财资实践

云端可持续性:数据中心如何努力减排

Published: Mar 2024

数据中心行业的高管表示,利用可再生能源和提高设备效率的规模经济效应将有助于持续降低该行业不断膨胀的能源消耗。但是,指数级的增长、对碳足迹的认识不足以及糟糕的排放报告阻碍了该领域的进展。

Environmental technology concept for sustainable development goals

还记得在图书馆翻阅厚厚的书籍查阅研究资料的日子吗?或者把照片放在相册里而不是 Facebook上,不使用流媒体看电影的日子?在数字世界里,内容触手可及,而随着云计算爆炸式的增长,内容越来越多地存储在外包的数据中心里。此外,人工智能意味着公司需要更多的数据进行分析,以提供面向未来的商业洞察力。这些都让我们的数字足迹与日俱增。

数据中心极大地促进了生产率的提升。但是,这些巨型建筑中密集地摆放着的嗡嗡作响的电脑机架,同时也消耗了大量的能源和水。据国际能源机构(IEA)估计,全球约有1-1.5%的电力生产供应给了数据中心和数据传输网络。其他估计则更加令人担忧。能源咨询公司巴林加(Baringa)预测,到 2029 年爱尔兰的75个数据中心将消耗全国27%的电力。

数据中心生态系统由不同的参与者组成,包括公司内部IT系统的数据中心、亚马逊网络服务(AWS)和微软等超大规模云服务商等。其他参与者还包括提供设备、空间和带宽出租的数据中心托管服务商(colos)等。人们正在努力将这一行业转变为可持续发展的行业,但批评者警告说,许多人并没有意识到这个行业所产生的巨大能耗。

“人们并不了解其中的细节,” 英国水文学研究所(UKCEH)环境数字战略主管、兰卡斯特大学(Lancaster University)分布式系统特聘教授戈登·布莱尔(Gordon Blair)说,“从公众到行业领袖,他们都没有意识到这一点。当飞机起飞时我们听到轰鸣声,我们知道这会产生碳排放,但这只是短暂的瞬间而已,而云计算中‘云’的隐喻则让人们更容易忽视数据中心产生的排放。”

规模可持续性

《今日资金管理》的受访者认为,大型数据中心创造了规模经济,使该行业更具可持续性。数据中心使用“能源使用效率”(PUE)指标来衡量用于建筑物冷却的能源与机器运行消耗的能源之间的比例。它表明,进入数据中心的大部分能源都用于运行IT设施。这意味着节约能源的机会来自于优化IT基础设施以及提升服务器、存储和网络设备的性能。

美国威斯康星州 Uptime研究所(Uptime Institute)可持续发展研究总监杰·迪特里希(Jay Dietrich)解释说:“通过整合负载,让设备在更长的时间内以更高的利用率运行,可以实现最佳的节能效果。”他说,数据中心业务的增长主要来自于企业将其IT业务转移到云和数据中心托管服务。企业通常也运营自己的数据中心,但为了进一步提升能源使用效率或最大限度地减少资本支出,也正在向云计算或数据中心托管服务迁移。

总部位于波士顿的Wasabi技术公司(Wasabi Technologies)是这一趋势的受益者之一,该公司是面向企业和政府以及分销商或渠道合作伙伴提供云存储外包服务的领先供应商,拥有数千家客户。由于云系统汇集了各种资源,因此可以利用系统中的每一寸空隙。Wasabi首席财务官迈克尔·拜尔(Michael Bayer)解释说,数据中心将存储和网络设备封装在设计高效的“笼子”中,这样既能避免重复,又能提高可持续性。

“共享资源更好,”他说道。“公司越来越意识到IT和系统基础设施产生的成本。将IT推向云端并非易事,但这比购买新设备和不断增加内部投资要容易得多。”

他指出,电力成本可以转嫁到客户身上,而规模经济的好处则会通过更低廉的账单即时体现出来。“人们正在认识到他们产生的可持续性足迹,”他继续说:“实现可持续性不但可以节约成本,还能够提升利润。”

绿色能源

总部位于新加坡的ST Telemedia全球数据中心公司(STT GDC)是全球发展最快的数据中心提供商之一,目前其超过50%的能源使用来自可再生能源,目标是到 2030 年可再生能源使用率达到100%。公司的战略包括直接投资可再生能源项目。例如,该公司在印度投资可再生能源项目。得益于监管框架,该项目可以为公司提供廉价电力。在柏林的另一个项目中,运营商直接毗邻一个重要的可再生能源项目。STT GDC集团首席战略与投资官乔纳森·金(Jonathan King)预测说:“随着数据中心不断发展壮大,与绿色发电的紧密结合以及与其他行业的合作无疑将获得更大的发展势头。”

迪特里希观察到,越来越多的数据中心运营商正在组建具有评估能源合同技能的内部能源采购团队,并与咨询公司合作。他说:“人们对此的兴趣越来越浓厚。战略包括运营商在一个市场购买可再生能源,并利用原产地保证来抵消另一个市场的通过化石燃料发电产生的排放。”

但是,随着越来越多的数据中心购买可再生能源,它们也招致了批评,认为它们减少了其他公司的可再生能源供应。Facebook是最大的可再生能源企业买家之一,在其数据中心所在的电网上已签订了超过 6 千兆瓦(GW)的风能和太阳能合同。

此外,排放核算和报告也带来挑战。积极的一面是,金观察到,出于成本效益和排放核算的考虑,STT GDC的客户越来越意识到他们从电网中获取的能源与实际利用的能源之间的差距。不过,他表示碳核算行业仍在发展中,全行业的发展将是有效管理数据中心行业排放的重要一步。

对于像Wasabi这样不拥有或运营自有场所的公司来说,确定能源的来源是一项复杂的工作。“我们无法了解能源组合中可再生能源的水平,因为电力来源属于托管服务机构的职权范围。我们可以了解一些情况,但很难具体衡量,而且每天都在变化。”

这反映了外包IT系统和数据战略的司库团队在试图控制其范围3云业务排放方面所面临的更广泛挑战。尽管欧盟等地区正在加强范围3报告的要求,但这一问题非常复杂,而且报告水平和透明度都偏低。

“减少云排放的最大挑战之一就是缺乏透明度。很少有公司会正确计算范围3排放,缺乏透明度使得公司可以随意编造数据,”布莱尔说道。他呼吁加快立法,将碳核算和碳足迹评估方法的标准化规则作为公司会计的一部分。“每家大公司都承诺实现净零排放,但他们确信能实现这一目标吗?还是只是喊喊口号罢了?我们不知道,因为我们没有看到具体的数字。”

可持续投资者

Wasabi的出资方正在日益推动可持续发展。2022年,该公司完成了第四轮融资,资金来源从以家族办公室为主扩大到更多的机构金融和受监管的债权人,这些债权人正在聘请咨询顾问就可持续发展和Wasabi的碳足迹提出更深入的问题。

比如要求数据中心托管服务商提供能源账单明细,以便更清楚地了解排放情况。或者要求将电费、空间使用费和网络使用费分开列支。“我们确实开始收到更多的问题,”拜尔说:“碳排放现在已经成为对话的一部分,五年前还不是这样。”

STT GDC承诺到 2030 年实现碳中和,并制定了与可持续性挂钩的融资框架,以获得与可再生能源使用、降低碳强度和增加绿色数据中心数量等关键绩效指标挂钩的绿色融资。

迄今为止,公司已通过这机制融资5亿美元,但金认为绿色金融市场仍有进一步增长的空间。“虽然业界正在逐步接受绿色金融,但其潜力尚未充分发挥,”他说:“市场仍在持续演变。为了吸引成本较低的绿色资金,仅仅实现关键绩效指标还不够。”

处理浪费

任何有关可持续数据产业的讨论都不能忽视浪费问题。数据就是新的黄金,企业不敢随意丢弃。人工智能让数据变得更有价值,但前提是数据将为未来推动创新的模型提供养分。这意味着即使需要付出成本,公司也开始储存以前被随意丢弃的数据。

业界高管们指出,他们的工作为的是为客户提供高效的资源,以尽可能可持续的方式推动数字生活,而不是窥探客户想要储存什么数据。就像汽车销售员问客户是否真的想买车一样,他们的工作不是询问客户想要存储多少数据。

但布莱尔警告说,我们存储的数据可能远远超出我们的需要,而且未来数量还会增加。他说,“很多数据可能永远不会被用到。”他举例说,科学界和国防界正在采集的大量卫星数据可能永远不会被使用。“积累的大部分数据将永远不会被查看,”他说:“这就像在我们的橱柜里放着许多我们不需要的东西一样。”

尽管如此,数据中心减少浪费问题的一个方法是,在设备更换周期内回收再利用老设备。拜尔说,Wasabi公司千百台服务器的使用寿命长达5到7年,与只拥有5台服务器的公司相比,回收再利用这些服务器更容易。拜尔说,“为了淘汰如此大量的设备,与供应商合作要容易得多。通过一起合作,我们可以想得更为周全,而不是直接把老设备就地淘汰填埋。”

创新

行业创新也将提升可持续性。金指出,建筑物的设计可以帮助减少用水量。例如,闭合循环系统不会持续汲水,而是使用固定量的水进行再循环。 “必须认识到水资源短缺的问题,这个问题可能会更加突出,” 他说:“我们还在实施液体冷却策略,包括浸入式冷却,以使数据中心能够应付人工智能/高性能计算工作负载所带来的不断增加的功率密度(和热排放)。为了以高度可持续的方式提供负责任的数字基础设施,这些策略至关重要。”

STT GDC还在数据中心运营中使用人工智能来优化冷却基础设施和管理服务器产生的热量。智能流程包括根据环境因素自动调节冷却基础设施,以进一步改善能源使用效率。“我们在新加坡成立了一个研发团队,专门负责类似的举措,确保从电网汲取的每一度电都能得到最高效的利用。”

业内人士认为,数据中心的效率将逐年提高。老一代数据中心的能源使用效率约为2-2.5。金解释说:“为数据中心的IT服务器每提供1兆瓦的电力,这些效率较低的老资产就需要从电网中汲取约2.5兆瓦的电力。”作为效率不断提高的标志,STT GDC一直在不断降低能源使用效率,即使在新加坡这样气候条件更具挑战性的地区,其能源使用效率也能达到1.2-1.3的范围。

他们认为,在更高效设备的推动下,数据中心的增长曲线将趋于平缓。该行业平均每三年就会推出新一代产品,稳步提高单位能率。“公司在购买新服务器时,希望使用1台新服务器来取代2到12台老服务器,”迪特里希说:“最好的情况是,在实现相同工作量的情况下,减少11台机器的使用,同时能耗降低一半或更多。”

他还认为,负责购买电力并支付费用的设施部门与负责设备接入运行的IT部门之间的认知差距正在缩小。运营商意识到它们需要更高效地使用设备,而且如果能够减少服务器购买,就可以节省资本投资,从而在环境和业务上都取得胜利。而IT部门历来关注的是可靠性、复原力和可用性,而不是能源使用。

“以最佳水平运行系统和精简所需设备数量已成为可持续性的核心,”他说:“不必考纠结于排放量。”

尽管如此,提高效率仍具挑战。例如,服务器具有电源管理功能,可以将某些部件闲置或关闭,以降低功耗。迪特里希指出,这种做法也需要权衡利弊,因为开启该功能时,系统需要更长的时间才能以正常速度进行通信,从而影响各种工作任务。

虽然提高了效率,但布莱尔仍然担心 “反弹效应”,因为历史告诉我们,持续的效率提升只会继续推动行业的增长。“我们一旦能够节约,就会做更多。节约然后投资,导致行业进一步扩张。从统计数据来看,技术进步并没有带来碳排放量的下降,”他总结道。“世界需要在未来几十年内减少碳排放量,然而,逐步减少并不能阻止气候危机的爆发。”

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