ماذا يعني CUE (فعالية استخدام الكربون) لمراكز البيانات

لقد أدى النمو السريع للتحول الرقمي عبر مختلف الصناعات، إلى جانب التطبيق الواسع النطاق للتقنيات الجديدة مثل الجيل الخامس والذكاء الاصطناعي وإنترنت الأشياء، إلى توفير المزيد من البيانات في المجتمع. أصبحت مراكز البيانات، التي تعمل كقاعدة رقمية لكيفية عمل أنظمة المعلومات في مختلف الصناعات، بنية تحتية حيوية لا غنى عنها في المشهد الاقتصادي والاجتماعي، وتلعب دورًا حاسمًا في تطوير الاقتصاد الرقمي. ومع ذلك، تستخدم مراكز البيانات الكثير من الطاقة وتنتج الكثير من الانبعاثات. ولمعالجة هذه المشكلة، نحتاج إلى اتخاذ تدابير جيدة لخفض الانبعاثات ومعرفة مدى استدامتها. وهنا يأتي دور مقياس فعالية استخدام الكربون (CUE).

الشبكة الخضراءقدمت مقياس فعالية استخدام الكربون (CUE) في عام 2010 لمعرفة انبعاثات الغازات الدفيئة (GHG) لكل وحدة من استهلاك طاقة تكنولوجيا المعلومات في مراكز البيانات. لقد أصبح جزءًا من ISO/IEC 30134-8 لتقييم استدامة مراكز البيانات فيما يتعلق بانبعاثات الكربون. يشبه CUE كثافة الكربون، مع الأخذ في الاعتبار كلاً من النطاق 1 والنطاق 2 من الانبعاثات ولكن مقسومًا على حمل تكنولوجيا المعلومات، على غرار فعالية استخدام الطاقة (PUE). يوفر المقياس طريقة فعالة لقياس البصمة الكربونية لمراكز البيانات وتقييم استدامتها في انبعاثات الكربون.

لحساب CUE عند استخدام شبكة الكهرباء، يمكن أن تعتمد انبعاثات الكربون على البيانات الحكومية المنشورة لتلك المنطقة. عند استخدام الطاقة المولدة في الموقع، من الناحية المثالية، ينبغي استخدام بيانات الانبعاثات الفعلية من العدادات المحلية. ومع ذلك، من الممكن أيضًا استخدام بيانات مصدر الانبعاثات والوقود من الشركة المصنعة للمولد لإجراء الحسابات.

لحساب CUE، تكون الصيغة كما يلي.

تشير نسبة CUE المنخفضة إلى انخفاض البصمة الكربونية، مما يشير إلى كفاءة أعلى في استخدام الكربون في مراكز البيانات. قيمة CUE المثالية هي {{0}}.0، مما يشير إلى عدم وجود انبعاثات كربون أثناء عمليات مركز البيانات.

من المهم ملاحظة أن CUE يختلف بشكل كبير بناءً على مصادر الطاقة التي تعتمد عليها مراكز البيانات. تتمتع مراكز البيانات التي تعمل بمصادر الطاقة المتجددة بشكل عام بـ CUE أقل، حتى مع نفس PUE، مقارنة بتلك التي تعتمد على طاقة الوقود الأحفوري.

وفي عام 2021، قدمت الصين مفهومي "ذروة الكربون" و"حياد الكربون" في تقرير عمل حكومتها. ويهدف تحديد ذروة الكربون إلى تحقيق ثبات في انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بحلول عام 2030، ثم يتناقص تدريجياً بعد الوصول إلى ذروته. يتضمن الحياد الكربوني موازنة ثاني أكسيد الكربون الناتج في عملية الإنتاج من خلال تدابير مثل التشجير والحفاظ على الطاقة، وتحقيق "صفر انبعاثات" من ثاني أكسيد الكربون. تماشيًا مع الجهود العالمية لمكافحة تغير المناخ واستراتيجية "الكربون المزدوج" التي تنتهجها الصين، تعمل صناعة مراكز البيانات باستمرار على تحسين مستويات كفاءة الطاقة، وزيادة استخدام الطاقة المتجددة، والسعي لتحقيق الحياد الكربوني في أقرب وقت ممكن.

مع نضوج تقنيات التبريد السائل، يتم تطبيق طرق التبريد السائل المختلفة مثل التبريد الغاطس، والتبريد السائل باللوحة الباردة، والتبريد السائل بالرش بشكل متزايد في مراكز البيانات. إلى جانب التبريد السائل، تنوعت طرق تبريد مراكز البيانات في السنوات الأخيرة. توفر طرق التبريد الناشئة مثل التبريد التبخيري غير المباشر ومبردات الرفع المغناطيسي خيارات جديدة. أصبح الجمع بين طرق التبريد المتعددة أمرًا شائعًا في مراكز البيانات.

أصبحت كفاءة إمدادات الطاقة غير المنقطعة (UPS) أيضًا سوقًا مهمًا لبائعي توزيع الطاقة في مراكز البيانات. تعتبر وحدات UPS عالية الكفاءة، بكفاءة تتجاوز 97%، قياسية. لقد تجاوزت وحدات UPS المعيارية بمعدلات تحميل منخفضة مصدر طاقة التيار المباشر عالي الجهد في كفاءة مركز البيانات، مما يشير إلى إمكانية أن تصبح UPS عالية التردد أحد الحلول المثالية لكفاءة الطاقة في توزيع الطاقة في مركز البيانات.

وفي الوقت نفسه، ومع التطور المستمر للتكنولوجيا، أصبحت إمدادات الطاقة غير المنقطعة (UPS) أيضًا سوقًا مهمًا حيث يتنافس موفرو توزيع الطاقة في مراكز البيانات. لدى اللاعبين المحليين والدوليين الرئيسيين في صناعة توزيع الطاقة، مثل Huawei وVertiv وKehua وABB وSchneider، تخطيطات منتجات مقابلة في هذا المجال. يعتبر تحقيق الكفاءة التي تتجاوز 97% الآن "عملية أساسية" في صناعة UPS المتطورة. ومن الجدير بالذكر أنه عند معدلات التحميل المنخفضة، فإن كفاءة مركز البيانات باستخدام وحدات UPS قد تجاوزت كفاءة مصدر الطاقة بالتيار المباشر عالي الجهد. من وجهة نظر المؤلف، وبالنظر إلى اتجاهات التطور التكنولوجي، فمن المرجح أن تصبح UPS عالية التردد أحد الحلول المثلى لتقليل استهلاك الطاقة وزيادة الكفاءة في توزيع الطاقة في مراكز البيانات.

أثناء تشغيل مراكز البيانات، تولد معدات تكنولوجيا المعلومات كمية كبيرة من الحرارة الزائدة. إن استخدام تقنية المضخات الحرارية لاستعادة وإعادة استخدام هذه الحرارة الزائدة قد وجد العديد من التطبيقات في مراكز البيانات، مع مستقبل واعد. وتشير التقديرات التقريبية إلى أن إجمالي الحرارة الزائدة القابلة للاسترداد في مراكز البيانات في المنطقة الشمالية من الصين يبلغ حوالي 10 جيجاوات، وهو ما يدعم نظريًا التدفئة لحوالي 300 مليون متر مربع من المباني. العديد من مراكز البيانات في الصين، بما في ذلك مركز بيانات بحيرة تشينداو التابع لشركة علي بابا، ومركز بيانات تيانجين التابع لشركة تينسنت، وقاعدة الحوسبة السحابية في تشونغتشينغ التابعة لشركة تشاينا تيليكوم، ومركز بيانات بكين 3 التابع لشركة وانغو داتا، ومركز وولانشابو للحوسبة السحابية التابع لشركة يو كلاود، قد نفذت بالفعل تقنية استرداد الحرارة، مما يوفر التدفئة لكليهما. المناطق الداخلية والمحيطة بمراكز البيانات.

كما ذكرنا سابقًا، يشكل تبريد مراكز البيانات أكثر من 20% من إجمالي استهلاك الطاقة. إن نشر مراكز البيانات تحت الماء، باستخدام درجة حرارة مياه البحر لتبديد الحرارة الناتجة عن مركز البيانات، يمكن أن يقلل بشكل كبير من استهلاك الطاقة، مما يساهم في تحسين المؤشرات المختلفة في عمليات مركز البيانات.

في الصين، كانت شركة HIGHLANDER أول من قدم مفهوم مراكز البيانات تحت الماء (UDC) وحددت ثلاث مزايا رئيسية لمراكز البيانات تحت الماء:

أولاً، فإن وجود الشركة المتحدة للتنمية تحت الماء ومملوء بالغاز الخامل، يلغي خطر نشوب حريق.

ثانيًا، تظل الشركة المتحدة للتنمية متكتمة في موقعها تحت الماء، مما يجعل تحديد الموقع الخارجي الدقيق أمرًا مستحيلًا.

ثالثًا، تساعد المراقبة المستمرة لـ 24-ساعة لـ UDC بشكل فعال في منع حدوث أضرار محتملة وتسلل إلى مركز البيانات.

تتمتع مراكز البيانات تحت الماء بمزايا فريدة في الحفاظ على الطاقة والسلامة. ومع ذلك، فهي تتأثر بشكل كبير بالعوامل الجغرافية، مما يتطلب القرب من البحر للبناء. في الوضع الحالي للبنية التحتية للشبكة، يعتقد المؤلف أن مراكز البيانات تحت الماء مناسبة في المقام الأول لحساب البيانات الساخنة، وتخزين البيانات الدافئة والباردة، وخدمة المستخدمين بمتطلبات زمن الوصول المنخفض، مثل أولئك المشاركين في التعلم الآلي وعرض الفيديو، على وجه الخصوص. في المدن الساحلية.

باختصار، لتقليل تأثير مراكز البيانات على البيئة، هناك حاجة إلى خطة متنوعة. يعد استخدام المعدات الموفرة للطاقة ومصادر الطاقة المتجددة وتحسين كيفية استخدام الموارد من الاستراتيجيات الحاسمة. ومن خلال تطبيق هذه الحلول، يمكن لمراكز البيانات تقليل استخدام الطاقة بشكل كبير، وتحسين كيفية عملها، وإظهار التزامها بالاستدامة. مع تزايد الاهتمام بالمسؤولية البيئية وارتفاع نفقات الطاقة، لم يعد تقليل التأثير البيئي لمراكز البيانات خيارًا بل ضرورة. ومن خلال اتباع نهج شامل تجاه الاستدامة، يمكن لمراكز البيانات الحصول على مزايا اقتصادية وبيئية، لتكون بمثابة نموذج للصناعات الأخرى.