Çevre Dostu Bir Bulut Pazarı için Enerji Verimli Bulut Bilişim Teknolojileri ve Politikaları: Nihai Çalışma Raporu (SMART 2018/0028)

Özet

Çalışma, Avusturya Çevre Ajansı ile Borderstep Enstitüsü tarafından yürütülen 16 aylık bir hizmet sözleşmesidir ve bulut hizmetlerinin yayılmasıyla artan enerji tüketimini, ilgili teknik ve yapısal tabanı ele alır. Üç ana bölümü vardır: genel bakış, teknoloji değerlendirmesi ve politika analizi. Teknoloji tarafı, AB28 veri merkezi enerji talebinin modellenmesini (Görev 1), teknolojik analizi (Görev 2) ve ARGE değerlendirmesini (Görev 4) içerir. Politika tarafı ise politika araçlarını, kamu alımları çerçevesini ve öneri paketini kapsar.

Modellemeye göre AB28 veri merkezlerinin elektrik kullanımı 2010'da 53,9 TWh/yıl iken 2018'de 76,8 TWh/yıla çıkmıştır; bu, 2018 AB28 elektrik talebinin yüzde 2,7'sidir. Büyüme, donanım, yazılım ve altyapı düzeyindeki verimlilik kazanımlarını fazlasıyla aşmıştır. 2025'e kadar yüzde 21 artışla 92,6 TWh/yıl beklenmektedir. Bulutun payı 2010'da yüzde 10, 2018'de yüzde 35 iken 2025'te yüzde 60'a, uç (edge) veri merkezlerinin payı yüzde 12'ye ulaşabilir. Kuzey ve Batı Avrupa 2018'de tüketimin yüzde 82'sini oluşturmuş, bu pay 2025'te yüzde 87 olacaktır; Kuzey Avrupa'da 26,3'ten 38,9 TWh/yıla yüzde 48 artış öngörülür.

Modelde ortalama PUE 2010'da 2,03, 2018'de 1,75 ve 2025 tahmininde 1,51'dir. 2018 değeri kısmi PUE'lere ayrılır: soğutma için 1,51, UPS (KGK) için 1,20, diğer yükler için 1,05. AB Davranış Kuralları katılımcıları ortalama PUE'yi Kuzey ülkelerinde 1,71, Birleşik Krallık ve İrlanda'da 1,83, Kuzey/Orta Avrupa'da 1,72 ve Güney Avrupa'da 2,0 bildirir. Almanya'da 2015 için 100 m2 altı sunucu odalarında 2,1, 5.000 m2 üzeri tesislerde 1,6 görülür. Tüm potansiyeller değerlendirilirse tüketim 2010 düzeyine indirilebilir; eğilim senaryosunda 2030'da 98,5 TWh/yıl beklenir.

Teknoloji analizi, kalan verimlilik potansiyelinin fiziksel sınırlara yaklaştığını ve ele geçirilmesinin zorlaştığını belirtir. Kolay kazanımlar arasında işlemci ve hızlandırıcı çiplerin watt başına performansı, doğrudan serbest soğutma, Kyoto ve evaporatif soğutma, bulut yönetim araçlarında daha sıkı ölçekleme politikaları ve enerji farkında yazılım geliştirme vardır. Garanti koşulları, kolokasyon sözleşmeleri ve mevzuat verimli soğutmanın yayılmasını sınırlar; kalan tasarruf 1 MW üzeri modern tesislerde görece düşüktür, dolayısıyla odak küçük ve eski tesislerdir. Bulut ayrıca hızlı ölçeklenmesi ve düşük giriş maliyeti nedeniyle yüksek geri tepme (rebound) riski taşır.

Politika kısmında 195 bilgi kaynağı taranmış, AB'nin bulut için ayrı bir kamu alımı çerçevesi olmadığı ve AB Davranış Kuralları ile veri merkezleri için AB yeşil kamu alımı (GPP) kriterlerinin ulusal düzeyde yaygın uygulanmadığı görülmüştür. Çalışma, ARGE politikası için yedi özet öneri ve ayrıntılı politika önerileri sunar. Vaka örnekleri arasında PUE 1,076 olan Frankfurt LOEWE-CSC kümesi ve soğutma suyunu yaklaşık 30 °C'den iki kademeli ısı pompalarıyla 70-80 °C'ye çıkaran Telia Helsinki ısı geri kazanımı vardır. Belge bir politika ve pazar çalışmasıdır, tasarım standardı değildir ve 2020/2025 değerleri 2020'de yapılmış tahminlerdir.

Öne çıkan noktalar

1. AB28 veri merkezi elektrik kullanımı 2010'da 53,9 TWh/yıldan 2018'de 76,8 TWh/yıla çıkmış, bu 2018'de AB28 elektrik talebinin yaklaşık yüzde 2,7'sidir.
2. 2025'e kadar yüzde 21 artışla 92,6 TWh/yıl öngörülmüştür; bulutun payı 2010'da yüzde 10, 2018'de yüzde 35, 2025'te yüzde 60 olacaktır.
3. Uç veri merkezlerinin 2025'te AB28 veri merkezi enerji tüketiminin yüzde 12'sini oluşturması beklenir (uç veri merkezi: en çok 10 rafı olan, uzaktan işletilen küçük tesis).
4. Kuzey Avrupa tüketiminin 2018-2025 arasında yüzde 48 artması, 26,3'ten 38,9 TWh/yıla çıkması beklenir; Kuzey ve Batı Avrupa'nın payı 2018'de yüzde 82, 2025'te yüzde 87'dir.
5. AB Davranış Kuralları katılımcıları ortalama PUE'yi Kuzey ülkelerinde 1,71, Birleşik Krallık ve İrlanda'da 1,83, Kuzey/Orta Avrupa'da 1,72, Güney Avrupa'da 2,0 bildirir.
6. Almanya 2015 PUE değerleri: 100 m2 altı sunucu odaları 2,1, 100-500 m2 için 1,9, 500-5.000 m2 için 1,7, 5.000 m2 üzeri 1,6.
7. Modellenen AB28 ortalama PUE: 2010'da 2,03, 2018'de 1,75, 2025 tahmininde 1,51; 2018 kısmi PUE'leri soğutma 1,51, UPS 1,20, diğer 1,05.
8. Tüm teknik potansiyeller kullanılırsa tüketim 2010 düzeyine indirilebilir; eğilim senaryosunda 2030'da 98,5 TWh/yıl öngörülür.
9. Kalan tasarruf potansiyeli modern, 1 MW üzeri tesislerde düşüktür; kolay kazanımlar küçük ve eski tesislerde, yazılımda ve bulut yönetim araçlarındadır.
10. Isı geri kazanımı vakası: yaklaşık 30 °C soğutma suyu iki kademeli ısı pompalarıyla yaklaşık 70-80 °C'ye çıkarılır; Frankfurt LOEWE-CSC kümesi PUE 1,076 ile 3,37 GWh/yıl tasarruf sağlamıştır.

Tasarımda kullanımı

• Başlangıç PUE varsayımları için bölgesel ve ölçek bazlı değerleri kullanın; ancak bunları 2018 ve öncesine ait ortalamalar olarak, güncel bir hedef değil geçmiş bağlam olarak ele alın.
• Kısmi PUE ayrımını (soğutma, UPS, diğer) yük bütçesi taslağında başlangıç noktası yapın: 2018 modelinde soğutma 1,51, UPS 1,20, diğer 1,05; kendi tasarımınızda her bileşenin payını ayrı hesaplayın.
• Küçük ve eski tesislerde doğrudan serbest soğutma, Kyoto veya evaporatif soğutma gibi mevcut teknolojileri değerlendirin; garanti koşullarının ve kolokasyon sözleşmelerinin bunları engelleyebileceğini şartnameye yansıtın.
• Isı geri kazanımı planlarken ısı pompası ile yükseltme senaryosunu (yaklaşık 30 °C'den 70-80 °C'ye) ve bölgesel ısıtma alıcısının varlığını erken doğrulayın.
• Kamu veya kamu bağlantılı projelerde AB GPP veri merkezi kriterlerini ve AB Davranış Kuralları'nı şartnamenin referansı yapın; çalışma bunların ulusal uygulamasının geride kaldığını belirtir.

Kimler okumalı

Veri merkezi enerji talebini, bölgesel PUE farklarını ve AB politika bağlamını anlamak isteyen tasarımcılar, planlamacılar ve politika ekipleri.

Belgenin bölümleri

1. Özet
2. Yönetici Özeti
3. Giriş
4. Bulut Bilişim Kullanımı - Mevcut Durum ve Çerçeve Senaryosu
5. Görev 1 - AB28 Genelinde Analiz ve Modelleme
6. Görev 2 - Teknolojik Analiz
7. Görev 3 - Politika Analizi
8. Görev 4 - Araştırma ve Teknolojik Gelişme (ARGE) Değerlendirmesi
9. Görev 5 - Bulut Bilişim Hizmetleri için Yeşil Kamu Alımları
10. Görev 6 - Politika Önerileri
11. Ek 2 - AB28'de Veri Merkezi Enerji Tüketiminin Modellenmesi
12. Ek 3 - Görev 5'ten Taranan Girişimler
13. Ek 5 - ARGE için Tüm Öneriler

Belgeyi okuyun

Yayın bilgileri

Yazarlar

F. Montevecchi; T. Stickler; R. Hintemann; S. Hinterholzer

Yayıncı

European Commission, DG Communications Networks, Content and Technology (DG CONNECT)

Yıl

2020

Belge dili

İngilizce

Kaynak türü

Kamu kurumu

Erişim

Açık lisans — indirilebilir

DOI

10.2759/3320

Lisans

CC BY 4.0 — atıf vererek paylaşabilirsiniz

Lisans kanıtı

doi.org

Künye