CUE (Hiệu quả sử dụng carbon) có ý nghĩa gì đối với các trung tâm dữ liệu

Sự tăng trưởng nhanh chóng của chuyển đổi kỹ thuật số trên nhiều ngành công nghiệp khác nhau, cùng với việc ứng dụng rộng rãi các công nghệ mới như 5G, trí tuệ nhân tạo và Internet of Things, đã tạo ra nhiều dữ liệu hơn trong xã hội. Các trung tâm dữ liệu, đóng vai trò là cơ sở kỹ thuật số cho cách các hệ thống thông tin hoạt động trong các ngành khác nhau, đã trở thành cơ sở hạ tầng quan trọng không thể thiếu trong bối cảnh kinh tế và xã hội, đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển của nền kinh tế kỹ thuật số. Tuy nhiên, các trung tâm dữ liệu sử dụng rất nhiều năng lượng và tạo ra nhiều khí thải. Để giải quyết vấn đề này, chúng ta cần có những biện pháp tốt để cắt giảm lượng khí thải và xem chúng bền vững đến mức nào. Đó là nơi xuất hiện số liệu về Hiệu quả sử dụng carbon (CUE).

Lưới xanhđã giới thiệu chỉ số Hiệu quả sử dụng carbon (CUE) vào năm 2010 để tính toán lượng phát thải khí nhà kính (GHG) trên mỗi đơn vị tiêu thụ năng lượng CNTT trong các trung tâm dữ liệu. Nó đã trở thành một phần của ISO/IEC 30134-8 để đánh giá tính bền vững của trung tâm dữ liệu về lượng khí thải carbon. CUE tương tự như cường độ carbon, xem xét cả lượng phát thải Phạm vi 1 và Phạm vi 2 nhưng chia cho tải CNTT, tương tự như Hiệu quả sử dụng năng lượng (PUE). Số liệu này cung cấp một cách hiệu quả để đo lượng khí thải carbon của các trung tâm dữ liệu và đánh giá tính bền vững của chúng trong lượng khí thải carbon.

Để tính toán CUE khi sử dụng điện lưới, lượng khí thải carbon có thể dựa trên dữ liệu được chính phủ công bố cho khu vực đó. Khi sử dụng năng lượng được tạo ra tại chỗ, lý tưởng nhất là nên sử dụng dữ liệu phát thải thực tế từ đồng hồ đo địa phương. Tuy nhiên, cũng có thể sử dụng dữ liệu nguồn khí thải và nhiên liệu từ nhà sản xuất máy phát điện để tính toán.

Để tính CUE, công thức như sau.

Tỷ lệ CUE thấp hơn biểu thị lượng khí thải carbon thấp hơn, cho thấy hiệu quả sử dụng carbon cao hơn trong các trung tâm dữ liệu. Giá trị CUE lý tưởng là {{0}}.0, biểu thị không có lượng khí thải carbon trong quá trình vận hành trung tâm dữ liệu.

Điều quan trọng cần lưu ý là CUE thay đổi đáng kể tùy theo nguồn năng lượng mà trung tâm dữ liệu dựa vào. Các trung tâm dữ liệu được cung cấp năng lượng từ các nguồn năng lượng tái tạo thường có CUE thấp hơn, ngay cả khi có cùng PUE, so với các trung tâm dựa vào năng lượng nhiên liệu hóa thạch.

Vào năm 2021, Trung Quốc đã đưa ra các khái niệm về “đỉnh carbon” và “tính trung hòa carbon” trong báo cáo công việc của chính phủ. Đạt đỉnh carbon nhằm mục đích đạt được mức ổn định về lượng khí thải carbon dioxide vào năm 2030, giảm dần sau khi đạt đến đỉnh điểm. Tính trung hòa carbon liên quan đến việc bù đắp lượng carbon dioxide được tạo ra trong quá trình sản xuất thông qua các biện pháp như trồng rừng và bảo tồn năng lượng, đạt được mức "không phát thải" carbon dioxide. Phù hợp với những nỗ lực toàn cầu nhằm chống lại biến đổi khí hậu và chiến lược "carbon kép" của Trung Quốc, ngành công nghiệp trung tâm dữ liệu đang liên tục cải thiện mức độ hiệu quả sử dụng năng lượng, tăng cường sử dụng năng lượng tái tạo và cố gắng đạt được mức độ trung hòa carbon sớm nhất.

Khi công nghệ làm mát bằng chất lỏng phát triển, các phương pháp làm mát bằng chất lỏng khác nhau như làm mát bằng nhúng, làm mát bằng chất lỏng dạng tấm lạnh và làm mát bằng chất lỏng dạng phun ngày càng được áp dụng nhiều trong các trung tâm dữ liệu. Ngoài làm mát bằng chất lỏng, các phương pháp làm mát trung tâm dữ liệu đã đa dạng hóa trong những năm gần đây. Các phương pháp làm mát mới nổi như làm mát bay hơi gián tiếp và máy làm lạnh bay lên từ trường cung cấp các lựa chọn mới. Sự kết hợp của nhiều phương pháp làm mát đã trở nên phổ biến trong các trung tâm dữ liệu.

Hiệu suất của Nguồn cung cấp điện liên tục (UPS) cũng đã trở thành một thị trường quan trọng cho các nhà cung cấp phân phối điện cho trung tâm dữ liệu. UPS hiệu suất cao, với hiệu suất trên 97%, được coi là tiêu chuẩn. UPS mô-đun ở tốc độ tải thấp đã vượt qua nguồn điện một chiều điện áp cao về hiệu quả của trung tâm dữ liệu, cho thấy tiềm năng của UPS tần số cao sẽ trở thành một trong những giải pháp tối ưu về hiệu quả năng lượng trong phân phối điện của trung tâm dữ liệu.

Đồng thời, với sự phát triển không ngừng của công nghệ, Bộ nguồn điện liên tục (UPS) cũng đã trở thành một thị trường quan trọng nơi các nhà cung cấp phân phối điện cho trung tâm dữ liệu cạnh tranh. Các công ty lớn trong nước và quốc tế trong ngành phân phối điện như Huawei, Vertiv, Kehua, ABB, Schneider đều có bố cục sản phẩm tương ứng trong lĩnh vực này. Đạt được hiệu suất vượt quá 97% hiện được coi là “hoạt động cơ bản” trong ngành UPS cao cấp. Điều đáng chú ý là, ở tốc độ tải thấp, hiệu suất của trung tâm dữ liệu sử dụng UPS dạng mô-đun đã vượt trội so với nguồn điện một chiều có điện áp cao. Theo quan điểm của tác giả, xét theo xu hướng phát triển công nghệ, UPS tần số cao có thể sẽ trở thành một trong những giải pháp tối ưu giúp giảm tiêu thụ năng lượng và tăng hiệu quả trong phân phối điện của trung tâm dữ liệu.

Trong quá trình vận hành các trung tâm dữ liệu, thiết bị CNTT tạo ra một lượng nhiệt dư thừa đáng kể. Việc sử dụng công nghệ bơm nhiệt để thu hồi và tái sử dụng lượng nhiệt dư thừa này đã tìm thấy nhiều ứng dụng trong các trung tâm dữ liệu, với một tương lai đầy hứa hẹn. Các ước tính sơ bộ chỉ ra rằng tổng lượng nhiệt dư thừa có thể thu hồi được trong các trung tâm dữ liệu ở khu vực phía bắc Trung Quốc là khoảng 10 GW, về mặt lý thuyết hỗ trợ sưởi ấm cho khoảng 300 triệu mét vuông tòa nhà. Nhiều trung tâm dữ liệu ở Trung Quốc, bao gồm Trung tâm dữ liệu Qindao Lake của Alibaba, Trung tâm dữ liệu Thiên Tân của Tencent, Cơ sở điện toán đám mây Trùng Khánh của China Telecom, Trung tâm dữ liệu Bắc Kinh 3 của Wanguo Data và Trung tâm điện toán đám mây Wulanchabu của UCloud, đã triển khai công nghệ thu hồi nhiệt, cung cấp hệ thống sưởi cho cả hai. các khu vực bên trong và xung quanh của trung tâm dữ liệu.

Như đã đề cập trước đó, việc làm mát trung tâm dữ liệu chiếm hơn 20% tổng mức tiêu thụ năng lượng. Việc triển khai các trung tâm dữ liệu dưới nước, sử dụng nhiệt độ của nước biển để tản nhiệt do trung tâm dữ liệu tạo ra có thể giảm đáng kể mức tiêu thụ năng lượng, góp phần tối ưu hóa các chỉ số khác nhau trong hoạt động của trung tâm dữ liệu.

Tại Trung Quốc, HIGHLANDER là công ty đầu tiên đưa ra khái niệm Trung tâm dữ liệu dưới nước (UDC) và xác định ba ưu điểm chính của trung tâm dữ liệu dưới nước:

Đầu tiên, UDC, được đặt dưới nước và chứa đầy khí trơ, giúp loại bỏ nguy cơ hỏa hoạn.

Thứ hai, UDC vẫn kín đáo ở vị trí dưới nước, khiến việc định vị chính xác bên ngoài là không thể.

Thứ ba, việc giám sát UDC liên tục trong 24- giờ giúp ngăn ngừa hiệu quả các hư hỏng và sự xâm nhập tiềm ẩn vào trung tâm dữ liệu.

Các trung tâm dữ liệu dưới nước có những lợi thế độc đáo cả về bảo tồn năng lượng và an toàn. Tuy nhiên, chúng chịu ảnh hưởng khá lớn bởi yếu tố địa lý, đòi hỏi phải ở gần biển để thi công. Trong hiện trạng cơ sở hạ tầng mạng, tác giả tin rằng các trung tâm dữ liệu dưới nước chủ yếu phù hợp để tính toán dữ liệu nóng, lưu trữ dữ liệu ấm-lạnh và phục vụ người dùng có yêu cầu về độ trễ thấp, chẳng hạn như những người tham gia học máy và kết xuất video, đặc biệt là ở các thành phố ven biển.

Tóm lại, để giảm bớt tác động của các trung tâm dữ liệu đến môi trường, cần có một kế hoạch đa dạng. Sử dụng thiết bị tiết kiệm năng lượng, nguồn năng lượng tái tạo và cải thiện cách sử dụng tài nguyên là những chiến lược quan trọng. Bằng cách áp dụng các giải pháp này, các trung tâm dữ liệu có thể cắt giảm đáng kể mức sử dụng năng lượng, cải thiện cách thức vận hành và chứng tỏ rằng chúng luôn nỗ lực hướng đến sự bền vững. Khi sự chú ý ngày càng tăng về trách nhiệm môi trường và chi phí năng lượng tăng lên, việc giảm tác động đến môi trường của trung tâm dữ liệu không còn là lựa chọn mà là điều bắt buộc. Bằng cách áp dụng cách tiếp cận toàn diện để đạt được tính bền vững, các trung tâm dữ liệu có thể đạt được lợi thế về kinh tế và môi trường, đóng vai trò là hình mẫu cho các ngành công nghiệp khác.