Singaporen kolmivuotinen moratorio uusien datakeskusten perustamiselle päättyi äskettäin, ja kaupunkivaltiolla on nyt tilaisuus näyttää suuntaa siinä, millainen ympäristöystävällinen datakeskus voisi olla.
Tietokeskuksilla on ollut huono maine energianahneina – mutta se ei kerro koko totuutta. Vuonna 2009 yhden petaflopin laskentateho vaati 24 MW:n tehon ja 2 000 neliömetrin tilan. Vuonna 2020 vastaava suorituskyky saavutettiin 200 kW:n teholla ja kahdeksalla telineellä. Viimeisten 15 vuoden aikana palvelinten tehokkuus on parantunut 17-kertaisesti. Samanaikaisesti Singaporessa IT:tä tukeva infrastruktuuri on parantunut keskimääräisestä PUE-arvosta 2,1 nykyiseen PUE-arvoon 1,25. Itse asiassa hyperscalerit eli yhden käyttäjän datakeskukset ovat raportoineet PUE-arvoiksi 1,13–1,17 Singaporessa.
Tietokeskukset ovat keskeinen osa maailmantaloutta ja selkäranka digitaaliselle maailmalle, jossa elämme. Internet ja pilvipalvelut, joihin kaikki tietomme, sähköpostimme, valokuvamme ja videomme tallennetaan, ovat olemassaololtaan riippuvaisia tietokeskuksista, ja ne vaativat valtavan määrän energiaa kaiken dataliikenteen ylläpitämiseen. Dataliikenteen nopea kasvu ei kuitenkaan välttämättä johda energiankulutuksen kasvuun, sillä alalla pyritään parantamaan energiatehokkuutta ja otetaan käyttöön kestäviä tietokeskuksia.
Itse asiassa palvelimien, virtalähteiden, jäähdytyksen ja verkkojen tehostuminen on onnistunut kompensoimaan prosessointitehon, tallennuskapasiteetin ja verkkoliikenteen kasvun. Vuosina 2010–2018 datakeskusten kapasiteetti kasvoi 600 %, internetliikenne kasvoi kertaluokkaa ja tallennuskapasiteetti 25-kertaiseksi. Datakeskusten energiankulutus kasvoi kuitenkin samana aikana vain 6 %, mikä osoittaa, kuinka tärkeää on varmistaa, että yhä useammat datakeskukset siirtyvät kestävän kehityksen tielle.
Mikä on vihreä datakeskus?
Kestävä tai ympäristöystävällinen datakeskus on laitos, jossa hyödynnetään energiatehokasta tekniikkaa ympäristövaikutusten minimoimiseksi samalla, kun se toimii täydellä kapasiteetilla IT-infrastruktuurin ja palvelimien ylläpitämiseksi. Ne on suunniteltu mahdollisimman tehokkaiksi kalustuksen, laitteiden, sijainnin ja infrastruktuurin osalta.
Vaikka alkuinvestoinnit voivat tuntua suurilta, pitkän aikavälin tuotto on huomattava. Ympäristöystävälliset tilat voivat tuoda säästöjä, tarjota työntekijöille terveellisemmän ja viihtyisämmän työympäristön, erottaa organisaatiosi muista ja vahvistaa suhteita paikallisyhteisöihin.
Yleisiä strategioita, joita käytetään ympäristöystävällisissä datakeskuksissa:
- Rakennuksen jalanjäljen minimointi
- Vähäpäästöiset rakennusmateriaalit
- Kestävä maisemasuunnittelu
- Sähkö- ja elektroniikkalaiteromun kierrätys
- Varageneraattorit
- Vaihtoehtoinen energia
- Haihdutusjäähdytys
- Sähköautot
- & Muuta
Kestävien datakeskusten rajojen laajentaminen
Koska maailmassa tuotettavan ja kulutettavan datan määrä kasvaa vuosi vuodelta nopeasti, datakeskusten ylläpitäjien on jatkuvasti pyrittävä pienentämään hiilijalanjälkeään.
Huoli datakeskusten ympäristövaikutuksista on saanut viranomaiset kiinnittämään entistä enemmän huomiota ympäristöystävällisempien datakeskusten rakentamiseen ja energiatehokkaiden datakeskusten asettamiseen etusijalle. Singapore, joka on äskettäin kumonnut rakentamiskieltonsa, on ottanut käyttöön tiukat vaatimukset datakeskusten energiatehokkuudelle. Samoin suuret pilvipalveluntarjoajat pyrkivät jatkuvasti pienentämään hiilijalanjälkeään, ja Google on asettanut tavoitteekseen käyttää puhdasta energiaa datakeskustensa koko energiantarpeen kattamiseen vuoteen 2030 mennessä. Myös Microsoft pyrkii tulemaan hiilinegatiiviseksi, vesipositiiviseksi ja jätteettömäksi yritykseksi vuoteen 2030 mennessä.
Ala pyrkii laajentamaan rajoja energian ja veden käytön sekä IT-kuormituksen osalta.
Ympäristöystävällisten datakeskusten rakentamiseen liittyvät haasteet vaihtelevat kuitenkin alueittain ja resurssien saatavuuden mukaan. Aasiassa esimerkiksi datakeskusten jäähdyttäminen on helpompaa Korean ja Japanin leutoissa ilmastoissa kuin trooppisessa Singaporessa. Noin 37 % tämän kaupunkivaltion datakeskusten kokonaisenergiankulutuksesta kuluu IT-laitteiden jäähdyttämiseen. Jäähdytysarkkitehtuurilla ja -topologialla onkin ratkaiseva merkitys siinä, miten energiatehokkuutta voidaan parantaa merkittävästi. Lämmön poisto vedellä tai ilmalla on mahdollista Singaporessa, mutta se ei olisi yhtä ihanteellinen ratkaisu useissa Aasian maissa, kuten Indonesiassa ja Intiassa, joissa vesipula on keskipitkän ja pitkän aikavälin ongelma.
Singapore on erinomainen lähtökohta, kun tarkastellaan, miten datakeskukset voivat kehittää innovaatioita matkalla kohti kestävää kehitystä. Olen aina kannattanut veden käyttöä ilman sijaan, mutta nyt saattaisi olla oikea hetki tarkastella vaihtoehtoisia menetelmiä. Tämä voisi tarkoittaa ilman talteenottolaitteiden käyttöä tai suoraa ilmanjäähdytystä datakeskuksissa.
Vuonna 2018 pidin esitelmän aiheesta ”Jäähdytysarkkitehtuuri alhaisen PUE-arvon saavuttamiseksi trooppisessa ilmastossa” (katso alla olevat kuvat, joista näkyy Singaporen ilmanlaatu tuolloin). Singaporen ilmanlaatu oli sellainen, että suorajäähdytystä voitiin käyttää. Voisiko nyt olla oikea hetki tarkastella tällaista arkkitehtuuria uudelleen?
Ilmanjäähdytystä tarkasteltaessa on otettava huomioon useita tekijöitä, kuten kyky hallita lämpötilaa, kosteutta ja pölyä sekä kaasumaisia epäpuhtauksia, kuten rikkipitoisia kaasuja, jotta voidaan vähentää kuparin virumista tai hopeametallisoinnin korroosiota pienikokoisissa pintaliitoskomponenteissa. Alla olevista kaavioista näkyy, että Singaporen ilmanlaatu on hyväksyttävien standardien rajoissa. Esim. (ANSI G1: Kaasumaiset ilmassa olevat epäpuhtaudet).
Tietolähde: Singaporen kansallinen ympäristövirasto (NEA) / Tilastovirasto, Singapore
Vaikeista ilmasto-olosuhteista huolimatta Singapore on hyvä esimerkki siitä, miten rajoja voidaan venyttää energiatehokkuuden parantamiseksi ympäristöystävällisissä datakeskuksissa. Singaporen viranomaiset ovat asettaneet vaatimukseksi, että uusien datakeskusten PUE-arvon on oltava enintään 1,3.
IT ja ohjelmistot – Vihreän datakeskuksen kestävän kehityksen etenemissuunnitelma
Vaikka suuri osa tehokkuuden parantamiseen tähtäävistä toimista keskittyy tilajärjestelmiin sekä datakeskusten virransyötön ja jäähdytyksen tehostamiseen, myös IT-laitteiden ja ohjelmistojen tehokkuudessa on runsaasti parantamisen varaa.
Tietotekniikkajärjestelmien ja kiinteistötekniikan järjestelmien välillä vallitsee monimutkainen vuorovaikutus, joka vaikuttaa ratkaisevasti datakeskusten energiatehokkuuteen, ja näiden kahden järjestelmän erillinen käsittely johtaa usein resurssien ylimitoitukseen.
IT-komponenttien osalta palvelimilla on keskeinen rooli datakeskusten energiatehokkuuden kannalta. Tällä hetkellä palvelimien energiatehokkuuteen vaikuttava merkittävin tekijä on prosessorin käyttämättömänä ollessa kulutettu teho. Vaikka on olemassa tekniikoita, joilla prosessorit voidaan siirtää energiaa säästävään lepotilaan, lepotilasta heräämiseen liittyvä viive kysynnän ollessa suurta on haaste, joka on ratkaistava.
Lisäksi innovaatioiden edetessä laitosten, IT-komponenttien ja ohjelmistojen energiatehokkuus ja suorituskyky paranevat jatkuvasti.
Kuten olemme nähneet, vanhojen datakeskusten energiatehokkuuden parantaminen voi olla haastavaa, koska nämä laitokset on alun perin suunniteltu tietyllä tavalla. Suurin haaste onkin varmistaa nykyisten suunnitelmien tulevaisuuden kestävyys, jotta niihin voidaan joustavasti integroida uusia teknologioita, jotka parantavat jatkuvasti datakeskusten tehokkuutta ja johtavat lopulta menestyksekkäiden ympäristöystävällisten datakeskusten syntymiseen.
Yhteiskuntamme ja planeettamme vuoksi tämä on haaste, johon meidän kaikkien on vastattava.