在英国,有关数据中心行业对能源消耗占比的争论持续升温,这让政府面临不小压力–政府必须弄清楚日益数字化的经济究竟在消耗多少能源。

天然气数据中心

在2018年2月下旬,跨党派智囊团Policy Connect发布了一份从能源成本和碳排放角度探讨社会逐渐数字化所带来影响的研究报告,更是让这件事情成为焦点。

该报告认为,尽管技术在帮助英国向低碳经济转型方面发挥着重要作用,但政策制定者也需要评估目前用于推动数字经济的所消耗的能源。

这包括支持联网设备、数据传输网络和数据中心所需要的能源。这些都与人们的生活密切相关,这些网络服务帮助人们完成他们的工作、经营他们的家庭以及消磨闲暇时间等。

该报告指出:“到目前为止,数字经济消耗的能源成本和碳排放影响还没有增加到曾预测的比例。能源法案、新型高效技术和法规都在控制着ICT(信息通信技术)产品和服务使用的电能比例。”

“但是,随着人们对联网设备和数字技术日益依赖,能效方面的收益很可能会放缓甚至停滞。”

准确测量能源消耗

为了防止这种情况发生,该报告认为需要提出一种更好的方法来衡量数据中心、网络和连接设备的能源使用情况,毕竟目前“没有办法系统地从国家层面测量能源使用情况”。

“对于ICT当前和未来的全球电力需求以及相关碳排放影响,目前有各种的估算数据,这些估算很大程度上取决于建模。”

大家采用不同技术和服务来进行计算,让我们很难准确了解真正的情况。 该报告称:“据估计,ICT占全球电力的3.6%左右,约占碳排放量的1.4%。而如果涵盖娱乐(电影、音乐、游戏等),媒体(电视、广播、新闻、书籍、杂志等)和办公室打印机,这个数字将增加到全球电力的大约6%和全球碳排放量的2.4%。”

贸易协会TechUK气候变化项目副主任Emma Fryer称,试图隔离和确定数据中心消耗的能源确实存在很大挑战。

这里的挑战主要在于,用户在计算自己的能源使用情况时使用不同的方法来分类和量化其数据中心。例如,他们可能错误地将小型不同服务器机房涵盖在其运行总数中。 她最近在伦敦中部Datacloud UK活动的演讲中表示:“在我看来,数据中心是整合远程IT功能的地方,它本身并不是一台服务器。”

用户有时还可能出现重复计算的情况,例如有些数据中心的能源已经在其他地方得到计算,用户仍然计算在内。

她表示:“当你询问用户有多少个数据中心,他们会说8个,而实际上只有两个是他们自己的,其他是托管在其他站点内。很多都是重复计算。”

整个行业倾向于重复计算与能源使用有关的数据,这可能会导致数据中心能源使用量的进一步“夸张化”。

天然气动力数据中心是解决办法吗?

在这种数据中心能源使用情况不可知的情况下,人们对超大规模、主机托管和边缘数据中心影响未来电力供应的担忧仍然会持续下去。

事实上,思科在其第七次年度全球云指数报告中预测,到2021年,全球范围内运行的超大规模数据中心数量将从338个增加到628个,主要是由于企业对公共云服务的需求不断增加。

同时,市场观察人士预测,在未来几年内,我们还将需要小型、边缘数据中心来支持数十亿联网设备快速处理数据的需求,而这将进一步推动能源消耗。

在致TechUK成员的一封信中,Fryer淡化了支持这种增长带来的潜在影响,并解释称市场力量已经存在,可防止数据中心行业能源使用失控。 她写道:“如果数据中心的能源增长真的失控,服务提供商很快就会部署市场机制,因为他们会看到相关的成本上涨,并将其传递给客户。”

“而且,如果他们行动不够快,许多监管机构就会非常高兴地将价格信号放在数字活动中。”

寻找替代方案

在考虑到保护电网容量问题时,一些超大规模云巨头正在尝试使用天然气作为数据中心的替代能源,并且,爱尔兰等地就已经在构建燃气动力数据中心。

这个国家-或者更具体地说是都柏林,因其温和的气候和适宜的税收政策,近年来已经成为亚马逊、Facebook、谷歌和微软等超大规模数据中心运营商的首选地,他们在这里托管其欧洲设施。

然而,这些设施消耗的电能不容小觑,并且,反对者向民众列出了该国多个大型数据中心建造计划,引发人们担忧,这也促使运营商考虑将天然气作为其替代能源设备。 Host In Ireland咨询委员会成员David McAuley称:“在未来三年,按消耗的兆瓦和平方英尺计算,爱尔兰数据中心行业的规模将增加一倍。”Host In Irelande是保障海外云计算企业运营的组织。

“我们已经看到这种快速增长,尽管到目前为止电力仍保持可用,但在都柏林,数据中心消耗的电能已经达到整体电能的一半- 或者至少会达到这个水平。”

“这几乎达到饱和点,在都柏林我们需要建设新的基础设施和电网,以及电力基础设施,但这些事情需要几年时间才能完成。”

爱尔兰正在鼓励更多的重电力用户考虑从电力转向天然气,因为天然气已经在全国范围内广泛应用。 McAuley称:“爱尔兰大约40%的电力来自天然气,而且基础设施已经存在,可支持企业使用。”

他声称,天然气此前曾作为数据中心运营商的临时能源,当时有个运营商怎样都无法连接到电网。 McAuley称:“我在两年前看到的第一个临时天然气连接,这持续了大约18个月到两年的时间,直到数据中心的电网连接搭建完成。”

现在有些数据中心在构建时,已在规划文件中列明天然气作为主要能源。最近的例子是一个位于都柏林的开发项目–由三个两层数据中心组成,该数据中心于2018年1月获得了芬格尔县议会规划主管的批准。

“这在基础设施方面来看是可行的(其他人也可以效仿),这可能需要花费几百万美元,并需要在数据中心提供降压系统,然后在现场产生电力。”

然而,许多超大规模云公司都曾作出可持续性承诺,他们使用天然气可能会面临困难。解决这个问题的一种方法可能是通过天然气网提供生物质能。

他表示:“这里可能需要几年的时间,生物质能才可达到让数据中心与农民签订电力购买协议的数量,并且可能直接从他们那里购买气体。尽管如此,在政府的支持下,这些机制已经开始发展。”

合理重复利用热量

如果在爱尔兰天然气动力数据中心进一步增加,热量再利用做法可能会受到更严密的审查,因为它们发出的热空气量会成为反对者阻挠建设此类数据中心的另一个证据。 McAuley称:“对于这种热空气释放,数据中心正处于聚光灯下,但这并不是它们的问题,毕竟它们是属于数据业务。”

通常,大家不会重视数据中心废热的有用性,因为其温度相对较低,并需要大量投资于基础设施来运输和处理以发挥其用处。

而天然气发电机散发出很多热量,并且温度往往更高,这使其成为更具吸引力的再利用选项。随着更多以天然气为动力的数据中心出现,热量再利用的问题可能成为反对者来抗议新数据中心的更好的依据。 McAuley承认,在决定是否批准某些数据中心的建设时,这个问题正成为议会越来越常见的谈话要点。 他补充说:“天然气可帮助缓解电网的压力,但它同时带来废热问题。”

例外情况

利兹大学客座教授Ian Bitterlin称,爱尔兰数据中心市场有些异常,虽然天然气数据中心可能适合超大规模云社区,但它不太可能适合大多数运营商。

毕竟,这需要对发电机的大量前期投资,并且,发电机必须全天候运行,而这对于包含少于10MW的数据中心来说很难实现。

他表示:“除非从第一天起你就使用超过80%的功率输出,否则不适合,我们知道,大多数数据中心都是运行部分负载。而超大规模运营商都很大,他们会加载所有设备,并可进行巨额投资。”

下一代天然气

在能源替代方案方面,微软已经更进了一步,他们在2017年9月推出了20机架数据中心试点项目,该项目将天然气与燃料电池技术相结合,以减少用于运行其服务器场的能源消耗量。

微软云计算基础设施和运营部门总经理和负责人Christian Belady和Sean James表示:“现在,数据中心由电网供电,从发电厂流经多个变电站和输电线路,然后转换成适用于数据中心的正确电压才能使用。”

“而燃料电池直接由天然气管道供电,避免所有这些中间步骤,并消除了这种长时间传输过程发生的能量损失。”

更少的步骤也意味着数据中心的能源供应链中潜在的故障点数量减少,构建相关设施所涉及的成本也会减少。 他们指出:“在消除配电、功率调节和备份基础设施后,数据中心的构建、操作和管理变得更加简单且成本更低。

该项目还加入了微软长达十年的工作成果,即通过想办法来显着减少运行数据中心所需的资源量使数据中心“消失”。

他们指出:“这项创新符合我们的战略–尽量减少资源影响,更有效地利用我们的资源,并减少我们资产中碳和水元素,同时提高能源效率。”

天然气能否成为数据中心可行的替代能源,或者说,天然气是否可解决未来几年数据中心引发的英国能源供应短缺问题,仍有待观察。

但McAuley认为,随着更多的燃气设施投入使用,数据中心社区将会更多地了解其可行性。

“像所有事情一样,最终归结为信任问题。它可正常工作吗?我可以找董事会告诉他们这是可行的解决方案吗?毕竟新事物都被认为有风险。”

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