

Za prvé, UDC, který je umístěn pod vodou a je naplněn inertním plynem, eliminuje riziko požáru.

Za druhé, UDC zůstává diskrétní ve svém umístění pod vodou, což znemožňuje přesnou externí lokalizaci.

Za třetí, Nepřetržité 24-hodinové monitorování UDC pomáhá účinně předcházet potenciálnímu poškození a infiltraci datového centra.

Podvodní datová centra mají jedinečné výhody v oblasti úspory energie a bezpečnosti. Jsou však výrazně ovlivněny geografickými faktory, vyžadujícími pro výstavbu blízkost moře. V současném stavu síťové infrastruktury se autor domnívá, že podvodní datová centra jsou vhodná především pro výpočet horkých dat, ukládání teplých a studených dat a obsluhu uživatelů s požadavky na nízkou latenci, jako jsou uživatelé zabývající se strojovým učením a vykreslováním videa, zejména v pobřežních městech.

Stručně řečeno, ke snížení dopadu datových center na životní prostředí je zapotřebí různorodý plán. Klíčovými strategiemi jsou používání energeticky účinných zařízení, obnovitelné zdroje energie a zlepšování využívání zdrojů. Použitím těchto řešení mohou datová centra výrazně snížit spotřebu energie, zlepšit fungování a ukázat, že jsou odhodláni být udržitelná. S tím, jak roste pozornost na odpovědnost vůči životnímu prostředí a náklady na energii rostou, snižování dopadu datových center na životní prostředí již není volbou, ale nutností. Přijetím všezahrnujícího přístupu k udržitelnosti mohou datová centra získat ekonomické a ekologické výhody a sloužit jako model pro další průmyslová odvětví.