2 aprile 2024
Un green data center, o data center sostenibile, è una struttura che ospita l'infrastruttura IT e utilizza tecnologie ad alta efficienza energetica per ottimizzare l'uso dell'energia e ridurre al minimo l'impatto ambientale.
Le organizzazioni utilizzano i green data center per ottenere una maggiore efficienza energetica e delle risorse, prolungare il ciclo di vita delle infrastrutture, ridurre i costi dei data center e minimizzare l'impatto delle emissioni di carbonio. Un modo per raggiungere questo obiettivo è riutilizzare o riciclare le apparecchiature fisiche e il calore generato dai sistemi informatici. I green data center utilizzano spesso anche energia proveniente da fonti rinnovabili come l'energia solare ed eolica. L'obiettivo generale è quello di dare priorità all'efficienza dei data center e alla sostenibilità ambientale impiegando approcci intelligenti all'energia.
La sostenibilità dei data center è un aspetto importante dell'ottimizzazione dell'uso delle risorse delle organizzazioni e della promozione della redditività a lungo termine. L'adozione di misure di efficienza energetica aiuta le aziende a ridurre i costi riducendo il consumo energetico complessivo dei data center.
Adottando tecnologie come la virtualizzazione, l'hardware ad alta efficienza energetica e le fonti di energia rinnovabile nei data center, le organizzazioni possono ottimizzare il consumo di energia, ridurre al minimo gli sprechi e risparmiare denaro.
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Le organizzazioni sono da tempo alle prese con le sfide legate al consumo energetico che caratterizzano i data center tradizionali, il che può portare a un aumento dei costi operativi e a un notevole impatto ambientale.1 Queste strutture ospitano in genere numerosi server (e altre apparecchiature IT) che utilizzano notevoli quantità di elettricità per le funzioni di calcolo, networking e archiviazione dei dati.
Misurazione dell'efficienza energetica
Efficacia dell'utilizzo dell'energia (PUE)
Una metrica utilizzata per valutare l'efficienza dei data center è l'efficacia dell'uso dell'energia (PUE, power usage effectiveness). La PUE e l'efficacia dell'uso del carbonio (CUE, carbon usage effectiveness) sono metriche sviluppate da The Green Grid, un'associazione senza scopo di lucro focalizzata sulla promozione dell'efficienza energetica.
La PUE viene calcolata dividendo il consumo energetico totale del data center per la quantità di energia utilizzata specificamente per le apparecchiature IT. Più il quoziente è vicino a 1, maggiore è l'efficienza. La PUE è uno strumento efficace sia per misurare l'efficienza attuale che per misurare l'impatto sull'efficienza di eventuali modifiche al data center.
Efficacia dell'uso del carbonio (CUE)
L'efficacia nell'uso del carbonio viene utilizzata per valutare la sostenibilità dei data center in relazione alle emissioni di carbonio. La formula è: CUE = emissioni di CO2 causate dal consumo energetico totale del data center diviso per il consumo energetico delle attrezzature informatiche IT.
Esistono varie strategie e componenti utilizzati nella progettazione, nello sviluppo e nel funzionamento di data center efficienti:
I green data center danno la priorità a strutture compatte ed efficienti per ridurre al minimo lo spazio fisico complessivo richiesto per la costruzione. Un tale approccio alla progettazione dei data center non solo preserva le risorse, ma aiuta anche a ridurre l'impronta ambientale delle strutture.
I data center ecologici impiegano materiali e pratiche a basse emissioni che aiutano a garantire che il processo di costruzione stesso riduca al minimo il rilascio di sostanze nocive nell'ambiente. Durante la costruzione e la fase operativa, i green data center incorporano elementi infrastrutturali ad alta efficienza energetica. Dai sistemi di illuminazione alle macchine edili, le parti coinvolte si impegnano a ridurre il consumo energetico e a promuovere la sostenibilità.
I green data center implementano anche strategie per ridurre al minimo i rifiuti edili, con particolare attenzione al riciclo dei materiali e alla gestione responsabile degli oggetti scartati.
I sistemi di raffreddamento efficienti svolgono un ruolo cruciale nell'affrontare le sfide del consumo energetico all'interno dei data center. Per raffreddare i server e prevenire il surriscaldamento, le strutture tradizionali spesso si affidano a sistemi di condizionamento dell'aria. Tuttavia, questi sistemi possono richiedere molta energia, contribuendo così in modo significativo al consumo di energia totale. L'implementazione di tecnologie di raffreddamento avanzate, come il raffreddamento a liquido o il raffreddamento di precisione, aiuta a migliorare l'efficienza energetica ottimizzando il controllo della temperatura e riducendo il workload dei tradizionali sistemi di aria condizionata.
Nel raffreddamento ad aria, l'aria fredda viene fatta circolare intorno all'apparecchiatura per assorbire il calore. Il raffreddamento ad aria è un metodo tradizionale ed economico adatto per data center di piccole dimensioni, ma potrebbe avere difficoltà con carichi termici ad alta densità.
Il raffreddamento a liquido utilizza un liquido (spesso acqua) per trasferire e dissipare il calore. Il raffreddamento a liquido offre una maggiore efficienza nella gestione del calore ad alta densità, fornendo un controllo preciso della temperatura e un consumo energetico ridotto. Tuttavia, richiede infrastrutture e manutenzione specializzate.
Un approccio innovativo per migliorare la sostenibilità dei data center prevede l'utilizzo del calore residuo per ottenere ulteriori vantaggi energetici. Anziché considerare il calore di scarto come uno svantaggio, i data center lo utilizzano per scopi utili.
Un metodo è la cogenerazione, o produzione combinata di energia elettrica e calore (CHP, combined heat and power), in cui il calore di scarto viene catturato e utilizzato per generare elettricità aggiuntiva o fornire riscaldamento per altri processi. Questo migliora l'efficienza energetica complessiva e massimizza l'utilità dell'energia generata all'interno del data center.2
Le strategie di contenimento con corridoi caldi e freddi possono anche contribuire a un raffreddamento più efficiente nei data center. Queste strategie prevedono l'organizzazione dei rack dei server per ottimizzare il flusso d'aria e ridurre al minimo la miscelazione di aria calda e fredda. In una configurazione di contenimento a corridoio caldo, i rack dei server sono uno di fronte all'altro e l'aria calda di scarico viene indirizzata in un corridoio contenuto.
Il contenimento a corridoio freddo prevede la disposizione dei rack dei server in modo che le prese d'aria fredda siano rivolte l'una verso l'altra, creando un corridoio freddo contenuto. Il contenimento a corridoio freddo aiuta a migliorare l'efficienza del raffreddamento, a ridurre il workload dei sistemi di raffreddamento e a garantire una distribuzione della temperatura più prevedibile e uniforme. Ciò contribuisce al risparmio energetico complessivo nelle operazioni del data center.3
La virtualizzazione consente a più server virtuali di funzionare su un unico server fisico, consolidando i workload e migliorando l'utilizzo delle risorse. Massimizzando l'uso dell'hardware esistente, la virtualizzazione riduce il numero di server fisici necessari, con conseguente riduzione del consumo di energia e un'infrastruttura del data center più efficiente.
I green data center enfatizzano il responsible computing o l'ottimizzazione dei workload e dell'uso delle risorse. Questa enfasi aiuta a ridurre o eliminare lo spreco di spazio e consente alle organizzazioni di fare un uso più efficiente delle risorse dell'infrastruttura dal punto di vista energetico.
L'integrazione delle fonti di energia rinnovabile nell'alimentazione dei data center è un passo importante verso il raggiungimento degli obiettivi di sostenibilità e la riduzione dell'impatto ambientale di queste strutture. Passando da fonti di energia convenzionali, come i combustibili fossili che emettono gas serra quando vengono bruciati, a fonti rinnovabili come l'energia solare, eolica o idroelettrica, i data center possono ridurre la loro dipendenza dall'energia non rinnovabile.
Questa transizione è in linea con gli sforzi più ampi per contrastare il cambiamento climatico e promuove un mix energetico più pulito e sostenibile. Ridurre le emissioni di carbonio e minimizzare l'impronta di carbonio sono obiettivi fondamentali nella ricerca di operazioni di data center più sostenibili.
I data center sostenibili enfatizzano il riutilizzo e l'ottimizzazione delle apparecchiature IT come parte delle loro pratiche ecologiche. Anziché scartare e sostituire l'hardware, questi centri prolungano la durata delle apparecchiature IT tramite aggiornamenti, ristrutturazioni e interventi di manutenzione efficienti.
I data center sostenibili pongono molta enfasi sulle pratiche di riciclo responsabile.4 Quando l'hardware raggiunge la fine della sua vita operativa, il riciclo responsabile consente il corretto smaltimento dei materiali pericolosi, e il recupero dei componenti riutilizzabili per le iniziative di riciclo.
La gestione dell'infrastruttura dei data center comprende molte di queste iniziative. Il DCIM fornisce una piattaforma centralizzata per il monitoraggio e la gestione di vari aspetti dell'infrastruttura dei data center, tra cui la distribuzione dell'alimentazione, i sistemi di raffreddamento e le risorse IT.
Gli strumenti DCIM monitorano il consumo energetico attraverso il tracciamento e l'analisi continui del consumo energetico all'interno di un data center. Utilizzando strumenti di monitoraggio avanzati, gli operatori dei data center possono ottenere informazioni sulla distribuzione e sull'utilizzo dell'energia tra vari componenti, inclusi server, sistemi di raffreddamento e illuminazione. Questa visibilità in tempo reale consente di identificare in modo proattivo le inefficienze e di implementare le strategie di ottimizzazione.
Le certificazioni svolgono un ruolo fondamentale nel riconoscimento e nella promozione di pratiche sostenibili all'interno dei data center. Le certificazioni e le associazioni di rilievo includono:
Leadership in Energy and Environmental Design (LEED)
LEED è una certificazione che evidenzia l'impegno verso pratiche edilizie e operative responsabili dal punto di vista ambientale. Ottenere la certificazione LEED implica il rispetto di criteri specifici relativi all'efficienza energetica, all'utilizzo dell'acqua, alla selezione dei materiali e all'impatto ambientale complessivo.
Energy Star
Energy Star è un programma istituito dall'Agenzia per la protezione dell'ambiente degli Stati Uniti (EPA) e dal Dipartimento dell'energia degli Stati Uniti (DOE) per promuovere l'efficienza energetica. I prodotti che riportano l'etichetta soddisfano o superano i criteri di efficienza energetica stabiliti da queste agenzie. L'obiettivo è mantenere la funzionalità e la qualità, riducendo significativamente il consumo di energia.
The Green Grid
The Green Grid è un'associazione senza scopo di lucro dedita a promuovere l'efficienza energetica nei data center e negli ambienti informatici aziendali. Fondata nel 2007, The Green Grid riunisce professionisti del settore, tra cui esperti IT, fornitori e utenti finali, per affrontare in modo collaborativo l'impatto ambientale dei data center. L'organizzazione fornisce risorse, linee guida e standard per promuovere pratiche sostenibili e migliorare l'efficienza energetica in tutto il settore dei data center.
Il cloud computing ha il potenziale per contribuire a ridurre il consumo di energia poiché consente a più utenti di condividere gli stessi server fisici e le stesse applicazioni. Tuttavia, l'impatto positivo del cloud computing non è garantito, bensì dipende da diversi fattori.
Guardando il lato positivo, il cloud computing consente il consolidamento delle risorse informatiche in data center centralizzati gestiti da provider di servizi cloud. Questo consolidamento si traduce in un uso più efficiente delle risorse, riducendo il consumo energetico complessivo associato alle singole aziende che utilizzano i propri server on-premise.
I provider di cloud possono ottimizzare i workload, allocare le risorse in modo dinamico e implementare tecnologie efficienti dal punto di vista energetico, contribuendo al risparmio energetico su larga scala. L'hardware e le tecnologie di raffreddamento efficienti dal punto di vista energetico contribuiscono notevolmente a determinare l'entità di questo vantaggio.
Guardando al lato negativo, l'ascesa del cloud computing ha contribuito notevolmente alla crescita globale dei data center e a un notevole consumo di energia. Il rapporto 2023 US Data Center Market Overview rileva che il consumo energetico dei data center alla fine del decennio è destinato a raddoppiare il livello del 2022, spinto dalla domanda di rack abilitati per l'AI e il machine learning.5 Anche il trasferimento dei dati da e verso il cloud è un processo ad alta intensità energetica, in particolare quando i data center sono lontani dagli utenti.
Per avere un impatto netto positivo, le organizzazioni devono prestare particolare attenzione all'ottimizzazione dei workload e fare in modo che utilizzare le risorse in modo efficiente ed evitare gli sprechi nei processi inattivi diventino delle priorità nella loro strategia cloud. Devono utilizzare un provider con una rete distribuita di storage per data center e server situati più vicino agli utenti: ciò riduce i costi energetici dei trasferimenti di dati. Inoltre, le organizzazioni devono investire in hardware e infrastrutture efficienti dal punto di vista energetico (o collaborare con un fornitore che lo faccia) e dare importanza all'efficienza del trasferimento dei dati.
L'impatto complessivo dipende spesso dall'efficienza energetica delle operazioni del data center di un provider di cloud. Le organizzazioni che vogliono perseguire una strategia per la green energy devono tenerlo a mente.
I green data center aiutano ad affrontare le crescenti preoccupazioni relative al consumo energetico, all'impatto ambientale e alla sostenibilità. I green data center offrono una serie di incentivi, tra cui:
- Risparmio sui costi: i green data center contribuiscono a ridurre i costi operativi grazie alla migliore efficienza energetica e all'ottimizzazione delle risorse.
- Ridotto impatto ambientale: incorporando pratiche ecologiche nella costruzione e nel funzionamento, i green data center aiutano a ridurre l'impronta di carbonio, a minimizzare i rifiuti elettronici e a preservare le risorse naturali.
- Maggiore efficienza energetica: i green data center consumano meno energia, riducendo il consumo energetico complessivo e l'impatto ambientale associato.
- Maggiore sostenibilità: l'enfasi sul riutilizzo delle apparecchiature, sul riciclo responsabile e sull'edilizia sostenibile aiuta a garantire la sostenibilità a lungo termine dei data center.
Risorse
Note a piè di pagina
Tutti i link sono esterni a ibm.com
1“Cost, environmental impact, and resilience of renewable energy under a changing climate: a review”, Ahmed I. Osman, Lin Chen, Mingyu Yang, Goodluck Msigwa, Mohamed Farghali, Samer Fawzy, David W. Rooney e Pow-Seng Yap, Springer Link, 28 ottobre 2022
2“Combined Heat and Power Basics”, Energy.gov
3“Green Power Partnership”, EPA.gov
4“Re-use, refurb, recycle: Circular economy thinking and data center IT assets”, Dan Swinhoe, Data Center Dynamics, 8 marzo 2022
5“Newmark: US data center power consumption to double by 2030”, Matthew Goodwin, Data Center Dynamics, 15 gennaio 2024