Németországban bemutatták, hogyan élheti túl az internet az energiaválságot

A politikusokat tényekkel kell szembesíteni. A tudomány tényeket gyárt. Segíts minél többet publikálni belőlük!

Van, ami nem változik: ahogy az elmúlt évszázadok egyre bonyolultabb közigazgatási rendszereiben és fokozódó bürokráciájában, úgy ma is elvont, dögunalmas fogalmak irányítják az életünket. Big data, digitalizáció, felhőszolgáltatás, adatközpontok, algoritmusok – az ember bealszik, ha ezeket hallja, pedig az internet megjelenése óta építgetett, globálisan összekapcsolt adathálózat fenntartása már nem technológiai részletkérdés, hanem a mindennapjainkat megalapozó világrendszer legfontosabb feladata.

És ahogy az egy ekkora rendszerben törvényszerű, minden mindennel összefügg. Egyre többen, egyre több eszközön használják az internetet, egyre jobb minőségű (vagyis több helyet foglaló) adatokat kell tárolni, a munkafolyamatok digitalizációja miatt azonnali elérésre van szükség, ami együttesen jelentős terhet ró az adatközpontokra. Márpedig ezek a központok áramot fogyasztanak – milyen meglepő, egyre többet –, ami az energiaellátás biztonságára is kihat, ráadásul amíg a fosszilis tüzelőanyagok hajtják az áramtermelést, addig a gyarapodó adatmennyiség a klímaváltozáshoz is hozzájárul.

Azt el kell fogadni, hogy adatból és ezáltal adatközpontból nem lesz kevesebb a közeli és távoli jövőben, de akkor mi a megoldás? Vigyázat, újabb ásításra késztető fogalmak következnek: növelni kell az adatközpontok energiahatékonyságát és rezilienciáját (avagy rugalmas ellenálló képességét) a fenntarthatóság jegyében. Hogy ez mit jelent a gyakorlatban, azt az északnyugat-németországi Hüllhorstban néztük meg, ahol a Wortmann AG helyi adatközpontját (Terra Cloud) a Schneider Electric innovatív megoldásaival igyekeznek fenntarthatóvá tenni.

A Terra Cloud hüllhorsti adatközpontjaFotó: Wortmann AG

De a ködös fogalmak után jöjjenek a számok, a képek, és hogy milyen alapvető változásokra számíthatunk a következő években.

Rengeteg áramot fogyasztanak, miközben nyakunkon az energiaválság

Az adattárolás fontosságát talán nem kell túlragozni: ahogy a papírra vetett adatok sokasodását a könyv- és irattárak bővítésével oldották meg, úgy a digitális adatok (köztük a képek, videók és más nagyméretű fájlok) tárolásához a szerverparkok, adatközpontok kapacitásának bővítésére van szükség. Ha ez nem történne meg, akkor a meglévő kapacitáson folyamatosan újra kellene írni az adatokat, vagyis rövid idő alatt eltűnnének a digitális emlékezetből – a Youtube-videók, Facebook-posztok, munkahelyi adatbázisok, projektfájlok stb. néhány év után elérhetetlenné válnának.

A globális adatpiac felmérésével foglalkozó International Data Corporation (IDC) elemzése szerint 2022-ben 80 zettabájt (vagyis 80 milliárd terabájt) adat állt rendelkezésre világszerte, de ez már három éven belül, 2025-re több mint a duplájára, 175 zettabájtra emelkedik. Ezzel együtt az internetfelhasználók száma is töretlenül nő, az elmúlt tíz évben ez is megduplázódott – 2013-ban még csak 2,43 milliárd, 2022-re már 4,95 milliárd embernek volt internet-hozzáférése, és az infrastruktúra-fejlesztések további növekedést vetítenek előre.

Az adattárolási trendek az elmúlt években jelentős változáson mentek keresztül: míg 2015-ben még csak az összes adat 30 százalékát tárolták a felhőben (vagyis nem helyi adattárolókon, szervereken, hanem felhőszolgáltatást nyújtó adatközpontokban), addig 2022-ben ez az arány 60 százalékra nőtt. Az adatközpontok és az adatokhoz való hozzáférést biztosító hálózat együttes áramfogyasztása 2021-ben kb. 690 terawattórára (TWh) rúgott, ami a teljes globális áramfogyasztás (25 300 TWh) 2,7 százaléka. Egyes becslések szerint az adatközpontok működtetése az üvegházhatású gázok teljes globális kibocsátásának 2,5–3,7 százalékáért felel, vagyis nagyobb arányban, mint a repülés, a hajózás vagy az élelmiszerfeldolgozás.

Fotó: Christina Czybik/Christina Czybik

A nap 24 órájában zakatoló adatközpontok rohamos bővítésével értelemszerűen az áramfogyasztás is nő majd, de hogy ez ne járjon az üvegházhatású gázok kibocsátásának jelentős növekedésével, ahhoz új technológiai megoldásokra van szükség. Főleg, hogy a legnagyobb adatforgalmat bonyolító techcégek rövid időn belül minimum karbonsemlegességet fogadtak: a Google, a Meta és a Microsoft 2030-ig, az Amazon 2040-ig vállalta a fosszilis kibocsátások nullázását.

Miközben az adatközpontok iránti növekvő kereslet, így azok kapacitásbővítésének szükségessége globális trend, Európában ezt épp egy energiaválság közepén kell megoldani, amivel még sürgetőbbé vált a szektor zöldítése. A kontinens négy legnagyobb adatközpontpiacán (FLAP, vagyis Frankfurt, London, Amszterdam és Párizs) elérhető kapacitások 2015 és 2022 között 800-ról 2000 megawattra nőttek, a létesítmények üresedési rátája (vagyis a kihasználatlan kapacitása) viszont csökkent – a legnagyobbat Frankfurt esetében, 20-ról 6 százalékra. Ezzel halaszthatatlanná vált a bővítés, de idén júliusban a frankfurti városvezetés korlátozásokat vezetett be az adatközpontok terjeszkedésére, többek között az energiafogyasztásra hivatkozva.

Az Európai Unió több fronton igyekszik optimalizálni az adatközpontok működését: a 2012-ben elfogadott, majd 2018-ban frissített energiahatékonysági irányelv módosítása mellett például a megfizethető, biztonságos és fenntartható energiaellátást célzó REPowerEU terv intézkedéseivel.

Hüllhorst, a kísérleti terep

A hüllhorsti Terra Cloud a régió egyik vezető kolokációs adatközpontja, ami azt jelenti, hogy a létesítmény termeiben található rack szekrényeken több különböző bérlő szervereit tárolja egyszerre. Ez az adatközpontok – és partnereik – legalapvetőbb lépése az energiahatékonyság felé, hiszen a hely megosztásával nem kell külön hardver- és szoftverkörnyezetet fenntartani az egyes cégek igényeinek kielégítésére.

Fotó: Christina Czybik/Christina Czybik
Fotó: Christina Czybik/Christina Czybik

A Terra Cloud a felhő mellett klasszikus tárolási szolgáltatásokat (pl. biztonsági másolatok készítése és fenntartása) is nyújt kis- és középvállalkozásoknak, és 5 megawattos kapacitásával a nagyobb adatközpontok közé tartozik, de azért még elmarad a legnagyobb techcégek által favorizált és egyre inkább terjedő szupernagy (úgynevezett hyperscale) adatközpontok méretétől.

Mivel az adatközpontoknak folyamatosan üzemelniük kell, még az energiaválság sújtotta Európát fenyegető téli áramkimaradások idején is, a szünetmentes tápegységek (UPS) elengedhetetlenek. A Terra Cloudnál Európában elsőként telepítették a Schneider Electric Galaxy VL egységeit, amelyek a hagyományos modellekhez képest több innovatív tulajdonságukkal célozzák a fenntarthatóságot: modulárisak, vagyis tetszés szerint bővíthetők; adaptívak, mert a lítiumionos akkumulátorait bármikor le lehet cserélni frissebb és hatékonyabb energiatárolási technológiákra; az eConversion üzemmód pedig 99 százalékos energiahatékonyságot tesz lehetővé, vagyis csak akkor fogyasztanak áramot, ha az valóban szükséges.

Fotó: Christina Czybik/Christina Czybik

Az adatközpontok másik kritikus pontja a hűtés. Bárki tapasztalhatja, hogy egy laptop vagy akár egy okostelefon mennyire képes túlmelegedni fokozott használat során – el lehet képzelni, hogy akkor egy több ezer szervert tároló épületben mennyi hő keletkezik a hardverek folyamatos működése mellett. A szerverek túlmelegedése ráadásul nemcsak az adott eszköz meghibásodásához vezethet, de egy esteleges tűzesetben a környező hardverek vagy kábelek is odaveszhetnek, ami egy kolokációs létesítménynél vállalkozások százait vagy ezreit teheti munkaképtelenné.

Ideálisan 18–27 Celsius-fok közötti hőmérsékletet és legfeljebb 60 százalékos páratartalmat javasolnak az adatközpontoknak, amit bel- és kültéri, terem- és rackhűtő, folyadék- és léghűtéses technológiákkal igyekeznek megtartani. A hüllhorsti központban például a Schneider Electric lég- és szabadhűtéses folyadékhűtői működnek, amelyeket a különböző innovációk miatt csökkentett zajkibocsátás, víz- és energiafogyasztás jellemez, például az alacsony felmelegedési potenciállal rendelkező hűtőközegnek vagy annak köszönhetően, hogy a külső levegőt használják a hőelvezetéshez.

Fotó: Christina Czybik/Christina Czybik
Fotó: Christina Czybik/Christina Czybik

Mivel a Terra Cloud egyfajta kísérleti terep az adatközpontok zöldítésére, még számos más olyan környezetbarát megoldást hajtottak itt végre az elmúlt időben, amelyek részletezését meghagynánk a műszaki kézikönyveknek. Azt még talán érdemes megjegyezni, hogy a kapcsolóberendezésekből kivezették az egyik leghatékonyabb szigetelőanyagnak tartott kén-hexafluoridot (SF6), amit annak ellenére használnak szívesen a villamosiparban, hogy konkrétan a világ legnagyobb felmelegedési potenciáljával bíró vegyület – egyetlen kilogramm SF6 a légkörben 23 500 kilogramm szén-dioxidnak felel meg. A többit pedig ki lehet találni: a digitális platformok nélkül az egész mit sem ér, és a cél a 100 százalék megújuló energia.

A Terra Cloud vállalati ügyfelei mindenesetre arról számoltak be, hogy 20–30 százalékkal csökkentek kiadásai, miután Hüllhorstba költöztették az adataikat, így szakzsargon ide vagy oda, a jövő tényleg a fenntartható-innovatív adatközpontoké. Már csak ezt a telet kell kihúzni valahogy. 

A Qubit szerkesztősége azért dolgozik, hogy a magyar nyilvánosság hiteles, alapos és közérthető tudományos ismeretekhez jusson. Tesszük ezt politikamentesen, közszolgálati hevülettel, száznál több kutató és tudós bevonásával. Égető kérdések, dermesztő válságok és zavaros álhírek sűrűjében igyekszünk tartani a fáklyát immár havi bő hétszázezer olvasónknak. Cikkeink ingyen olvashatók, de nem ingyen készülnek. Segítsd a munkánkat!