Τα κέντρα δεδομένων έχουν σημαντικό αντίκτυπο στην παγκόσμια αγορά ενέργειας. Η τρέχουσα παγκόσμια κατανάλωση των κέντρων δεδομένων υπερβαίνει το 2% του συνόλου της παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας και σύμφωνα με τις προβλέψεις της Greenpeace θα φτάσει το 13% της παγκόσμιας ζήτησης ηλεκτρικής ενέργειας έως το 2030 [1]. Κατά συνέπεια, ο σχεδιασμός των κέντρων δεδομένων είναι σε μοναδική θέση να επηρεάσει θετικά την παραγωγή ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές σε παγκόσμια κλίμακα. Μεγάλοι παίκτες του κλάδου, όπως το Facebook, η Microsoft και η Google, έχουν δεσμευτεί να γίνουν “100% ανανεώσιμοι” μέσω μιας συνεργατικής παγκόσμιας πρωτοβουλίας που ονομάζεται RE100 [2]. Θα συζητήσουμε: γιατί να πάμε σε ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, πώς επιτεύχθηκε και πού βρίσκονται τα ανανεώσιμα κέντρα δεδομένων;
Οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας θεωρούνται ακριβές και αναποτελεσματικές, οπότε γιατί οι μεγάλες εταιρείες αναλαμβάνουν δεσμεύσεις όπως η προμήθεια ενέργειας από 100% ανανεώσιμες πηγές; Η απλή απάντηση: έχει επιχειρηματικό νόημα με δύο τρόπους. Ο πρώτος είναι ότι η προμήθεια ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές επιτρέπει στις εταιρείες να θέτουν ένα σταθερό χρονοδιάγραμμα για το ενεργειακό κόστος. Αυτό το κλείδωμα των τιμών έχει σημαντικό αντίκτυπο στη σταθεροποίηση και τη μείωση του λειτουργικού κόστους ενός κέντρου δεδομένων, επειδή η ενέργεια είναι το μεγαλύτερο επαναλαμβανόμενο έξοδο. Η ανανεώσιμη ενέργεια μπορεί να κλειδώσει σε σταθερή τιμή για 10-25 χρόνια [3]. Το δεύτερο είναι ότι το απαιτεί ο πελάτης. Κατά την αναζήτηση παρόχου συνεγκατάστασης, ένας μεγάλος πελάτης υπηρεσιών streaming απαίτησε 100% ενέργεια από ανανεώσιμες πηγές στις αιτήσεις υποβολής προτάσεων [4] το 2018. Επομένως, όταν η ανανεώσιμη ενέργεια μπορεί να μειώσει τα λειτουργικά έξοδα των εταιρειών σας και να αυξήσει την ελκυστικότητά σας στους πελάτες, γιατί δεν είναι πιο διαδεδομένη; Το σχέδιο προμήθειας ενέργειας μιας εταιρείας βασίζεται στη διαθεσιμότητα της παραγωγής και στη θέση της εγκατάστασης. Αυτά είναι τα πολύπλοκα μέρη της επιτυχούς μετατροπής σε 100% ανανεώσιμη πηγή ενέργειας. Μια εταιρεία μπορεί να προμηθεύεται ενέργεια από ανανεώσιμες πηγές με δύο τρόπους: να κατασκευάσει ή να συνάψει συμβόλαιο. Στην πρώτη επιλογή, μια εταιρεία κατασκευάζει επιτόπια παραγωγή ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές με τη μορφή αιολικού ή ηλιακού πάρκου, κυψέλης καυσίμου βιοαερίου κ.λπ. Στην περίπτωση αυτή, η εταιρεία κατέχει την ανανεώσιμη παραγωγή και τροφοδοτείται απευθείας από αυτήν. Αντίθετα, η συμφωνία αγοράς ηλεκτρικής ενέργειας (PPA) και το πιστοποιητικό ανανεώσιμης ενέργειας (REC) είναι συμβατικές σχέσεις όπου η ανανεώσιμη παραγωγή δεν τροφοδοτεί απευθείας τον πελάτη, αλλά ο πελάτης συμφωνεί να αγοράσει την παραγόμενη ενέργεια σε σταθερή τιμή ανά kWh [3]. Οι εταίροι πρέπει να βρίσκονται στο ίδιο δίκτυο, αν και ο πελάτης δεν μπορεί να αντλεί απευθείας την ηλεκτρική ενέργεια που παράγεται από την ανανεώσιμη πηγή. Ο πελάτης μπορεί να λάβει πίστωση για την ανανεώσιμη ενέργειά του με ένα REC για να αποδείξει την αγορά ενέργειας μέσω ΜΠΣ. Επειδή η τοποθεσία των κέντρων δεδομένων δεν είναι συχνά η ίδια τοποθεσία με τη βέλτιστη παραγωγή ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές, ο ΜΠΣ είναι μια πιο συνηθισμένη πηγή ανανεώσιμης ενέργειας. Οι ΜΠΣ επιτρέπουν μια ευρύτερη γεωγραφική εμβέλεια για πρόσβαση στην παραγωγή ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές, καθώς και την αξιοποίηση των ήδη λειτουργικών περιουσιακών στοιχείων χωρίς να χρειάζεται να κατασκευαστούν ειδικές πηγές.
Η παραγωγή αναμένεται να φθάσει μόνο το 22,5% της παγκόσμιας ενεργειακής προσφοράς το 2020, καθιστώντας την επίτευξη του 100% των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας από τις εταιρείες πιο δύσκολη. Η πρόκληση αυτή αποκαλύπτει ένα κρυφό συστατικό της εξίσωσης για την επίτευξη πλήρως αντισταθμισμένης ενέργειας: την αύξηση της ενεργειακής απόδοσης και τη μείωση της κατανάλωσης ενέργειας. Για τα κέντρα δεδομένων, η πρωταρχική μέτρηση της ενεργειακής απόδοσης αναφέρεται ως αποτελεσματικότητα χρήσης ισχύος (PUE), μια τιμή αναλογίας > 1,0 της συνολικής καταναλισκόμενης ισχύος έναντι της ισχύος που καταναλώνεται από τον εξοπλισμό πληροφορικής. Η συνολική ισχύς που καταναλώνεται από ένα κέντρο δεδομένων εκτός από τον εξοπλισμό πληροφορικής είναι συνήθως η HVAC, ο φωτισμός και οι εφεδρικές πηγές ενέργειας. Όσο χαμηλότερος είναι ο αριθμός PUE, τόσο πιο αποδοτικά λειτουργεί το κέντρο δεδομένων.
Η γεωγραφία έχει σημαντικό αντίκτυπο στην PUE ενός κέντρου δεδομένων και στην ποσότητα ανανεώσιμης ενέργειας που είναι διαθέσιμη στο τοπικό δίκτυο. Για παράδειγμα, ένα ψυχρότερο κλίμα θα μειώσει το φορτίο και τη χρήση του συστήματος HVAC και θα οδηγήσει σε PUE πιο κοντά στο 1. Όσον αφορά την πρόσβαση των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας στο δίκτυο, οι σκανδιναβικές χώρες διαφημίζονται ως χώρες με το χαμηλότερο αποτύπωμα άνθρακα ανά παραγόμενη kWh, με τη Νορβηγία να έχει 8 γραμμάρια CO2/kWh. Συγκριτικά, το δίκτυο στις Ηνωμένες Πολιτείες εκπέμπει κατά μέσο όρο 489 γραμμάρια CO2/kWh [6]. Ενεργειακά αποδοτικά και τροφοδοτούμενα με ανανεώσιμη ενέργεια κέντρα δεδομένων παρατηρούνται σε όλη την Ευρώπη και τη Βόρεια Αμερική, επιδεικνύοντας δημιουργικές μεθόδους για την επίτευξη των στόχων των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Το 2009, το κέντρο δεδομένων της Apple στο Maiden της Βόρειας Καρολίνας κατασκευάστηκε εκεί όπου δεν υπάρχει πρόσβαση από το δίκτυο σε ανανεώσιμη ενέργεια. Η απάντησή τους: κατασκεύασαν ένα ηλιακό πάρκο 20 μεγαβάτ απέναντι από το δρόμο για να αντισταθμίσουν την ενεργειακή κατανάλωση του κέντρου δεδομένων. Μέσω αυτής και άλλων παρόμοιων προσπαθειών, η Apple έφτασε έκτοτε το 2013 σε λειτουργία με 100% ανανεώσιμη ενέργεια μέσω κατασκευής και PPA [10]. Η κατασκευή της Microsoft το 2014 στο Cheyenne του Wyoming ήταν ένα κέντρο δεδομένων 200 κιλοβάτ που λειτουργούσε με μια κυψέλη καυσίμου 300 κιλοβάτ που τροφοδοτούνταν από βιοαέριο που παράγεται από την τοπική μονάδα επεξεργασίας νερού. Ο σχεδιασμός τροφοδοτούσε τόσο τις ανάγκες ολόκληρου του κέντρου δεδομένων σε ηλεκτρική ενέργεια όσο και τη συμπληρωματική τροφοδοσία της μονάδας επεξεργασίας λυμάτων. Το πακέτο υποδομών δωρήθηκε αργότερα στην τοπική κοινότητα για περαιτέρω έρευνα σχετικά με λύσεις καθαρής ενέργειας κλειστού κυκλώματος [7]. Η Apple έχει επίσης χρησιμοποιήσει παρόμοιες τεχνολογίες κυψελών καυσίμου στις δραστηριότητές της. Το 2017, η Microsoft έφθασε το 50% των λειτουργιών και των κέντρων δεδομένων που τροφοδοτούνται με ανανεώσιμη ενέργεια και έχει δεσμευτεί να συνεχίσει να αυξάνει τις πηγές ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές [11].
Το 2017, η Google πέτυχε επίσης 100% ανανεώσιμη ενέργεια σε παγκόσμιο επίπεδο για την αντιστάθμιση των κέντρων δεδομένων και των γραφείων. Έχουν συνάψει συμφωνίες με παραγωγούς για 2,6 γιγαβάτ ανανεώσιμης ενέργειας [8]. Σε μια συγκεκριμένη λειτουργία στο Hamina της Φινλανδίας, η Google πέτυχε εντυπωσιακό PUE 1,14 χρησιμοποιώντας φυσικά κρύο θαλασσινό νερό για νερό ψύξης. Ο σχεδιασμός επαναχρησιμοποίησε επίσης ένα παλιό κτίριο χαρτοβιομηχανίας για να μειωθούν οι επιπτώσεις της κατασκευής [9]. Το κέντρο δεδομένων τους αποτελεί παράδειγμα του συνδυασμού της μείωσης της ενέργειας με τη χρήση των τοπικών πόρων καθώς και της σύναψης συμβάσεων PPA για την επίτευξη των επιθυμητών αντισταθμίσεων.
Το κέντρο δεδομένων του Facebook στη Λουλέα της Σουηδίας είναι ένα παράδειγμα αξιοποίησης του τοπικού δικτύου ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και του τοπικού κλίματος για την αύξηση του αποτυπώματος των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και τη μείωση της χρήσης ενέργειας. Το δίκτυο της Σουηδίας αποτελείται κατά 80% από πυρηνικές και υδροηλεκτρικές πηγές χαμηλών εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα [12]. Η υδροηλεκτρική ενέργεια επέτρεψε στη λειτουργία τους να μειώσει τον αριθμό των εφεδρικών γεννητριών που απαιτούνται στο σχεδιασμό λόγω της υψηλής αξιοπιστίας της ισχύος. Επιπλέον, μείωσαν το PUE τους στο 1,07 με ελεύθερη ψύξη χρησιμοποιώντας τον φυσικά δροσερό αέρα και το νερό. Το εγγενές σουηδικό δίκτυο έχει αποτύπωμα άνθρακα 13 g CO2/kWh [6], το οποίο είναι χαμηλότερο από τις περισσότερες άλλες χώρες. Μέχρι σήμερα, το Facebook έχει αντισταθμίσει τις δραστηριότητές του με περίπου 50% ανανεώσιμες πηγές ενέργειας [10].
Υπάρχουν διάφοροι οργανισμοί που προσπαθούν να εντοπίσουν και να συνδέσουν τη γενιά με τους πελάτες. Παραδείγματα είναι η Συμμαχία Αγοραστών Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας (REBA) και η Bitpower. Αυτοί οι μεσίτες βοηθούν στην αύξηση της ευαισθητοποίησης, στη μείωση της πολυπλοκότητας και στη διατήρηση ενός αρχείου νέων συμφωνιών για τη σύνδεση παραγωγών και πελατών [4].
Η αντιστάθμιση της ενέργειας από πλήρως ανανεώσιμες πηγές είναι δυνατή για τη βιομηχανία κέντρων δεδομένων- ωστόσο, χρειάζεται στρατηγική σκέψη και επενδύσεις. Απαιτείται ακριβής σχεδιασμός της τοποθεσίας για την κατασκευή εκεί όπου υπάρχουν διαθέσιμες ανανεώσιμες πηγές και σημαντικές επενδύσεις κεφαλαίου σε αποτελεσματικούς, ενεργειακά αποδοτικούς σχεδιασμούς. Τα παραπάνω παραδείγματα αποδεικνύουν τη δυνατότητα ενεργειακής απόδοσης, χρήσης νέων τεχνολογιών και δέσμευσης στις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας ακόμη και όταν δεν είναι βολικό. Το μέλλον φαίνεται λαμπρό για την αύξηση των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας στον κλάδο των κέντρων δεδομένων με επικεφαλής τους πιο σημαντικούς παίκτες και η CAI είναι υπερήφανη που βοηθά τους πελάτες της να επιτύχουν τους στόχους τους για τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Επισκεφθείτε τη σελίδα μας Data Center Commissioning για περισσότερες πληροφορίες και επικοινωνήστε με τον Παγκόσμιο Διευθυντή μας Building Commissioning, Niall Killeen(niall.killeen@cagents.com), για να συζητήσετε το επόμενο έργο σας!
Σχετικά με τον συγγραφέα:
Η Ann Schneider διαθέτει 2,5 χρόνια εμπειρίας ως Μηχανικός Έργων και Διαχειριστής Έργων σε κατασκευαστικά έργα στη βιομηχανία πετρελαίου και φυσικού αερίου. Η εμπειρία της ως μηχανικός περιλαμβάνει αναθεωρήσεις σχεδιασμού, λειτουργική υποστήριξη υφιστάμενων εγκαταστάσεων και υδραυλική ανάλυση συστημάτων. Πριν από τη βιομηχανία πετρελαίου και φυσικού αερίου, η Ann εργάστηκε ως ασκούμενη σε εταιρεία ηλεκτρικής ενέργειας.
Σύνδεσμοι:
[3] https://www.seia.org/research-resources/solar-power-purchase-agreements
[4] https://datacenterfrontier.com/renewable-energy-data-center-industry/
[5] https://e360.yale.edu/features/energy-hogs-can-huge-data-centers-be-made-more-efficient
[6] http://www.compareyourcountry.org/climate-policies?cr=oecd&lg=en&page=2
[9] https://www.greenbiz.com/article/12-green-data-centers-worth-emulating-apple-verne