Tầm quan trọng của số liệu WUE trong Trung tâm dữ liệu là gì?

Khi số lượng trung tâm dữ liệu tăng lên, nhu cầu về điện cũng tăng theo. Thiết bị CNTT tiêu thụ nhiều điện năng, có thể sinh ra quá nhiều nhiệt. Nhiều trung tâm dữ liệu chủ yếu dựa vào nước để làm mát cơ sở hạ tầng của họ. Nước thường được coi là dồi dào hơn và tiết kiệm chi phí hơn điện. Năm 2011, Lưới điện Xanh đã tạo ra thước đo WUE (hiệu quả sử dụng nước) để đo lường tính bền vững của các trung tâm dữ liệu về mặt sử dụng nước và mối quan hệ của nó với mức tiêu thụ năng lượng.

Để hiểu rõ tác động đến môi trường, các nhà khai thác trung tâm dữ liệu rất coi trọng PUE. Do việc tính toán PUE không liên quan đến lượng nước tiêu thụ nên việc chuyển gánh nặng làm mát từ điện sang nước có thể cải thiện PUE. Mặc dù điều này cung cấp một cách để các trung tâm dữ liệu giảm mức tiêu thụ năng lượng, nhưng việc chuyển sang tác động môi trường thấp hơn vẫn khó nắm bắt. Nhiều máy chủ trong trung tâm dữ liệu siêu quy mô yêu cầu khả năng làm mát lớn hơn, điều này đặt gánh nặng lớn lên tài nguyên nước địa phương. Do các trung tâm dữ liệu thường được đặt ở những khu vực có khả năng khan hiếm nước trong tương lai nên WUE sẽ trở thành một thước đo quan trọng. Khi kết hợp với PUE, WUE có thể cung cấp cái nhìn tổng quan toàn diện về hiệu quả của cơ sở.

Để tính WUE, công thức như sau:

Đối với các trung tâm dữ liệu có hệ thống điều hòa không khí làm mát bằng nước, lượng nước tiêu thụ chủ yếu bao gồm bay hơi nước làm mát, thoát nước làm mát, nước tạo ẩm cho phòng IT, nước làm mềm cho thiết bị, nước bảo trì thiết bị và nước vận hành bảo trì cho hệ thống chiller.

WUE thấp hơn cho thấy việc sử dụng nước hiệu quả hơn trong trung tâm dữ liệu. Sơ đồ làm mát bay hơi nước trong hệ thống lạnh có thể làm giảm giá trị PUE, nhưng nó cũng dẫn đến tăng mức tiêu thụ nước và có mối tương quan nghịch nhất định giữa PUE và WUE.

Người ta ước tính ngành công nghiệp trung tâm dữ liệu chiếm 1% lượng điện tiêu thụ toàn cầu (Jones 2018). Trung bình, các trung tâm dữ liệu sử dụng 1,8 lít nước ngọt cho mỗi 1 KWH điện năng CNTT tiêu thụ (Shepherd và cộng sự, 2016,28). Để so sánh, ở Hoa Kỳ cần 57 lít nước để tạo ra 1 KWH điện (Dieter et al. 2018,42). Theo truyền thống, SDGS tập trung vào năng lượng hơn là nước, nhưng xu hướng này đang thay đổi.

Để đạt được giải pháp làm mát trung tâm dữ liệu bền vững nhất đòi hỏi phải cân bằng việc sử dụng điện và nước. Công nghệ làm mát hoàn toàn không sử dụng nước (WUE 0) gây tốn kém điện năng tiêu thụ và do đó không phải là giải pháp bền vững nhất. Khi công nghệ phát triển, các giải pháp bền vững nhất là những giải pháp dựa trên hiệu quả sử dụng năng lượng tổng thể, quản lý nước và tổng chi phí sở hữu. Ví dụ, nếu nước được xử lý bằng axit như axit sulfuric, axit clohydric hoặc axit ascorbic thay vì thiết bị xử lý nước bổ sung, thì nước có thể được tái sử dụng nhiều lần, giảm lượng nước cần bổ sung.

"Điều quan trọng hơn là phải xem xét chất lượng nước đang được sử dụng. Nước thải đã qua xử lý có phù hợp để làm mát và xả bồn cầu hoặc tưới cỏ cho các trung tâm dữ liệu không? Chúng tôi có mô hình cơ sở hạ tầng nước một lần xử lý nước đạt chất lượng cao nhất và sau đó sử dụng lượng nước đó cho những mục đích không cần nước uống, chẳng hạn như làm mát trung tâm dữ liệu." "Tiến sĩ Newsha K. Ajami, giám đốc chiến lược và phát triển của Nghiên cứu tại Khu vực Khoa học Môi trường và Trái đất của Phòng thí nghiệm Berkeley cho biết.

Những tên tuổi lớn như Microsoft và Google hiện đang cố gắng mở đường cho ngành trung tâm dữ liệu hướng tới năng lượng tái tạo và những cách làm việc bền vững hơn. Google cam kết sử dụng các nguồn nước ngọt thay thế bất cứ khi nào có thể, cho dù đó là nước thải, nước công nghiệp hay nước biển. Cho đến nay, hơn 25% khuôn viên trung tâm dữ liệu của công ty sử dụng nước tái chế hoặc nước không uống được.

Đối với Microsoft, Noel Walsh, phó chủ tịch tập đoàn phụ trách hoạt động và đổi mới đám mây, đã viết blog vào năm ngoái về cách công ty hiện đang tìm kiếm các giải pháp sáng tạo và đổi mới cho hoạt động của trung tâm dữ liệu nhằm giúp đáp ứng các mục tiêu bền vững của mình. Hiện đã có cam kết giảm 95% lượng nước sử dụng trong hoạt động của trung tâm dữ liệu vào năm 2024, điều đó có nghĩa là tất cả các khía cạnh của hoạt động kinh doanh phải được xem xét để giảm và loại bỏ việc sử dụng nước. Ví dụ, một phương pháp mới để quản lý nhiệt độ trung tâm dữ liệu hiện đã được giới thiệu giúp tiết kiệm khoảng 5,7 tỷ lít dung lượng lưu trữ mỗi năm. Ngoài ra, nghiên cứu về tản nhiệt ngâm trong chất lỏng đang được thực hiện để giúp đạt được tương lai làm mát không dùng nước.

Do biến đổi khí hậu và gia tăng dân số toàn cầu, nước ngọt sẽ trở nên khan hiếm hơn trong tương lai. Các trung tâm dữ liệu được xây dựng ngày nay vẫn sẽ hoạt động sau 30 năm nữa. Các nhà vận hành trung tâm dữ liệu phải xây dựng các kế hoạch dự phòng để hiểu cách duy trì hoạt động mà không cần phụ thuộc vào nước. Nhiều công ty trung tâm dữ liệu đã thực hiện rất xuất sắc việc cải thiện các hoạt động bền vững trong chính họ và toàn ngành. Nhưng họ cần có cái nhìn xa hơn về những thách thức mà ngành và thế giới sẽ phải đối mặt trong những năm tới.