Какво означава CUE (Carbon Usage Effectiveness) за центрове за данни

Бързият растеж на цифровата трансформация в различни индустрии, съчетан с широкото приложение на нови технологии като 5G, изкуствен интелект и интернет на нещата, направи много повече данни в обществото. Центровете за данни, служещи като цифрова база за това как работят информационните системи в различни индустрии, се превърнаха в незаменима критична инфраструктура в икономическия и социален пейзаж, играейки решаваща роля в развитието на цифровата икономика. Центровете за данни обаче използват много енергия и създават много емисии. За да се справим с това, имаме нужда от добри мерки за намаляване на емисиите и да видим колко устойчиви са те. Ето къде идва показателят за ефективност на използването на въглерод (CUE).

Зелената мрежавъведе показателя Carbon Usage Effectiveness (CUE) през 2010 г., за да изчисли емисиите на парникови газове (GHG) на единица потребление на ИТ енергия в центровете за данни. Той стана част от ISO/IEC 30134-8 за оценка на устойчивостта на центровете за данни по отношение на въглеродните емисии. CUE е аналогичен на въглеродния интензитет, като се вземат предвид емисиите от обхват 1 и обхват 2, но разделен на натоварването на ИТ, подобно на ефективността на използване на енергия (PUE). Показателят предоставя ефективен начин за измерване на въглеродния отпечатък на центровете за данни и оценка на тяхната устойчивост по отношение на въглеродните емисии.

За да се изчисли CUE при използване на електроенергия от мрежата, въглеродните емисии могат да се базират на правителствени данни, публикувани за този регион. Когато използвате електроенергия, генерирана на място, в идеалния случай трябва да се използват действителни данни за емисиите от местни измервателни уреди. Въпреки това е възможно също така да се използват данни за емисиите и източника на гориво от производителя на генератора за изчисления.

За да изчислите CUE, формулата е следната.

По-ниското съотношение на CUE означава по-нисък въглероден отпечатък, което показва по-висока ефективност на използване на въглерод в центровете за данни. Идеалната стойност на CUE е {{0}}.0, което показва липса на въглеродни емисии по време на операции в центъра за данни.

Важно е да се отбележи, че CUE варира значително в зависимост от енергийните източници, на които разчитат центровете за данни. Центровете за данни, захранвани от възобновяеми енергийни източници, обикновено имат по-нисък CUE, дори със същия PUE, в сравнение с тези, разчитащи на енергия от изкопаеми горива.

През 2021 г. Китай въведе понятията „въглероден пик“ и „въглероден неутралитет“ в своя доклад за работата на правителството. Въглеродният пик има за цел да постигне плато в емисиите на въглероден диоксид до 2030 г., като постепенно намалява след достигане на своя пик. Въглеродната неутралност включва компенсиране на въглеродния диоксид, произведен в производствения процес, чрез мерки като залесяване и пестене на енергия, постигайки „нулеви емисии“ на въглероден диоксид. В съответствие с глобалните усилия за борба с изменението на климата и стратегията на Китай за „двоен въглерод“, индустрията на центровете за данни непрекъснато подобрява нивата на енергийна ефективност, увеличава използването на възобновяема енергия и се стреми да постигне въглеродна неутралност възможно най-рано.

Тъй като технологиите за течно охлаждане се развиват, различни методи за течно охлаждане като охлаждане чрез потапяне, течно охлаждане със студена плоча и течно охлаждане със спрей се прилагат все повече в центровете за данни. Освен течното охлаждане, методите за охлаждане на центрове за данни се разнообразиха през последните години. Нововъзникващите методи за охлаждане като непряко изпарително охлаждане и охладители с магнитна левитация предоставят нови възможности. Комбинацията от множество методи за охлаждане стана често срещана в центровете за данни.

Ефективността на непрекъсваемите захранващи устройства (UPS) също се превърна в значителен пазар за доставчиците на електроразпределителни центрове за данни. Високоефективният UPS, с ефективност над 97%, се счита за стандарт. Модулните UPS при ниски нива на натоварване надминаха захранването с постоянен ток с високо напрежение по отношение на ефективността на центъра за данни, което показва потенциала на високочестотните UPS да се превърнат в едно от оптималните решения за енергийна ефективност в разпределението на енергия в центъра за данни.

В същото време, с непрекъснатото развитие на технологиите, непрекъсваемото захранване (UPS) също се превърна в значителен пазар, където доставчиците на центрове за данни се конкурират. Големи местни и международни играчи в електроразпределителната индустрия, като Huawei, Vertiv, Kehua, ABB, Schneider, имат съответни продуктови оформления в тази област. Постигането на ефективност над 97% сега се счита за "основна операция" в индустрията на UPS от висок клас. Струва си да се отбележи, че при ниски нива на натоварване, ефективността на центъра за данни, използвайки модулни UPS, е надминала тази на захранване с постоянен ток с високо напрежение. Според автора, като се имат предвид тенденциите в технологичното развитие, високочестотните UPS вероятно ще се превърнат в едно от оптималните решения за намаляване на потреблението на енергия и повишаване на ефективността на разпределението на енергия в центъра за данни.

По време на работата на центровете за данни ИТ оборудването генерира значително количество излишна топлина. Използването на термопомпена технология за възстановяване и повторно използване на тази излишна топлина намери много приложения в центровете за данни с обещаващо бъдеще. Грубите оценки показват, че общата възстановима излишна топлина в центровете за данни в северния регион на Китай е приблизително 10 GW, което теоретично поддържа отопление за около 300 милиона квадратни метра сгради. Множество центрове за данни в Китай, включително Qindao Lake Data Center на Alibaba, Tianjin Data Center на Tencent, Chongqing Cloud Computing Base на China Telecom, Beijing Data Center 3 на Wanguo Data и Wulanchabu Cloud Computing Center на UCloud, вече са внедрили технология за възстановяване на топлината, осигуряваща отопление и за двете вътрешните и околните зони на центровете за данни.

Както бе споменато по-рано, охлаждането на центъра за данни съставлява над 20% от общото потребление на енергия. Разполагането на центрове за данни под вода, като се използва температурата на морската вода за разсейване на топлината, генерирана от центъра за данни, може значително да намали потреблението на енергия, допринасяйки за оптимизирането на различни показатели в операциите на центъра за данни.

В Китай HIGHLANDER беше първият, който въведе концепцията за подводни центрове за данни (UDC) и идентифицира три основни предимства на подводните центрове за данни:

Първо, UDC, намиращ се под вода и пълен с инертен газ, елиминира риска от пожар.

Второ, UDC остава дискретен в своето подводно местоположение, което прави невъзможно точното външно локализиране.

Трето, непрекъснатото 24-часово наблюдение на UDC помага ефективно за предотвратяване на потенциални щети и проникване в центъра за данни.

Подводните центрове за данни имат уникални предимства както в енергоспестяването, така и в безопасността. Те обаче са значително повлияни от географски фактори, налагащи близост до морето за строителство. В текущото състояние на мрежовата инфраструктура авторът вярва, че подводните центрове за данни са подходящи предимно за изчисляване на горещи данни, съхраняване на топли-студени данни и обслужване на потребители с изисквания за ниска латентност, като например тези, които се занимават с машинно обучение и рендиране на видео, особено в крайбрежните градове.

В обобщение, за да се намали въздействието на центровете за данни върху околната среда, е необходим разнообразен план. Използването на енергийно ефективно оборудване, възобновяеми енергийни източници и подобряването на начина на използване на ресурсите са ключови стратегии. Чрез прилагането на тези решения центровете за данни могат значително да намалят потреблението на енергия, да подобрят начина си на работа и да покажат, че са посветени на устойчивото развитие. Тъй като вниманието към екологичната отговорност нараства и енергийните разходи нарастват, намаляването на въздействието на центровете за данни върху околната среда вече не е избор, а задължително. Като възприемат всеобхватен подход към устойчивостта, центровете за данни могат да получат икономически и екологични предимства, като служат като модел за други индустрии.