I data center possono salvare il mondo con le energie rinnovabili?

I data center hanno un impatto significativo sul mercato energetico globale. L’attuale consumo globale di data center è superiore al 2% di tutta l’elettricità prodotta e secondo le proiezioni di Greenpeace raggiungerà il 13% della domanda globale di elettricità entro il 2030 [1]. Di conseguenza, la progettazione dei data center si trova in una posizione unica per influenzare positivamente la generazione di energia rinnovabile su scala globale. Grandi operatori del settore come Facebook, Microsoft e Google si sono impegnati a diventare “100% rinnovabili” attraverso un’iniziativa globale di collaborazione chiamata RE100 [2]. Discuteremo: perché passare alle energie rinnovabili, come si è arrivati a questo risultato e dove si trovano i data center rinnovabili?

Le energie rinnovabili sono considerate costose e inefficienti, quindi perché le grandi aziende si impegnano ad acquistare il 100% di energia rinnovabile? La risposta è semplice: ha senso per gli affari in due modi. Il primo è che l’approvvigionamento di energia rinnovabile consente alle aziende di fissare una tariffa fissa sui costi energetici. Questo blocco delle tariffe ha un impatto considerevole sulla stabilizzazione e sulla riduzione dei costi operativi di un data center, perché l’energia è la spesa ricorrente più importante. L’energia rinnovabile può essere bloccata a un prezzo fisso per 10-25 anni [3]. Il secondo è che il cliente lo richiede. Nella ricerca di un fornitore di co-locazione, un grande cliente di servizi di streaming ha richiesto il 100% di energia da fonti rinnovabili nelle sue richieste di offerta [4] nel 2018. Quindi, se l’energia rinnovabile può ridurre le spese operative dell’azienda e aumentare l’attrattiva per i clienti, perché non è più diffusa? Il piano di approvvigionamento energetico di un’azienda si basa sulla disponibilità di energia e sulla posizione del sito. Queste sono le parti più complesse per ottenere il 100% di energia rinnovabile. Un’azienda può approvvigionarsi di energia rinnovabile in due modi: costruendo o stipulando un contratto. Nella prima opzione, un’azienda costruisce in loco un impianto di generazione rinnovabile sotto forma di parco eolico o solare, cella a biogas, ecc. In questo caso, l’azienda è proprietaria della generazione rinnovabile e viene alimentata direttamente da essa. Al contrario, un contratto di acquisto di energia (PPA) e un certificato di energia rinnovabile (REC) sono rapporti contrattuali in cui la generazione rinnovabile non alimenta direttamente il cliente, ma quest’ultimo accetta di acquistare l’energia generata a una tariffa fissa per kWh [3]. I partner devono essere sulla stessa rete elettrica, anche se il cliente non può attingere direttamente all’elettricità generata dalla fonte rinnovabile. Il cliente può ricevere un credito per l’energia rinnovabile da un REC per dimostrare l’acquisto di energia attraverso un PPA. Poiché l’ubicazione dei centri dati spesso non coincide con la posizione ottimale per la generazione di energia rinnovabile, il PPA è una fonte di energia rinnovabile più comune. I PPA permettono di avere una portata geografica più ampia per l’accesso alla generazione di energia rinnovabile e di sfruttare le risorse già operative senza dover costruire fonti dedicate.

Si prevede che la generazione di energia raggiungerà solo il 22,5% dell’approvvigionamento energetico globale nel 2020, rendendo più difficile il raggiungimento del 100% di energie rinnovabili da parte delle aziende. Questa sfida mette in luce una componente nascosta dell’equazione per raggiungere l’energia completamente compensata: l’aumento dell’efficienza energetica e la riduzione del consumo di energia. Per i data center, il parametro principale dell’efficienza energetica è l’efficacia di utilizzo dell’energia (PUE), un valore di rapporto > 1,0 tra l’energia totale consumata e l’energia consumata dalle apparecchiature IT. L’energia totale consumata da un data center, oltre alle apparecchiature IT, è tipicamente costituita da HVAC, illuminazione e fonti di alimentazione di backup. Più basso è il numero di PUE, più efficiente è il funzionamento del data center.

La geografia ha un impatto significativo sul PUE di un data center e sulla quantità di energia rinnovabile disponibile sulla rete locale. Ad esempio, un clima più freddo ridurrà il carico e l’utilizzo del sistema HVAC e si tradurrà in un PUE prossimo a 1. Per quanto riguarda l’accesso alle energie rinnovabili sulla rete, i paesi scandinavi si vantano di avere un’impronta di carbonio per kWh prodotto tra le più basse, con la Norvegia a 8 grammi di CO2/kWh. In confronto, la rete degli Stati Uniti emette in media 489 grammi di CO2/kWh [6]. I centri dati ad alta efficienza energetica e ad alimentazione rinnovabile sono presenti in tutta Europa e in Nord America e dimostrano metodi creativi per raggiungere gli obiettivi delle energie rinnovabili. Nel 2009, il centro dati di Apple a Maiden, nella Carolina del Nord, è stato costruito in un luogo in cui la rete non ha accesso all’energia rinnovabile. La risposta è stata la costruzione di un parco solare da 20 megawatt dall’altra parte della strada per compensare il consumo energetico del centro dati. Grazie a questo e ad altri sforzi simili, Apple ha raggiunto il 100% di energia rinnovabile nel 2013, grazie alla costruzione e ai PPA [10]. Il progetto di Microsoft del 2014 a Cheyenne, nel Wyoming, era un centro dati di prova da 200 kilowatt gestito da una cella a combustibile da 300 kilowatt alimentata dal biogas generato dall’impianto di trattamento delle acque locale. Il progetto ha alimentato il fabbisogno energetico dell’intero centro dati e ha integrato l’alimentazione dell’impianto di trattamento delle acque reflue. Il pacchetto di infrastrutture è stato poi donato alla comunità locale per ulteriori ricerche su soluzioni energetiche pulite a ciclo chiuso [7]. Anche Apple ha utilizzato tecnologie simili alle celle a combustibile per le sue attività. Nel 2017, Microsoft ha raggiunto il 50% di operazioni e centri dati alimentati da fonti rinnovabili e si è impegnata a continuare ad aumentare l’approvvigionamento di energia rinnovabile [11].

Nel 2017, anche Google ha raggiunto il 100% di energia rinnovabile a livello globale per compensare i centri dati e gli uffici. Ha stipulato accordi con generatori per 2,6 gigawatt di energia rinnovabile [8]. In un’operazione specifica ad Hamina, in Finlandia, Google ha raggiunto un impressionante PUE di 1,14 utilizzando acqua di mare naturalmente fredda per il raffreddamento. Il progetto ha anche riutilizzato un vecchio edificio di una cartiera per ridurre l’impatto della costruzione [9]. Il loro centro dati esemplifica la combinazione di riduzione dell’energia attraverso l’utilizzo delle risorse locali e la stipula di contratti PPA per ottenere le compensazioni desiderate.

Il centro dati di Facebook a Lulea, in Svezia, è un esempio di come si possa sfruttare una rete locale rinnovabile e il clima locale per aumentare l’impronta rinnovabile e ridurre il consumo energetico. La rete svedese è composta per l’80% da fonti nucleari e idroelettriche a basse emissioni di carbonio [12]. L’energia idroelettrica ha permesso all’azienda di ridurre il numero di generatori di riserva richiesti nel progetto grazie all’elevata affidabilità dell’energia. Inoltre, hanno ridotto il PUE a 1,07 grazie al free-cooling che utilizza l’aria e l’acqua naturalmente fredde. La rete svedese ha un’impronta di carbonio di 13 g CO2/kWh [6], inferiore a quella di molti altri Paesi. Ad oggi, Facebook ha compensato le sue operazioni con circa il 50% di fonti di energia rinnovabile [10].

Esistono diverse organizzazioni che cercano di identificare e mettere in contatto la generazione con i clienti. Ne sono un esempio Renewable Energy Buyers Alliance (REBA) e Bitpower. Questi broker aiutano ad aumentare la consapevolezza, a ridurre la complessità e a mantenere un registro delle nuove offerte per mettere in contatto produttori e clienti [4].

Un offset di energia completamente rinnovabile è possibile per il settore dei data center; tuttavia, richiede una riflessione strategica e investimenti. Richiede un’accurata pianificazione dell’ubicazione per costruire dove le risorse rinnovabili sono disponibili e un significativo investimento di capitale in progetti efficaci ed efficienti dal punto di vista energetico. Gli esempi sopra citati dimostrano la possibilità di efficienza energetica, l’uso di nuove tecnologie e l’impegno verso le fonti di energia rinnovabile anche quando non è conveniente. Il futuro si prospetta roseo per l’aumento delle energie rinnovabili nel settore dei data center, guidato dagli operatori più importanti, e CAI è orgogliosa di aiutare i clienti a raggiungere i loro obiettivi in materia di energie rinnovabili. Per maggiori informazioni, visita la pagina dedicata al Data Center Commissioning e contatta il nostro Global Director of Building Commissioning, Niall Killeen(niall.killeen@cagents.com), per discutere del tuo prossimo progetto!

Informazioni sull’autore:

Ann Schneider vanta un’esperienza di 2,5 anni come ingegnere e project manager di progetti di costruzione nell’industria petrolifera e del gas. La sua esperienza ingegneristica comprende revisioni di progetti, supporto operativo per strutture esistenti e analisi idraulica dei sistemi. Prima di entrare nell’industria petrolifera e del gas, Ann ha lavorato come stagista per un’azienda elettrica.