Cosa significa CUE (Carbon Usage Effectiveness) per i data center

La rapida crescita della trasformazione digitale in vari settori, unita all’applicazione diffusa di nuove tecnologie come il 5G, l’intelligenza artificiale e l’Internet delle cose, ha prodotto molti più dati nella società. I data center, che fungono da base digitale per il funzionamento dei sistemi informativi in ​​diversi settori, sono diventati infrastrutture critiche indispensabili nel panorama economico e sociale, svolgendo un ruolo cruciale nello sviluppo dell’economia digitale. Tuttavia, i data center utilizzano molta energia e creano molte emissioni. Per affrontare questo problema, abbiamo bisogno di buone misure per ridurre le emissioni e vedere quanto siano sostenibili. È qui che entra in gioco la metrica CUE (Carbon Usage Effectiveness).

La griglia verdeha introdotto la metrica Carbon Usage Effectiveness (CUE) nel 2010 per calcolare le emissioni di gas serra (GHG) per unità di consumo energetico IT nei data center. È entrato a far parte dell'ISO/IEC 30134-8 per valutare la sostenibilità dei data center in termini di emissioni di carbonio. Il CUE è analogo all'intensità di carbonio, considerando le emissioni sia dell'Ambito 1 che dell'Ambito 2 ma divise per il carico IT, in modo simile all'efficacia di utilizzo dell'energia (PUE). La metrica fornisce un modo efficace per misurare l'impronta di carbonio dei data center e valutare la loro sostenibilità nelle emissioni di carbonio.

Per calcolare il CUE quando si utilizza l’elettricità della rete, le emissioni di carbonio possono basarsi sui dati governativi pubblicati per quella regione. Quando si utilizza l’energia generata in loco, idealmente si dovrebbero utilizzare i dati effettivi sulle emissioni provenienti dai contatori locali. Tuttavia, per i calcoli è anche possibile utilizzare i dati sulle emissioni e sulla fonte di carburante del produttore del generatore.

Per calcolare il CUE, la formula è la seguente.

Un rapporto CUE inferiore indica un’impronta di carbonio inferiore, indicando una maggiore efficienza nell’utilizzo del carbonio nei data center. Il valore CUE ideale è {{0}}.0, che indica l'assenza di emissioni di carbonio durante le operazioni del data center.

È fondamentale notare che il CUE varia in modo significativo in base alle fonti energetiche su cui fanno affidamento i data center. I data center alimentati da fonti di energia rinnovabile generalmente hanno un CUE inferiore, anche a parità di PUE, rispetto a quelli che si basano sull'energia da combustibili fossili.

Nel 2021, la Cina ha introdotto i concetti di “carbon peaking” e “carbon neutrality” nel suo rapporto di lavoro del governo. Il carbon peaking mira a raggiungere un plateau nelle emissioni di anidride carbonica entro il 2030, diminuendo gradualmente dopo aver raggiunto il picco. La neutralità del carbonio implica la compensazione dell’anidride carbonica prodotta nel processo produttivo attraverso misure come il rimboschimento e il risparmio energetico, ottenendo “emissioni zero” di anidride carbonica. In linea con gli sforzi globali per combattere il cambiamento climatico e la strategia cinese del “doppio carbonio”, l’industria dei data center sta migliorando continuamente i livelli di efficienza energetica, aumentando l’uso di energia rinnovabile e cercando di raggiungere al più presto la neutralità del carbonio.

Con l'evoluzione delle tecnologie di raffreddamento a liquido, nei data center vengono applicati sempre più spesso vari metodi di raffreddamento a liquido, come il raffreddamento a immersione, il raffreddamento a liquido con piastra fredda e il raffreddamento a liquido a spruzzo. Oltre al raffreddamento a liquido, negli ultimi anni i metodi di raffreddamento dei data center si sono diversificati. I metodi di raffreddamento emergenti come il raffreddamento evaporativo indiretto e i refrigeratori a levitazione magnetica offrono nuove opzioni. La combinazione di più metodi di raffreddamento è diventata comune nei data center.

Anche l'efficienza dei gruppi di continuità (UPS) è diventata un mercato importante per i fornitori di distribuzione di energia nei data center. L'UPS ad alta efficienza, con efficienza superiore al 97%, è considerato standard. Gli UPS modulari a basse velocità di carico hanno superato l'alimentazione in corrente continua ad alta tensione nell'efficienza dei data center, indicando il potenziale per gli UPS ad alta frequenza di diventare una delle soluzioni ottimali per l'efficienza energetica nella distribuzione dell'alimentazione dei data center.

Allo stesso tempo, con il continuo sviluppo della tecnologia, anche i gruppi di continuità (UPS) sono diventati un mercato significativo in cui competono i fornitori di distribuzione di energia dei data center. I principali attori nazionali e internazionali nel settore della distribuzione di energia, come Huawei, Vertiv, Kehua, ABB, Schneider, hanno layout di prodotto corrispondenti in questo campo. Raggiungere un'efficienza superiore al 97% è ormai considerata una "operazione di base" nel settore degli UPS di fascia alta. Vale la pena notare che, a bassi tassi di carico, l'efficienza del data center che utilizza UPS modulari ha superato quella dell'alimentazione in corrente continua ad alta tensione. Secondo l'autore, considerando le tendenze dello sviluppo tecnologico, gli UPS ad alta frequenza diventeranno probabilmente una delle soluzioni ottimali per ridurre il consumo energetico e aumentare l'efficienza nella distribuzione dell'energia nei data center.

Durante il funzionamento dei data center, le apparecchiature IT generano una notevole quantità di calore in eccesso. L'utilizzo della tecnologia delle pompe di calore per recuperare e riutilizzare il calore in eccesso ha trovato molte applicazioni nei data center, con un futuro promettente. Stime approssimative indicano che il calore in eccesso recuperabile totale nei data center nella regione settentrionale della Cina è di circa 10 GW, supportando teoricamente il riscaldamento di circa 300 milioni di metri quadrati di edifici. Numerosi data center in Cina, tra cui il Qindao Lake Data Center di Alibaba, il Tianjin Data Center di Tencent, il Chongqing Cloud Computing Base di China Telecom, il Beijing Data Center 3 di Wanguo Data e il Wulanchabu Cloud Computing Center di UCloud, hanno già implementato la tecnologia di recupero del calore, fornendo riscaldamento ad entrambi le aree interne e circostanti i data center.

Come accennato in precedenza, il raffreddamento dei data center costituisce oltre il 20% del consumo energetico complessivo. L'implementazione di data center sott'acqua, utilizzando la temperatura dell'acqua di mare per dissipare il calore generato dal data center, potrebbe ridurre significativamente il consumo energetico, contribuendo all'ottimizzazione di vari indicatori nelle operazioni del data center.

In Cina, HIGHLANDER è stata la prima a introdurre il concetto di Underwater Data Center (UDC) e ha identificato tre principali vantaggi dei data center subacquei:

Innanzitutto, l'UDC, essendo situato sott'acqua e riempito di gas inerte, elimina il rischio di incendio.

In secondo luogo, l’UDC rimane discreto nella sua posizione subacquea, rendendo impossibile una precisa localizzazione esterna.

In terzo luogo, il monitoraggio continuo 24-ora dell'UDC aiuta a prevenire efficacemente potenziali danni e infiltrazioni nel data center.

I data center subacquei presentano vantaggi unici sia in termini di risparmio energetico che di sicurezza. Tuttavia, sono significativamente influenzati da fattori geografici, che richiedono la vicinanza al mare per la costruzione. Nello stato attuale dell'infrastruttura di rete, l'autore ritiene che i data center sottomarini siano adatti principalmente per il calcolo di dati caldi, l'archiviazione di dati caldo-freddo e per servire gli utenti con requisiti di bassa latenza, come quelli impegnati nell'apprendimento automatico e nel rendering video, in particolare nelle città costiere.

In sintesi, per ridurre l’impatto dei data center sull’ambiente, è necessario un piano diversificato. L’utilizzo di attrezzature ad alta efficienza energetica, fonti di energia rinnovabile e il miglioramento del modo in cui vengono utilizzate le risorse sono strategie cruciali. Applicando queste soluzioni, i data center possono ridurre notevolmente il consumo di energia, migliorare il modo in cui operano e dimostrare il loro impegno verso la sostenibilità. Con la crescente attenzione alla responsabilità ambientale e l'aumento delle spese energetiche, ridurre l'impatto ambientale dei data center non è più una scelta ma un dovere. Adottando un approccio onnicomprensivo alla sostenibilità, i data center possono ottenere vantaggi economici e ambientali, fungendo da modello per altri settori.