2 أبريل 2024
مركز البيانات الأخضر أو مركز البيانات المستدام هو مرفق يضم البنية التحتية لتكنولوجيا المعلومات ويَستخدِم تقنيات موفِّرة للطاقة لتحسين استخدام الطاقة وتقليل الأثر البيئي.
تستخدم المجموعة مراكز البيانات الخضراء لتحقيق كفاءة أكبر في استخدام الطاقة والموارد، وإطالة دورات حياة البنية التحتية، وخفض تكاليف مركز البيانات، وتقليل الأثر الكربوني. إحدى طرق تحقيق ذلك هي إعادة استخدام أو تدوير المعدات المادية والحرارة الناتجة عن أنظمة الحوسبة. غالبًا ما تستخدم مراكز البيانات الخضراء أيضًا طاقة مصدرها مصادر متجددة مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح. الهدف الأساسي هو إعطاء الأولوية لكفاءة مراكز البيانات والاستدامة البيئية من خلال استخدام مناهج ذكية في إدارة الطاقة.
تُعَد استدامة مركز البيانات جزءًا مهمًا من تحسين استخدام الموارد التنظيمية وتعزيز الجدوى على المدى الطويل. يساعد اعتماد تدابير موفِّرة للطاقة المؤسسات على خفض التكاليف عن طريق تقليل الاستهلاك الإجمالي للطاقة لمراكز البيانات.
من خلال تبني تقنيات مثل المحاكاة الافتراضية، والأجهزة الموفِّرة للطاقة، ومصادر الطاقة المتجددة في مراكز البيانات، يمكن للمؤسسات تحسين استخدام الطاقة، وتقليل النفايات وتوفير المال.
أحدث الأخبار والرؤى حول الذكاء الاصطناعي
تتوفر معارف وأخبار منسقة بمهارة حول الذكاء الاصطناعي والسحابة وغيرها في نشرة Think الإخبارية الأسبوعية.
لطالما واجهت المؤسسات تحديات استهلاك الطاقة المصاحبة لمراكز البيانات التقليدية، والتي يمكن أن تؤدي إلى زيادة التكاليف التشغيلية وتأثير بيئي ملحوظ.1 وعادةً ما تضم هذه المرافق العديد من الخوادم (وغيرها من معدات تكنولوجيا المعلومات) التي تستخدم كميات كبيرة من الكهرباء لوظائف الحوسبة والشبكات وتخزين البيانات.
قياس كفاءة الطاقة
فعالية استخدام الطاقة (PUE)
أحد المقاييس المستخدمة لتقييم كفاءة مراكز البيانات هو فعالية استخدام الطاقة (PUE).فعالية استخدام الطاقة، وفعالية استخدام الكربون (CUE) هي مقاييس طورتها The Green Grid، وهي جمعية غير ربحية تركِّز على تعزيز كفاءة الطاقة.
يتم حساب مستوى فاعلية استخدام الطاقة (PUE) عن طريق قسمة إجمالي استهلاك الطاقة في مركز البيانات على كمية الطاقة المستخدمة خصيصًا لمعدات تكنولوجيا المعلومات.كلما اقترب الحاصل من 1، كانت الكفاءة أعلى. تُعد PUE أداة فعَّالة لقياس الكفاءة الحالية وتقييم تأثير الكفاءة لأي تغييرات تطرأ على مركز البيانات.
فعالية استخدام الكربون (CUE)
يُستخدَم مقياس فعالية استخدام الكربون لتقييم استدامة مركز البيانات فيما يتعلق بانبعاثات الكربون.والمعادلة هي: CUE = الانبعاثات الكربونية الناتجة عن إجمالي استهلاك مركز البيانات للطاقة مقسومة على استهلاك معدات الحوسبة في تكنولوجيا المعلومات للطاقة.
هناك العديد من الاستراتيجيات والمكونات المستخدمة في تصميم مراكز البيانات الفعَّالة وتطويرها وتشغيلها:
تعطي مراكز البيانات الخضراء الأولوية للتصميمات المدمجة والفعَّالة لتقليل المساحة المادية الإجمالية المطلوبة للبناء.ولا يحافظ هذا النهج لتصميم مركز البيانات على الموارد فحسب، بل يساعد أيضًا على تقليل البصمة البيئية للمنشأة.
تختار مراكز البيانات الخضراء المواد والممارسات منخفضة الانبعاثات التي تساعد على ضمان أن عملية البناء نفسها تقلِّل من إطلاق المواد الضارة في البيئة.خلال مرحلة البناء وطوال فترة التشغيل، تعتمد مراكز البيانات الخضراء على عناصر بنية تحتية موفِّرة للطاقة.بدءًا من أنظمة الإضاءة ووصولًا إلى آلات البناء، يبذل الممارسون جهودًا لتقليل استهلاك الطاقة وتعزيز الاستدامة.
وتنفِّذ مراكز البيانات الخضراء أيضًا استراتيجيات لتقليل نفايات البناء، مع التركيز على إعادة تدوير المواد وإدارة العناصر المهمَلة بشكل مسؤول.
تؤدي أنظمة التبريد الفعّالة دورًا مهمًا في مواجهة تحديات استهلاك الطاقة داخل مراكز البيانات.غالبًا ما تعتمد المرافق التقليدية على أنظمة تكييف الهواء لتبريد الخوادم ومنع ارتفاع درجة الحرارة.ومع ذلك، يمكن أن تكون هذه الأنظمة كثيفة الاستهلاك للطاقة، ما يساهم بشكل كبير في الاستخدام العام للطاقة. يساعد تطبيق تقنيات التبريد المتقدمة، مثل التبريد السائل أو التبريد الدقيق، على تحسين كفاءة الطاقة من خلال تحسين التحكم في درجة الحرارة وتقليل عبء العمل على أجهزة تكييف الهواء التقليدية.
في عملية تبريد الهواء، يتم تدوير الهواء البارد حول الجهاز لامتصاص الحرارة.ويُعد تبريد الهواء طريقة تقليدية وفعَّالة من حيث التكلفة ومناسبة لمراكز البيانات الصغيرة ولكنها قد تواجه صعوبة في تحمُّل الأحمال الحرارية عالية الكثافة.
يَستخدِم التبريد السائل سائلًا (غالبًا الماء) لنقل الحرارة وتبديدها.يوفِّر التبريد السائل كفاءة أكبر في التعامل مع الحرارة عالية الكثافة، ما يوفِّر تحكمًا دقيقًا في درجة الحرارة ويقلِّل من استهلاك الطاقة.ومع ذلك، فإنه يتطلب بنية تحتية وصيانة متخصصة.
يتضمن أحد الأساليب المبتكرة لتعزيز استدامة مراكز البيانات استخدام الحرارة المهدرة للحصول على فوائد إضافية للطاقة.فبدلًا من التعامل مع الحرارة المهدرة كعائق، تستغل مراكز البيانات هذه الحرارة في تطبيقات مفيدة.
تتمثل إحدى الطرق في توليد الطاقة المشترك، المعروف أيضًا بالحرارة والطاقة المدمجة (CHP)، حيث تُلتقط الحرارة المهدرة وتُستخدَم لتوليد كهرباء إضافية أو لتوفير الحرارة لعمليات أخرى.وهذا يحسِّن من كفاءة الطاقة الإجمالية ويزيد من فائدة الطاقة المولَّدة داخل مركز البيانات.2
يمكن أن تساعد استراتيجيات احتواء الممر الساخن والممر البارد أيضًا على تسهيل تبريد أكثر كفاءة في مراكز البيانات.تتضمن هذه الاستراتيجيات تنظيم رفوف الخادم لتحسين تدفق الهواء وتقليل اختلاط الهواء الساخن والبارد.في إعداد احتواء الممر الساخن، تواجه رفوف الخادم بعضها، مع توجيه هواء العادم الساخن إلى ممر مغلق.
يتضمن احتواء الممر البارد ترتيب رفوف الخوادم بحيث تواجه فتحات سحب الهواء البارد بعضها ، ما يؤدي إلى إنشاء ممر بارد مغلق.يساعد احتواء الممر البارد على تحسين كفاءة التبريد، وتقليل الحمل على أنظمة التبريد، وضمان توزيع أكثر انتظامًا وتوقعًا لدرجات الحرارة.ويساهم هذا في توفير الطاقة بشكل عام في عمليات مركز البيانات.3
المحاكاة الافتراضية تتيح تشغيل خوادم افتراضية متعددة على خادم فعلي واحد، مما يؤدي إلى دمج أعباء العمل وتحسين استخدام الموارد. ومن خلال زيادة استخدام الأجهزة الموجودة إلى أقصى حد، تقلل المحاكاة الافتراضية من عدد الخوادم الفعلية المطلوبة، مما يؤدي إلى تقليل استهلاك الطاقة وبنية تحتية أكثر كفاءة لمراكز البيانات.
تركِّز مراكز البيانات الخضراء على الحوسبة المسؤولة، أو تحسين أعباء العمل واستخدام الموارد. يساعد هذا التركيز على تقليل أو القضاء على المساحة المهدرة ويمكِّن المؤسسات من استخدام موارد البنية التحتية بشكل أكثر كفاءة في استخدام الطاقة.
يُعدّ دمج مصادر الطاقة المتجددة في إمداد الطاقة لمراكز البيانات خطوة مهمة نحو تحقيق أهداف الاستدامة وتقليل الأثر البيئي لهذه المنشآت. فعن طريق التحول من مصادر الطاقة التقليدية، مثل الوقود الأحفوري الذي ينبعث منه غازات الاحتباس الحراري عند حرقه، إلى مصادر متجددة كالطاقة الشمسية أو الرياح أو الطاقة المائية، تستطيع مراكز البيانات تقليل اعتمادها على الطاقة غير المتجددة.
يتماشى هذا التحول مع الجهود الأوسع لمكافحة تغيُّر المناخ ويعزِّز مزيجًا من الطاقة أنظف وأكثر استدامة.ويُعَد الحد من انبعاثات الكربون وتقليل البصمة الكربونية من الأهداف الأساسية في السعي إلى عمليات مركز بيانات أكثر استدامة.
تركِّز مراكز البيانات المستدامة على إعادة استخدام معدات تكنولوجيا المعلومات وتحسينها كجزء من ممارساتها الصديقة للبيئة.فبدلًا من التخلص من الأجهزة واستبدالها، تعمل هذه المراكز على إطالة عمر معدات تكنولوجيا المعلومات من خلال الترقيات والتجديدات والصيانة الفعَّالة.
تولي مراكز البيانات المستدامة تركيزًا قويًا على ممارسات إعادة التدوير المسؤولة.4 فعندما يصل عتاد الحاسوب إلى نهاية عمره التشغيلي، تسمح إعادة التدوير المسؤولة بالتخلص السليم من المواد الخطرة، واستعادة المكونات القابلة لإعادة الاستخدام لمبادرات إعادة التدوير.
تشمل إدارة البنية التحتية لمراكز البيانات العديد من هذه المبادرات. توفِّر إدارة البنية التحتية لمراكز البيانات منصة مركزية لمراقبة وإدارة الجوانب المختلفة للبنية التحتية لمراكز البيانات، بما في ذلك توزيع الطاقة وأنظمة التبريد وأصول تكنولوجيا المعلومات.
تراقب أدوات إدارة البنية التحتية لمراكز البيانات استهلاك الطاقة من خلال التتبُّع والتحليل المستمرين لاستخدام الطاقة داخل مركز البيانات.ومن خلال استخدام أدوات المراقبة المتقدمة، يمكن لمشغلي مراكز البيانات اكتساب رؤى حول توزيع واستخدام الطاقة عبر المكونات المختلفة، بما في ذلك الخوادم وأنظمة التبريد والإضاءة.وتُتيح هذه الرؤية في الوقت الفعلي التحديد الاستباقي لأوجه القصور وتنفيذ استراتيجيات التحسين.
للشهادات دور محوري في التعرُّف على الممارسات المستدامة وتعزيزها داخل مراكز البيانات. تشمل الشهادات والجمعيات البارزة ما يلي:
الريادة في الطاقة والتصميم البيئي (LEED)
تُعَد LEED شهادةً تسلِّط الضوء على الالتزام بممارسات البناء والتشغيل المسؤولة من الناحية البيئية.يتضمن الحصول على شهادة LEED تلبية معايير محددة تتعلق بكفاءة الطاقة واستخدام المياه واختيار المواد والتأثير البيئي العام.
برنامج ENERGY STAR
Energy Star هو برنامج أنشأته وكالة حماية البيئة الأمريكية (EPA) ووزارة الطاقة الأمريكية (DOE) لتعزيز كفاءة استخدام الطاقة. المنتجات التي تحمل الملصق تفي بمعايير كفاءة الطاقة التي وضعتها هاتان الوكالتان أو تتجاوزها. ينصب التركيز على الحفاظ على الوظيفة والجودة مع تقليل استهلاك الطاقة بشكل كبير.
مؤسسة The Green Grid
هي جمعية غير ربحية تركِّز على تعزيز كفاءة الطاقة في مراكز البيانات وبيئات الحوسبة للأعمال.تأسست The Green Grid في عام 2007، وتجمع بين المتخصصين في هذا المجال، بما في ذلك خبراء تكنولوجيا المعلومات والبائعون والمستخدمون النهائيون، لمعالجة التأثير البيئي لعمليات مركز البيانات بشكل تعاوني.توفِّر المؤسسة الموارد والمبادئ التوجيهية والمعايير لتعزيز الممارسات المستدامة وتعزيز كفاءة الطاقة عبر قطاع مراكز البيانات.
الحوسبة السحابية تتمتع بالقدرة على المساعدة في تقليل استهلاك الطاقة لأنها تسمح للعديد من المستخدمين بمشاركة الخوادم والتطبيقات الفعلية نفسها.ومع ذلك، فإن التأثير الإيجابي للحوسبة السحابية غير مضمون، حيث يعتمد ذلك على عدة عوامل.
على الجانب الإيجابي، تُتيح الحوسبة السحابية دمج موارد الحوسبة في مراكز البيانات المركزية التي يديرها مقدمو الخدمات السحابية. ينتج عن هذا الدمج استخدام أكثر كفاءة للموارد، ما يقلِّل من إجمالي استهلاك الطاقة المرتبط بالشركات الفردية التي تدير خوادمها الخاصة محليًا.
يمكن لموفِّري الخدمات السحابية تحسين أعباء العمل وتخصيص الموارد ديناميكيًا وتنفيذ التقنيات الموفِّرة للطاقة، ما يساهم في توفير الطاقة على نطاق أوسع.وتساهم الأجهزة والتقنيات الموفِّرة للطاقة بشكل كبير في تحديد مدى تحقيق هذه الفائدة.
على الجانب السلبي، ساهم صعود الحوسبة السحابية بشكل كبير في النمو العالمي لمراكز البيانات واستهلاك الطاقة الكبير. يشير تقرير نظرة عامة على سوق مراكز البيانات في الولايات المتحدة لعام 2023 إلى أن استهلاك الطاقة في مراكز البيانات بحلول نهاية العقد يتجه نحو مضاعفة مستويات عام 2022، مدفوعًا بالطلب على الرفوف الجاهزة للذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي.5 كما أن نقل البيانات من وإلى السحابة عملية كثيفة الاستهلاك للطاقة، خاصة عندما تكون مراكز البيانات بعيدة عن المستخدمين.
لإحداث تأثير إيجابي صافٍ، يجب على المؤسسات التأكيد على تحسين أعباء العمل، وجعل استخدام الموارد بكفاءة وتجنب الهدر غير المستخدم من أولوياتها في استراتيجيتها السحابية.ويجب عليها استخدام مزود يمتلك شبكة موزعة من مراكز تخزين البيانات والخوادم الواقعة بالقرب من المستخدمين.وهذا يقلِّل من تكاليف الطاقة لعمليات نقل البيانات.ويجب على المؤسسات الاستثمار في الأجهزة والبنية التحتية الموفِّرة للطاقة (أو العمل مع مزود يقوم بذلك) والتأكيد على كفاءة نقل البيانات.
غالبًا ما يعتمد التأثير الكلي على كفاءة الطاقة لعمليات مركز بيانات مزود الخدمة السحابية.ويجب على المؤسسات التي تريد اتباع استراتيجية الطاقة الخضراء أن تضع ذلك في اعتبارها.
تساعد مراكز البيانات الخضراء على معالجة المخاوف المتزايدة المحيطة باستهلاك الطاقة والتأثير البيئي والاستدامة. وهي تقدِّم عددًا من الحوافز، منها:
.
- .
- تحقيق وفورات في التكاليف: تساهم مراكز البيانات الخضراء في خفض التكاليف التشغيلية بسبب تحسين كفاءة الطاقة والاستخدام الأمثل للموارد.
- .
- تقليل التأثير البيئي: من خلال دمج الممارسات الصديقة للبيئة في البناء والتشغيل، تساعد مراكز البيانات الخضراء على تقليل آثار الكربون وتقليل النفايات الإلكترونية والحفاظ على الموارد الطبيعية.
- .
- تحقيق كفاءة أكبر في استخدام الطاقة: تستخدم مراكز البيانات الخضراء طاقة أقل، ما يقلِّل من الاستهلاك الإجمالي للطاقة والتأثير البيئي المرتبط بها.
- .
- زيادة الاستدامة: يساعد التركيز على إعادة استخدام المعدات وإعادة التدوير المسؤول والبناء المستدام على ضمان استدامة مراكز البيانات على المدى الطويل.
الموارد
الحواشي
تؤدي كل الروابط إلى صفحات خارج ibm.com
1"تكلفة وتأثير بيئي ومرونة الطاقة المتجددة في ظل تغير المناخ: مراجعة،" Ahmed I. Osman, Lin Chen, Mingyu Yang, Goodluck Msigwa, Mohamed Farghali, Samer Fawzy, David W. Rooney & Pow-Seng Yap, Springer Link، بتاريخ 28 أكتوبر 2022
2“Combined Heat and Power Basics,” Energy.gov
.
3“Green Power Partnership,” EPA.gov
4"إعادة استخدام، إصلاح، إعادة تدوير: التفكير في الاقتصاد الدائري وأصول تكنولوجيا المعلومات لمراكز البيانات،" Dan Swinhoe, Data Center Dynamics، بتاريخ 8 مارس 2022
5“Newmark: من المتوقع أن يتضاعف استهلاك الطاقة في مراكز البيانات الأمريكية بحلول عام 2030،" Matthew Goodwin, Data Center Dynamics، بتاريخ 15 يناير 2024