CUE (اثربخشی استفاده از کربن) برای مراکز داده به چه معناست

رشد سریع تحول دیجیتال در صنایع مختلف، همراه با کاربرد گسترده فناوری های جدید مانند 5G، هوش مصنوعی و اینترنت اشیا، داده های بسیار بیشتری را در جامعه ایجاد کرده است. مراکز داده، به عنوان پایگاه دیجیتالی برای نحوه عملکرد سیستم های اطلاعاتی در صنایع مختلف، به زیرساخت های حیاتی ضروری در چشم انداز اقتصادی و اجتماعی تبدیل شده اند و نقش مهمی در توسعه اقتصاد دیجیتال ایفا می کنند. با این حال، مراکز داده انرژی زیادی مصرف می کنند و انتشارات زیادی ایجاد می کنند. برای مقابله با این موضوع، ما به اقدامات خوبی برای کاهش انتشار گازهای گلخانه ای و اینکه ببینیم چقدر پایدار هستند نیاز داریم. اینجاست که معیار اثربخشی مصرف کربن (CUE) وارد می شود.

شبکه سبزمتریک اثربخشی مصرف کربن (CUE) را در سال 2010 برای تعیین میزان انتشار گازهای گلخانه ای (GHG) به ازای واحد مصرف انرژی فناوری اطلاعات در مراکز داده معرفی کرد. این به بخشی از ISO/IEC 30134-8 برای ارزیابی پایداری مراکز داده از نظر انتشار کربن تبدیل شده است. CUE مشابه شدت کربن است، با در نظر گرفتن هر دو انتشار Scope 1 و Scope 2، اما تقسیم بر بار IT، شبیه به اثربخشی مصرف انرژی (PUE). این معیار روشی موثر برای اندازه گیری ردپای کربن مراکز داده و ارزیابی پایداری آنها در انتشار کربن ارائه می دهد.

برای محاسبه CUE هنگام استفاده از برق شبکه، انتشار کربن می‌تواند بر اساس داده‌های دولتی منتشر شده برای آن منطقه باشد. هنگام استفاده از برق تولید شده در محل، در حالت ایده آل، باید از داده های انتشار واقعی از کنتورهای محلی استفاده شود. با این حال، همچنین می‌توان از داده‌های انتشار و منبع سوخت از سازنده ژنراتور برای محاسبات استفاده کرد.

برای محاسبه CUE فرمول به صورت زیر است.

نسبت CUE کمتر نشان دهنده ردپای کربن کمتر است که نشان دهنده کارایی مصرف کربن بالاتر در مراکز داده است. مقدار CUE ایده آل {{0}}.0 است، که نشان دهنده عدم انتشار کربن در طول عملیات مرکز داده است.

توجه به این نکته ضروری است که CUE بر اساس منابع انرژی که مراکز داده به آنها متکی هستند، به طور قابل توجهی متفاوت است. مراکز داده ای که از منابع انرژی تجدیدپذیر تغذیه می شوند، در مقایسه با مراکزی که به انرژی سوخت فسیلی متکی هستند، عموما CUE کمتری دارند، حتی با همان PUE.

در سال 2021، چین مفاهیم "اوج کربن" و "خنثی بودن کربن" را در گزارش کار دولت خود معرفی کرد. هدف اوج گیری کربن دستیابی به یک فلات در انتشار دی اکسید کربن تا سال 2030 است که پس از رسیدن به اوج خود به تدریج کاهش می یابد. بی‌طرفی کربن شامل خنثی کردن دی اکسید کربن تولید شده در فرآیند تولید از طریق اقداماتی مانند جنگل‌کاری و حفظ انرژی، دستیابی به "انتشار صفر" دی اکسید کربن است. در راستای تلاش‌های جهانی برای مبارزه با تغییرات آب‌وهوایی و استراتژی «کربن دوگانه» چین، صنعت مرکز داده به طور مستمر سطوح بهره‌وری انرژی را بهبود می‌بخشد، استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر را افزایش می‌دهد و در تلاش برای دستیابی به بی‌طرفی کربن در اولین فرصت است.

همانطور که فن آوری های خنک کننده مایع بالغ می شوند، روش های مختلف خنک کننده مایع مانند خنک کننده غوطه وری، خنک کننده مایع صفحه سرد و خنک کننده مایع اسپری به طور فزاینده ای در مراکز داده استفاده می شود. فراتر از خنک کننده مایع، روش های خنک کننده مرکز داده در سال های اخیر متنوع شده است. روش های خنک کننده نوظهور مانند خنک کننده تبخیری غیر مستقیم و چیلرهای شناور مغناطیسی گزینه های جدیدی را ارائه می دهند. ترکیب چندین روش خنک کننده در مراکز داده رایج شده است.

کارایی منابع تغذیه اضطراری (UPS) همچنین به بازاری قابل توجه برای فروشندگان توزیع برق مرکز داده تبدیل شده است. یو پی اس با راندمان بالا با راندمان بیش از 97 درصد استاندارد در نظر گرفته می شود. یو پی اس ماژولار در نرخ بار کم از منبع تغذیه جریان مستقیم ولتاژ بالا در راندمان مرکز داده پیشی گرفته است که نشان دهنده پتانسیل UPS با فرکانس بالا برای تبدیل شدن به یکی از راه حل های بهینه برای بهره وری انرژی در توزیع برق مرکز داده است.

در عین حال، با توسعه مداوم فناوری، منبع تغذیه بدون وقفه (UPS) نیز به بازار مهمی تبدیل شده است که در آن ارائه دهندگان توزیع برق مرکز داده با یکدیگر رقابت می کنند. بازیگران اصلی داخلی و بین المللی در صنعت توزیع نیروی برق مانند Huawei، Vertiv، Kehua، ABB، Schneider دارای طرح بندی محصولات مربوطه در این زمینه هستند. دستیابی به راندمان بیش از 97٪ در حال حاضر یک "عملیات اساسی" در صنعت UPS پیشرفته محسوب می شود. شایان ذکر است که در نرخ بارگذاری پایین، راندمان مرکز داده با استفاده از UPS مدولار از منبع تغذیه جریان مستقیم ولتاژ بالا پیشی گرفته است. از نظر نگارنده، با توجه به روند توسعه فناوری، یو پی اس با فرکانس بالا احتمالا به یکی از راه حل های بهینه برای کاهش مصرف انرژی و افزایش کارایی در توزیع برق مرکز داده تبدیل خواهد شد.

در طول فعالیت مراکز داده، تجهیزات فناوری اطلاعات مقدار قابل توجهی گرمای اضافی تولید می کنند. استفاده از فناوری پمپ حرارتی برای بازیابی و استفاده مجدد از این گرمای اضافی، کاربردهای زیادی در مراکز داده پیدا کرده است که آینده ای امیدوارکننده دارد. تخمین های تقریبی نشان می دهد که کل گرمای اضافی قابل بازیافت در مراکز داده در منطقه شمالی چین تقریباً 10 گیگاوات است که از نظر تئوری گرمایش حدود 300 میلیون متر مربع ساختمان را پشتیبانی می کند. مراکز داده متعددی در چین، از جمله مرکز داده دریاچه Qindao Alibaba، مرکز داده Tianjin Tencent، پایگاه محاسبات ابری Chongqing شرکت China Telecom، مرکز داده پکن 3 Wanguo Data، و مرکز محاسبات ابری Wulanchabu UCloud، قبلاً فناوری بازیابی گرما را برای هر دو پیاده‌سازی کرده‌اند. مناطق داخلی و اطراف مراکز داده

همانطور که قبلا ذکر شد، خنک کننده مرکز داده بیش از 20٪ از کل مصرف انرژی را تشکیل می دهد. استقرار مراکز داده در زیر آب، با استفاده از دمای آب دریا برای دفع گرمای تولید شده توسط مرکز داده، می تواند مصرف انرژی را به میزان قابل توجهی کاهش دهد و به بهینه سازی شاخص های مختلف در عملیات مرکز داده کمک کند.

در چین، HIGHLANDER اولین کسی بود که مفهوم مراکز داده زیر آب (UDC) را معرفی کرد و سه مزیت عمده مراکز داده زیر آب را شناسایی کرد:

اول اینکه UDC در زیر آب قرار گرفته و با گاز بی اثر پر شده است، خطر آتش سوزی را از بین می برد.

دوم، UDC در مکان زیر آب خود محتاطانه باقی می ماند و محلی سازی دقیق خارجی را غیرممکن می کند.

سوم، نظارت مداوم 24-ساعته UDC به جلوگیری از آسیب احتمالی و نفوذ به مرکز داده کمک می‌کند.

مراکز داده زیر آب دارای مزایای منحصر به فردی در حفظ انرژی و ایمنی هستند. با این حال، آنها به طور قابل توجهی تحت تأثیر عوامل جغرافیایی هستند و برای ساخت و ساز نیاز به نزدیکی به دریا دارند. در وضعیت فعلی زیرساخت شبکه، نویسنده بر این باور است که مراکز داده زیر آب در درجه اول برای محاسبه داده‌های داغ، ذخیره داده‌های سرد و گرم، و خدمات رسانی به کاربرانی که نیازمندی‌های تأخیر کم هستند، مانند کسانی که در یادگیری ماشینی و رندر ویدیویی مشغولند، مناسب هستند. در شهرهای ساحلی

به طور خلاصه، برای کاهش تأثیر مراکز داده بر محیط زیست، به یک برنامه متنوع نیاز است. استفاده از تجهیزات کارآمد انرژی، منابع انرژی تجدیدپذیر و بهبود نحوه استفاده از منابع، استراتژی های بسیار مهمی هستند. با استفاده از این راه حل ها، مراکز داده می توانند تا حد زیادی مصرف انرژی را کاهش دهند، نحوه عملکرد خود را بهبود بخشند و نشان دهند که به پایداری اختصاص دارند. با افزایش توجه به مسئولیت زیست محیطی و افزایش هزینه های انرژی، کاهش اثرات زیست محیطی مراکز داده دیگر یک انتخاب نیست، بلکه یک الزام است. با اتخاذ رویکردی فراگیر برای پایداری، مراکز داده می توانند مزایای اقتصادی و زیست محیطی را به دست آورند و به عنوان الگویی برای سایر صنایع عمل کنند.