Het DECARBONIZING DATA-rapport
Uitdagingen en oplossingen voor de duurzaamheid van datacenters in het AI-tijdperk.
minuut/minuten leestijd
Inhoudsopgave:
Nu gegevensintensieve kunstmatige intelligentie (AI)-technologieën wereldwijd steeds sneller worden ingevoerd, worden datacenteractiviteiten geconfronteerd met ongekende energie-eisen en een groeiende CO2-voetafdruk. Ze worstelen met de toenemende bezorgdheid over het milieu, terwijl ze ook rekenkracht en opslagcapaciteit willen opschalen en hun TCO-doelstellingen (Total Cost of Ownership) willen halen.
Volgens McKinsey1 zal de energiebehoefte van datacenters tegen het einde van 2030 naar verwachting verdrievoudigen. "De explosief stijgende vraag naar rekenkracht en gegevens wordt nog vergroot door een toename in rekenmogelijkheden naast een afname in chipefficiëntie ten opzichte van energieverbruik", aldus het analistenbureau.
Seagate zit als wereldwijd leider op het gebied van gegevensopslag en toeleverancier van 's werelds toonaangevende datacenters op de eerste rij bij de gesprekken over duurzaamheid van datacenters en de groeiende vraag naar kostenefficiënte gegevensopslag. Werken met onze klanten heeft ons onder andere geleerd dat TCO en duurzaamheidsdoelstellingen elkaar niet uitsluiten - vaak zijn ze een en hetzelfde.
Om het verband tussen TCO en duurzaamheid beter te begrijpen, besloten we datacenter-professionals te enquêteren. Dit op hun inzichten gebaseerde rapport onthult een cruciaal hiaat in het begrip van de duurzaamheidsuitdagingen van datacenters en de manieren waarop deze uitdagingen de hele toeleveringsketen beïnvloeden. Deze inzichten kunnen beslissingen ondersteunen die zowel bedrijfsgroei als milieudoelstellingen ondersteunen.
Het hoeft niet of het een of het ander te zijn.
Dit Seagate Technology-rapport is gebaseerd op een in opdracht uitgevoerd wereldwijd onderzoek door onafhankelijk onderzoeksbureau Dynata, met veldwerk door wereldwijd communicatieadviesbureau Current Global.
Het onderzoek omvatte zowel kwalitatief als kwantitatief onderzoek naar de door AI toegenomen druk op de duurzaamheid van datacenters en naar mogelijkheden om de efficiëntie van de activiteiten te verhogen.
Het onderzoek begon met diepgaande kwalitatieve interviews met vijf senior experts in gegevensopslag en -infrastructuur uit de Verenigde Staten, Duitsland, China en Japan. Elk van deze experts heeft meer dan tien jaar ervaring in planning, activiteiten en duurzaamheid van datacenters, wat degelijke inzichten in de uitdagingen en opkomende trends binnen de sector mogelijk maakte. Op deze inzichten werd een wereldwijde kwantitatieve enquête gebaseerd.
De kwantitatieve enquête verzamelde reacties van 330 datacenter-professionals in 11 marktregio's: Australië, China, Frankrijk, Duitsland, India, Japan, Noord-Amerika, Singapore, Zuid-Korea, Taiwan en het Verenigd Koninkrijk. Alle respondenten werken voor bedrijven die minstens 50 terabytes aan opslag beheren, en de meesten houden toezicht op wel vijf petabytes. Onder de deelnemers bevonden zich CIO's, CTO's, IT VP's, directeuren, executives, COO's, line-of-business-leiders, opslag- en oplossingsarchitecten in gegevensopslagbedrijven en organisaties die voorzien in gegevensopslagoplossingen of die leveren.
Onderzocht werd het huidige landschap van efficiëntie en duurzaamheid van datacenters. Het doel is om leiders in de sector te voorzien van inzichten op basis van gegevens om zo duurzame beslissingen te kunnen nemen die ook nog eens goed zijn voor business.
Seagate is wereldwijd marktleider op het gebied van schaalbare gegevensopslag met een grote capaciteit en heeft in de afgelopen 45 jaar meer dan vier en een half miljard terabytes aan capaciteit geleverd.
Datacenters vormen de ruggengraat van de huidige AI-economie. De huidige snelle adoptie van AI-technologieën heeft ertoe geleid dat datacenters met een ongekende energiebehoefte en een groeiende CO2-voetafdruk worden geconfronteerd. De resultaten van de enquête maken twee dingen overduidelijk:
Dit komt overeen met een groeiende vraag naar energie. Volgens gegevens van IEEE zal de vraag naar energie van datacenters tegen 2030 naar verwachting aanzienlijk groeien en mogelijk verantwoordelijk zijn voor 8% van de wereldwijde CO-emissies, tegenover 0,3% in 2022.
Om gelijke tred te houden met AI-innovatie, moeten organisaties hun gegevensinfrastructuur schalen en tegelijkertijd voldoen aan de duurzaamheidsmandaten van het bedrijf. Bedrijven krijgen steeds vaker te maken met verwachtingen en soms met wettelijke vereisten om datacenters zowel kostenefficiënt als duurzaam te beheren. Het kan een uitdaging zijn om deze twee verwachtingen met elkaar te in overeenstemming te brengen, want hoe meer energie datacenters gebruiken, hoe moeilijker het is om hun CO2-voetafdruk te verminderen.
Totale eigendomskosten (TCO) worden daarom soms als strijdig met duurzaamheidsdoelstellingen gezien. Uit de enquête waarop dit rapport is gebaseerd, bleek dat:
Toch maken andere bevindingen van deze enquête duidelijk dat TCO en duurzaamheid geen concurrerende prioriteiten zijn. De TCO- en duurzaamheidsoverwegingen kunnen en zullen vaak op één lijn liggen en dat biedt mogelijkheden voor operationele efficiëntie en vermindering van de milieu-impact.
Uit het onderzoek bleek dat de activiteiten van datacenters worden beïnvloed door factoren die zowel TCO- als duurzaamheidsdoelstellingen omvatten. Dit zijn onder andere:
Energieverbruik. Een hoog energieverbruik stuwt zowel de operationele kosten als de CO2-uitstoot op, en 53,5% van de respondenten noemt dit een belangrijk punt van zorg.
Grondstofbehoeften. Bijna 49,5% van de geënquêteerde datacenter-professionals benoemde de grote hoeveelheden grondstoffen die nodig zijn voor de infrastructuur als een belangrijk probleem.
Fysieke ruimtebeperkingen. Bijna 45,5% van de respondenten benadrukte de financiële en logistieke last van beperkte ruimte.
Infrastructuurkosten. Hoge bouwkosten voor duurzame infrastructuur (genoemd door 28,5% van de respondenten) en aanschafkosten voor datacentercomponenten (27% van de respondenten) hebben een aanzienlijke invloed op de kapitaaluitgaven (CapEx).
Levenscyclusverlenging. Meer dan 92% van de respondenten was het ermee eens dat het belangrijk is om de levenscyclus van opslagapparatuur te verlengen, waarbij de nadruk ligt op duurzaamheid om de vervangings- en onderhoudskosten te reduceren. (Daarentegen beschouwde slechts 15.5% van de respondenten de verlenging van de levenscyclus als een belangrijke aankoopfactor voor opslaginfrastructuur of -apparatuur en koos 12.1% voor duurzaamheid als een belangrijke factor)
Deze bezorgdheid onderstreept de veelzijdige aard van de TCO van datacenters, waarin zowel CapEx- als operationele kosten zijn geïntegreerd, en die rechtstreeks van invloed is op duurzaamheid. Verbetering van de energie-efficiëntie verlaagt zowel emissies als operationele kosten, en het verlengen van de levensduur van apparatuur minimaliseert e-afval en de vraag naar grondstoffen.
Dit wil niet zeggen dat duurzaamheid TCO-berekeningen niet ingewikkelder maakt - dat is wel mogelijk.
Stroomverbruik is bijvoorbeeld een inherent onderdeel van de TCO-vergelijking. Maar exploitanten van datacenters weten dat groene energiebronnen van tevoren duurder kunnen zijn. Als dat het geval is, brengt de focus op de aard van de ingekochte energie kosten en efficiëntiebeperkingen met zich mee en voegt deze toe aan een toch al uitdagend kostenefficiëntieprobleem.
Naarmate het toenemende gebruik van AI het creëren van gegevens doet toenemen, hebben organisaties meer ruimte nodig voor steeds grotere gegevensvolumes. Vele worstelen daarbij met ruimtebeperkingen. Ruimtelijke beperkingen beïnvloeden hun vermogen om uit te breiden en duurzamere opslagoplossingen te implementeren. Daarnaast blijven de hoge aanloopkosten voor duurzame infrastructuur een belangrijke belemmering voor vooruitgang.
Gevraagd naar de top drie van belemmeringen voor duurzame datacenteractiviteiten, wezen respondenten op het gebrek aan fysieke ruimte (45,5% van de respondenten), de kosten voor de aanleg van opslaginfrastructuur (28,5%) en de kosten voor de aanschaf van datacentercomponenten (27%).
Vanwege deze belemmeringen staan organisaties vaak voor een drievoudige keuze. Om almaar stijgende gegevensvolumes te kunnen verwerken, moeten ze kiezen voor een van de drie:
Elk van deze opties gaat gepaard met compromissen op het gebied van TCO en duurzaamheid.
Uit de enquête bleek dat bedrijven steeds vaker een aantal strategieën toepassen die duurzaamheid op één lijn brengen met TCO-doelstellingen.
Hernieuwbare energiebronnen. Bijna 62% van de respondenten gaf aan hernieuwbare energiebronnen te gebruiken om hun gegevensinfrastructuur van energie te voorzien.
Infrastructuur voor hernieuwbare energie. Bijna 58% van de deelnemers aan de enquête zei dat hun organisaties investeren in infrastructuur voor hernieuwbare energie.
AI-gebaseerde opslag- en duurzaamheidsactiviteiten. Daarnaast implementeert 55,5% van de vertegenwoordigde organisaties op AI gebaseerde systemen om de opslagactiviteiten te optimaliseren en de duurzaamheidsmonitoring te verbeteren.
Ondanks deze inspanningen blijven er uitdagingen bestaan. Veel bedrijven worstelen met hoge kosten voor infrastructuur en componenten en met beperkingen qua ruimte.
De weg vooruit
Om deze uitdagingen het hoofd te bieden, moet de branche TCO en duurzaamheid anders gaan benaderen. Deze gaan namelijk steeds vaker samen. Wanneer duurzaamheidsdoelstellingen TCO-plannen bemoeilijken, moet er in het hele ecosysteem aandacht worden besteed aan:
De door AI versterkte impact op de duurzaamheid van datacenters vraagt om innovatief en holistisch denken over datacenterpraktijken. Dit betekent onder andere dat we verder moeten kijken dan operationele CO2-emissies (toepassingsgebieden 2 en 3) en ook de ingesloten CO2 moeten evalueren - CO2 die wordt uitgestoten tijdens fases van winning stroomopwaarts, productie, transport, stuklijsten, fabricage, verpakking en distributie van de levenscyclus van een product (toepassingsgebied 3).
Terwijl de explosieve groei van AI-toepassingen de groei van datacenters stimuleert, zullen samenwerking en innovatie in de toeleveringsketen de sleutel zijn tot een duurzame en efficiëntere gegevenssfeer.
In de huidige AI-economie schuift de vraag naar gegevensopslag sterk op door de snelle invoering van slimme technologieën. Bijna alle respondenten (meer dan 97%) verwachtten dat AI een aanzienlijke invloed zou hebben op de opslagbehoeften. Maar gegevens laten altijd een voetafdruk achter: datacenters verbruiken energie en zorgen voor emissies.
De door AI stijgende vraag naar gegevensopslag vergroot direct de CO2-voetafdruk van datacenters. Met de groei van gegevensvolumes neemt ook de energie toe die nodig is om ze te onderhouden. Natuurlijk gaat de energiebehoefte van AI verder dan gegevensopslag. De meeste energie wordt verbruikt door rekenwerk, netwerken en gegevensverwerking.
En ook de hele toeleveringsketen speelt een rol. De productie van componenten voor AI, zoals gespecialiseerde processoren en hardware, is zeer intensief met betrekking tot energie en grondstoffen en dat maakt dat de ingesloten CO2 van deze componenten toeneemt. (Ingesloten CO2 verwijst naar de hoeveelheid broeikasgasemissies die verband houden met de fases van winning stroomopwaarts, productie, transport, stuklijsten, fabricage, verpakking en distributie van de levenscyclus van een product) Bijgevolg dragen zowel de productie als het gebruik van besturingssystemen bij aan een grotere ecologische voetafdruk, wat de milieu-uitdagingen voor datacenters nog groter maakt.
Als reactie op deze nieuwe vraag zijn datacenters begonnen om duurzaamheid en decarbonisatie te prioriteren. Bijna alle respondenten (zo'n 94,5%) gaven aan dat hun bedrijven werken aan het verlagen van de CO2-voetafdruk van hun gegevensopslagactiviteiten.
Uit de enquête bleek dat bedrijven, om hun ecologische voetafdruk te verkleinen, voornamelijk hernieuwbare energie gebruiken:
Een andere strategie is migratie naar de cloud. Bijna de helft van de respondenten (meer dan 47%) gelooft dat het migreren van gegevens naar cloudsystemen helpt om de CO2-voetafdruk van hun bedrijf te verkleinen. Aanbieders van clouddiensten hebben met hun best-in-class praktijken en infrastructuur een voordeel bij het verkleinen van de milieu-impact van gegevensbewerkingen.
Bedrijven die deze strategie willen implementeren, moeten echter in gedachten houden dat cloudmigratie ook kan worden gezien als het verschuiven van verantwoordelijkheid in plaats van het elimineren van impact. Hoewel cloudproviders efficiënter kunnen werken, verdwijnt de milieubelasting daarmee niet. Die wordt alleen verplaatst van individuele bedrijven naar de cloudproviders, die op hun beurt de vraag naar energie en hulpbronnen moeten beheren. Dit onderstreept de noodzaak van een holistische benadering van duurzaamheid, waarbij zowel cloudproviders als hun klanten samenwerken om de CO2-voetafdruk van gegevens te minimaliseren.
De overgang naar duurzamere gegevensopslagactiviteiten confronteert bedrijven met aanzienlijke uitdagingen. Uitdagingen als fysieke ruimtebeperkingen, kosten, hoog energieverbruik en effectieve evaluatie. Laten we elk van deze factoren eens nader bekijken.
De top drie van belemmeringen voor duurzame datacenteractiviteiten zijn het gebrek aan fysieke ruimte (45,5%), de kosten van de aanleg van opslaginfrastructuur (28,5%) en de kosten van de aanschaf van datacentercomponenten (27%) (zie afbeelding 2).
Het is geen verrassing dat fysieke belemmeringen, bijvoorbeeld ruimtebeperkingen voor nieuwe infrastructuur, als grootste uitdaging naar voren kwamen, waarbij 45,5% van alle respondenten een "gebrek aan fysieke ruimte" als grootste obstakel noemde. Het bouwen van extra fysieke ruimten voor datacenters kan de directe (toepassingsgebied 1) broeikasgasemissies aanzienlijk verhogen, aangezien dit uitgebreide bouwactiviteiten met zich meebrengt die hulpbronnen en zeldzame minerale gesteenten verbruiken waarbij ook broeikasgassen vrijkomen.
Gezien het dilemma om te moeten kiezen tussen a) toenemende kosten van uitbreiding binnen dezelfde ruimte, b) het bouwen van een nieuwe uitbreiding (ook duur, vaak duurder dan de eerste keuze), of c) het migreren van gegevens naar de cloud (waardoor de duurzaamheidsbelasting wordt doorgeschoven naar de toeleveringsketen van de cloud), wees de enquête op een behoefte aan innovatieve oplossingen om de bestaande ruimte te optimaliseren.
De redenen waarom opschalen een aantrekkelijke keuze kan zijn, zijn onder andere de volgende bevindingen:
De behoefte aan meer servers, opslag- en netwerkapparatuur maakt deze uitdaging van beperkte ruimte nog groter. In stedelijke gebieden, waar ruimte toch al beperkt is, is het vinden van geschikte locaties voor nieuwe datacenters extra moeilijk. Verschillende landen, waaronder Singapore, Japan, Taiwan, Frankrijk en Duitsland, hebben beperkingen opgelegd aan het aantal datacenters dat gebouwd mag worden en aan de locaties waar ze gebouwd mogen worden. Deze verordeningen zijn bedoeld om de voordelen van meer datacenterbronnen in evenwicht te brengen met milieubescherming en efficiënt landgebruik. Bovendien onderstrepen ze de behoefte aan innovatieve oplossingen om aan de stijgende vraag naar datacenters te voldoen.
De hoge kosten voor het aanleggen en onderhouden van groene infrastructuur blijven een groot obstakel voor het implementeren van duurzame oplossingen. Deze uitgaven hebben betrekking op de initiële investering in hernieuwbare energie en de lopende uitgaven voor duurzame IT-infrastructuur.
De enquête voorspelt dat er gemiddeld $ 4,9 miljard nodig zou zijn om te investeren in meer duurzame gegevensopslagactiviteiten wereldwijd. Hoewel dit cijfer geen definitieve begrotingsgegevens bevat, laat de hoogte ervan de omvang van de uitdaging zien - een uitdaging die aanzienlijke aandacht, tijd en middelen vereist.
Extra gegevenspunten:
De aanschafkosten van apparatuur vormen de grootste TCO-component in datacenters. De initiële kapitaaluitgaven (CapEx) die nodig zijn om servers, opslagsystemen en netwerkapparatuur aan te schaffen, vertegenwoordigen een aanzienlijk deel van de totale investering - vooral op schaal, waar hardwareaankopen kunnen oplopen tot tientallen miljoenen dollars.
Het aanschaffen van ultramoderne, energie-efficiënte hardware, hernieuwbare energiebronnen en innovatieve technologieën is vaak duur. Ondanks het potentieel voor langetermijnbesparingen en milieuvoordelen, kunnen deze hogere kosten beheerders van datacenters ervan weerhouden om over te stappen. De noodzaak van voortdurende upgrades om gelijke tred te houden met de technologische vooruitgang maakt de financiële last nog zwaarder.
In de woorden van een geraadpleegde expert op het gebied van datacenters: "Aandeelhouders zijn meestal gefocust op het minimaliseren van de kosten, wat het moeilijk kan maken om de grote uitgaven te rechtvaardigen die nodig zijn voor initiatieven zoals het verminderen van het energieverbruik of het investeren in hernieuwbare energiebronnen."
Uitdaging: Hoog energieverbruik
Het continue gebruik van datacenters verbruikt grote hoeveelheden energie en draagt aanzienlijk bij aan de indirecte uitstoot van broeikasgassen door elektriciteit, stoom, warmte of koeling (toepassingsgebied 2). Het feit dat de infrastructuur van datacenters altijd 'aan' staat, servers en cloud-systemen inbegrepen, bemoeilijkt de inspanningen voor energiebesparing en vraagt om innovatieve oplossingen.
In dit vele marktregio's omspannende onderzoek identificeerden respondenten hun top drie van milieuzorgen:
Deskundigen waarschuwen dat als er niet onmiddellijk actie wordt ondernomen, de milieu-impact van gegevensverwerking zal blijven toenemen.
Dit probleem wordt nog verergerd door het feit dat veel bedrijven meldden dat ze op zoek zijn naar duurzame energie, maar ontdekken dat ze niet voor duurzame energiebronnen kunnen kiezen.
De hoge kosten die gepaard gaan met het betrekken van hernieuwbare energie kunnen een obstakel van betekenis vormen.
Uitdaging: Meting en evaluatie
Hoewel gegevensopslag zelf relatief weinig bijdraagt aan de totale activiteiten van datacenters (waar reken- en verwerkingstaken veel meer energie vergen), werd in de enquête gevraagd naar de perceptie van de milieu-impact van gegevensopslag.
Er is ook een opvallend gebrek aan hulpmiddelen en procedures om de milieu-impact van gegevensopslagpraktijken te evalueren. Zonder de juiste methoden daartoe hebben bedrijven moeite om de effectiviteit van hun duurzaamheidsinspanningen te evalueren en weloverwogen beslissingen te nemen over toekomstige investeringen in duurzame praktijken.
Een van de ondervraagde experts op het gebied van datacenters in de VS drong aan op meer realtime informatie en benadrukte de noodzaak om te weten hoeveel energie we verbruiken, de fluctuaties en andere relevante details. Deze informatie moet worden bijgehouden om te kunnen zien wat er in de loop van de tijd gebeurt. Datacentrers moeten het belang inzien van het verstrekken van deze informatie, en bedrijven moeten dit eisen... realtime monitoring en rapportage zijn essentieel voor het effectief beheren van duurzaamheid.
Een duurzaamheidsexpert uit de regio Azië/Pacific herhaalde het belang van transparantie in rapportage: "Transparante rapportage kan van groot nut zijn… zoals uitgebreide milieu-effectrapportages, levenscyclusanalyses en casestudies van succesvolle implementaties. Vervolgens zijn er tools om de potentiële voordelen en kostenbesparingen van duurzame oplossingen te berekenen."
De enquête maakt duidelijk dat de meeste datacenters baat zouden kunnen hebben bij een herwaardering van de traditionele gegevensbeheerpraktijken. Hoewel veel organisaties het belang van duurzaamheid inzien, kiezen ze vaak voor geïsoleerde maatregelen in plaats van voor een holistische aanpak.
Ironisch genoeg was minstens 92% van de respondenten het ermee eens dat het verlengen van de levenscyclus van opslagapparatuur en -infrastructuur een aanzienlijke impact heeft op de duurzaamheid van datacenters, maar slechts 20,5% noemde duurzaamheid en levenscyclus als belangrijkste factoren bij aankoopbeslissingen.
Een expert op het gebied van datacenters uit Duitsland benadrukte de kortetermijnfocus van dergelijke beslissingen: "Helaas kiezen veel consumenten vaak voor de goedkoopste optie zonder rekening te houden met de langetermijngevolgen. Dan kopen ze een goedkoper product om er na twee of drie jaar achter te komen dat het niet werkt, waardoor ze een nieuw product moeten kopen. Deze cyclus van constante vervanging is bepaald niet duurzaam. Er denken te weinig mensen na over deze cyclus. Wanneer we nieuwe producten kopen, betekent dit dat er meer grondstoffen nodig zijn - meer componenten die uit mijnen in bijvoorbeeld Afrika moeten komen, meer productieprocessen en meer arbeid. Dit heeft gevolgen voor het hele ecosysteem. De huidige aanpak is amper zo effectief als ik zou willen."
Door de levenscyclus van oplossingen en infrastructuur voor datacenters te verlengen, worden e-afval en CO2-emissies aanzienlijk verminderd. Door het gebruik van bestaande infrastructuur te maximaliseren, helpen levenscyclusverlengingen bij het reduceren van de vaak over het hoofd geziene emissies stroomop- en stroomafwaarts.
Dit benadrukt de voordelen van wél stilstaan bij de levenscyclus van apparatuur bij aankoopbeslissingen. Exploitanten van datacenters kunnen de levenscyclus van alle componenten evalueren, inclusief levering van energie, gegevensverwerking en opslagdichtheid en zo hun invloed op de totale CO2-uitstoot beter begrijpen. Indien mogelijk moeten ze apparatuur kiezen van leveranciers met ingebouwde circulariteitsprogramma's.
Circulariteitsprogramma's kunnen aanzienlijke duurzaamheidsvoordelen opleveren. Zij zorgen ervoor dat oplossingen zoals harde schijven op een milieuvriendelijke manier worden gerenoveerd, hergebruikt of gerecycled. Door circulariteitsprincipes toe te passen, kunnen datacenters e-waste en de vraag naar nieuwe grondstoffen verminderen, terwijl de milieu-impact van het weggooien van oude apparaten tot een minimum wordt beperkt.
Deze holistische benadering bevordert niet alleen de duurzaamheidsdoelstellingen, maar stimuleert ook het efficiënte gebruik van hulpbronnen.
Een ander hiaat dat uit de enquête naar voren kwam, is de manier waarop milieueffecten een rol spelen bij aankoopbeslissingen:
Door zich bewust te blijven van de in apparatuur en infrastructuur ingesloten CO2 (toepassingsgebied 3), kunnen datacenters mogelijkheden identificeren om hun algehele CO2-voetafdruk te verkleinen, naast alleen operationele emissies (toepassingsgebied 1 en 2). Ingesloten CO2 verwijst naar de hoeveelheid broeikasgasemissies die verband houden met de fases van winning stroomopwaarts, productie, transport, stuklijsten, fabricage, verpakking en distributie van de levenscyclus van een product. Fabrikanten van opslag- en infrastructuursystemen en andere leveranciers van datacenters zouden informatie moeten verstrekken over de hoeveelheid ingebedde koolstof die vrijkomt bij de productie van hun producten.
In de onderstaande tabel wordt de ingesloten CO2 van solid-state drives (SSD's), harde schijven en tape-gebaseerde opslag vergeleken, waarbij duidelijk wordt hoe de keuze van opslagmedia de totale uitstoot van datacenters beïnvloedt. Seagate Technology heeft verschillende capaciteiten, gebruikspatronen en levensduren over een periode van vijf jaar geanalyseerd, waarbij de ingesloten CO2 per apparaat en per terabyte (TB) per jaar werd gemeten.
Opslagmedia | Ingesloten CO2 per product(kg CO2) | Ingesloten CO2 per TB (CO2/TB) | Ingesloten CO2 per TB per jaar (CO2/TB/jaar) |
---|---|---|---|
SSD2 | 4,915 | 160 | 32 |
Harde schijf3 | 29,7 | <1 | <0.2 |
LTO-tape4 | 48 | 2,66 | <0.6 |
Deze analyse benadrukt het belang van het kiezen van de juiste mix van opslagmedia voor zowel TCO als duurzaamheid
Deze cijfers weerspiegelen de analyse van Seagate op basis van de volgende producten:
Belangrijkste inzichten:
SSD's hebben de grootste hoeveelheid ingesloten CO2, zowel in totaal als per TB, waardoor ze van alle drie de opslagmedia de meest CO2-intensieve optie zijn.
Harde schijven hebben de kleinste CO2-voetafdruk, zowel in totaal als per TB, en zijn dus de meest CO2-efficiënte duurzame opslagoplossingen.
LTO-tapes hebben een bescheiden hoeveelheid ingesloten CO2, maar de jaarlijkse impact van ervan is groter dan die van harde schijven.
Deze analyse benadrukt het belang van het kiezen van de juiste mix van opslagmedia voor zowel TCO als duurzaamheid.
Uit de enquête bleek dat bedrijven twee belangrijke strategieën najagen om de duurzaamheid van datacenters te verbeteren.
De integratie van hernieuwbare energiebronnen voor de energievoorziening van gegevensinfrastructuur kan de afhankelijkheid van fossiele brandstoffen aanzienlijk verminderen en zo de CO2-voetafdruk verkleinen. Maar het brengt ook een aantal uitdagingen met zich mee. De initiële kosten van infrastructuur, zoals zonnepanelen en windturbines, kunnen onbetaalbaar hoog zijn.
De intermitterende aard van hernieuwbare energiebronnen vormt ook nog eens een uitdaging, aangezien de opwekking van zonne- en windenergie onvoorspelbaar en afhankelijk van de weersomstandigheden kan zijn. Dit vereist betrouwbare opslagoplossingen voor energie om een consistente energievoorziening te garanderen, waardoor de kosten verder stijgen. Bovendien kan de integratie van hernieuwbare energie in bestaande datacentersystemen complexe aanpassingen en upgrades vereisen, waardoor de overgang tijdrovend wordt. De complexiteit wordt nog vergroot door regelgevende en logistieke barrières, aangezien het beleid en de vereisten per regio verschillen.
Naast het investeren in hernieuwbare energie, kunnen datacenters zich richten op het reduceren van hun energieverbruik op zowel apparatuur- als infrastructuurniveau. Een lager energieverbruik verlaagt niet alleen de operationele kosten, maar verhoogt de effectiviteit van inspanningen op het gebied van hernieuwbare energie door de totale vraag te verlagen.
Op basis van de analyse van Seagate van het energieverbruik van drie typen opslagapparaten op basis van hun gebruikspatronen en levensduur op apparaatniveau gedurende vijf jaar, wordt in de onderstaande tabel een vergelijking gemaakt.
Opslagmedia | Bedrijfsstroom (watt) | Watts/TB |
---|---|---|
SSD | 20 | 0,5 |
Harde schijf | 9,6 | 0,32 |
LTO | 37 | 1,1 |
Uit de enquête bleek ook dat veel datacenters te weinig gebruikmaken van op infrastructuur gebaseerde oplossingen om de uitstoot te verminderen.
Oplossingen op basis van infrastructuur kunnen een cruciale rol spelen bij het verbeteren van de duurzaamheid van datacenters door het energieverbruik, de CO2-uitstoot en de algehele impact op het milieu aan te pakken.
Om meetbare vooruitgang te boeken op het gebied van duurzaamheid, kunnen bedrijven profiteren van zowel onmiddellijke als langetermijnstrategieën.
Op de korte tot middellange termijn is een meer holistische aanpak nodig - verlengen van de levensduur van hardware, optimaliseren van de energie-efficiëntie en implementeren van circulariteitsprogramma's.
Oplossingen voor de lange termijn vereisen samenwerking binnen de hele toeleveringsketen, financiële prikkels en AI-gedreven innovaties op het gebied van duurzaamheid om de ecologische voetafdruk van datacenters continu te verkleinen.
Datacenters moeten een holistische strategie ontwikkelen die verder gaat dan het gebruik van hernieuwbare energiebronnen. Hoewel de integratie van hernieuwbare energie een fundamentele stap is (en dat kostentechnisch lastig kan zijn), volstaat alleen dat niet om de veelzijdige uitdagingen van duurzaamheid aan te pakken.
Ten eerste kunnen datacenters baat hebben bij regelmatig evalueren en monitoren van de levenscyclus van alle componenten, waaronder servers, opslagapparaten en netwerkapparatuur. Begrijpen van de volledige levenscyclus van elke component stelt datacenters in staat mogelijkheden te identificeren om het gebruik van deze componenten te verlengen en hun ecologische voetafdruk te verkleinen. Het verlengen van de levenscyclus van opslagapparatuur door regelmatig onderhoud, upgrades en renovatieprogramma's is van cruciaal belang. Deze aanpak vermindert e-afval, minimaliseert de behoefte aan nieuwe grondstoffen en vermindert de energie-intensieve processen die gepaard gaan met de productie van nieuwe apparatuur. Inkoopbeleid kan prioriteit geven aan duurzame, hoogwaardige componenten met een langere levensduur, zodat duurzaamheid een belangrijk criterium is bij aankoopbeslissingen.
Ten tweede kan het verminderen van energieverbruik een cruciaal onderdeel zijn van duurzaamheidsinspanningen. Datacenters kunnen investeren in energie-efficiënte technologieën, zoals vloeistof-/ onderdompelingskoeling en HVAC-systemen, die efficiënter zijn in het afvoeren van warmte. Deze systemen kunnen het energieverbruik aanzienlijk verlagen in vergelijking met traditionele koelmethoden, wat leidt tot lagere operationele kosten en CO2-emissies. De integratie van hernieuwbare energiebronnen als zonne- en windenergie in datacenteractiviteiten kan de afhankelijkheid van fossiele brandstoffen verder verminderen en de algehele CO2-voetafdruk verkleinen. Het optimaliseren van energiebeheerpraktijken, bijvoorbeeld door op AI gebaseerde systemen te implementeren om het energieverbruik te controleren en af te stemmen, kan ook bijdragen aan efficiëntere en duurzamere activiteiten.
Ten derde moeten datacenters prioriteit geven aan de aanschaf van innovatieve, kostenefficiënte en duurzaamheidsbevorderende oplossingen. (Zie de zijbalk hieronder voor een voorbeeld uit de wereld van gegevensopslag dat helpt om de CO2-voetafdruk te verminderen)
Ten slotte kan het waardevol zijn om een circulariteitsprogramma voor de verwijdering van datacentercomponenten op te stellen. Een dergelijk programma kan ervoor zorgen dat componenten op een verantwoorde manier worden gerenoveerd, hergebruikt of gerecycled. Door processen te ontwikkelen om waardevolle materialen uit afgedankte apparatuur terug te winnen, kunnen we de vraag naar nieuwe grondstoffen verminderen en de milieueffecten van afvoer minimaliseren. Het minimaliseren van e-afval door hergebruik en herbestemming ondersteunt niet alleen de duurzaamheidsdoelstellingen, maar bevordert ook het efficiënte gebruik van hulpbronnen.
Door zich op deze gebieden te richten, kunnen datacenters hun duurzaamheidsinspanningen aanzienlijk verbeteren en werken aan het verminderen van hun algehele impact op het milieu.
Harde schijven zijn het groenste opslagmedium.7 Hoewel ze relatief weinig bijdragen aan de totale milieubelasting van datacenters, kunnen innovaties in de opnametechnologie voor harde schijven zowel de TCO van datacenters optimaliseren als hun duurzaamheid verbeteren.
Met ongeëvenaarde schaalvoordelen is innovatie op het gebied van oppervlaktedichtheid van cruciaal belang geworden voor zowel AI-innovatie als duurzame datacenters.
Oppervlaktedichtheid, de meting van gegevens die per oppervlakte-eenheid op een medium zijn opgeslagen, verwijst bij een harde schijf specifiek naar de gegevenscapaciteit van een enkele schijf. Innovatie op het gebied van oppervlaktedichtheid heeft een directe invloed op de opslagefficiëntie binnen een beperkte fysieke ruimte en stelt bedrijven in staat om hun opslagcapaciteit voor gegevens in dezelfde ruimte te vergroten door minder materialen en minder stroom te gebruiken, waardoor hun CO2-emissies per eenheid gegevensopslag effectief worden verminderd.
De vooruitgang richt zich direct op verschillende duurzaamheidsuitdagingen die uit de enquête naar voren kwamen. Door de opslagcapaciteit te vergroten zonder dat daar extra fysieke ruimte voor nodig is, helpt een hogere oppervlaktedichtheid de ruimtebeperkingen in datacenters te verlichten, een belangrijke belemmering die door 45,5% van de respondenten wordt genoemd. Bovendien sluit de vermindering van het energieverbruik aan bij de inspanningen om het energieverbruik en de CO2-uitstoot te verminderen, een primaire zorg voor ongeveer 53,5% van de respondenten.
Voor datacenters die grootschalige taken beheren, kan het vervangen van oudere opslagapparaten door HAMR (Heat-Assisted Magnetic Recording) schijven van de volgende generatie leiden tot een nettodaling van het totale energieverbruik. Op schaal vertalen deze verbeteringen zich in zinvolle verlagingen van het absolute energieverbruik en de operationele CO2-voetafdruk, zelfs als de opslaginfrastructuur groeit.
Op mondiaal niveau versterkt dit effect zich in de hele gegevenssfeer. De overgang naar schijven met een hogere oppervlaktedichtheid betekent dat, ondanks de verwachte toename van 167% in de totale vraag naar cloud-gegevensopslag in 20288, het aandeel van harde schijven in datacenters wereldwijd in het totale energieverbruik van datacenters kan dalen van ~8% naar ~3%. Dat is een totale vermindering van het energieverbruik door opslaginfrastructuur van 62%.
Dit betekent een fundamentele verschuiving: opslag wordt niet alleen efficiënter, maar zorgt ook direct voor een nettoverlaging van het totale energieverbruik en de CO2-uitstoot in datacenters wereldwijd, zelfs als de retentie van gegevens toeneemt. Dit is geweldig nieuws voor zowel de TCO als de duurzaamheid van datacenters.
Deze voordelen op grote schaal worden versterkt door efficiëntieverbeteringen op apparaatniveau. Op basis van Seagate's analyse van het energieverbruik van meerdere soorten opslagmedia, bieden harde schijven de meest energie-efficiënte opslagoptie met een hoge capaciteit. Energie-efficiëntiefactoren op schijfniveau, waaronder bedrijfsstroom in watt (totale stroom die wordt verbruikt wanneer er actief gegevens worden gelezen of geschreven) en watt per TB-efficiëntie, laten zien hoe meer dichte capaciteiten de verbruikte energie per eenheid opgeslagen gegevens reduceren.
Door opslagoplossingen met een hogere oppervlaktedichtheid te integreren, kunnen datacenters hun capaciteit uitbreiden zonder extra ruimte nodig te hebben, hun totale energieverbruik verlagen en de operationele CO2-impact verkleinen, terwijl ze tegelijkertijd voldoen aan de toenemende eisen van AI-gedreven taken en uitbreiding van de cloud.
Wat opslag op schaal betreft, is het effect van een hogere oppervlaktedichtheid ingrijpend. Met een hogere oppervlaktedichtheid kunnen datacenters hun capaciteit aanzienlijk vergroten zonder hun fysieke voetafdruk uit te breiden, en duurzaamheidsdoelen bereiken door het gebruik van ruimte, energie en natuurlijke bronnen te minimaliseren.
Stelt u zich een harde schijf met 10 schijven voor, waarbij elke schijf (ook wel plaat genoemd) 3 TB aan gegevens bevat. In totaal kan er 30 TB op de schijf worden opgeslagen. Stel u voor dat een datacenter elke harde schijf in zijn vloot upgradet van 10 TB naar 30 TB, een realistisch modern upgrade-scenario. Deze sprong in oppervlaktedichtheid maakt het mogelijk:
Bedenk nu eens hoe deze voordelen toenemen als de HAMR-technologie voor harde schijven de capaciteit verhoogt tot 40 TB en 50 TB;
Op de lange termijn zouden bedrijven AI moeten onderzoeken en toe moeten passen in hun activiteiten om de CO2-uitstoot te beperken om zo de rol van technologie bij het opvoeren van duurzaamheid aan te tonen. Uit de enquête bleek dat 55,5% van de respondenten gelooft dat AI de gegevensopslag kan optimaliseren om de duurzaamheid te verbeteren. Hoewel AI een aanzienlijk potentieel biedt om duurzaamheidsinspanningen op te stuwen, is het cruciaal om te erkennen dat AI, als het niet wordt ontwikkeld met efficiëntie in gedachten, ook het energieverbruik en de uitstoot van broeikasgassen kan verhogen.
Om het potentieel van AI in balans te brengen met duurzaamheidsdoelen is het optimaliseren van de efficiëntie ervan cruciaal. Door een focus op energiezuinige resourceplanning, geoptimaliseerde training en levenscyclusbeheer kan AI-innovatie worden geïntegreerd met duurzame praktijken, zodat de voordelen niet ten koste gaan van het milieu.
Een deel van de duurzaamheidsplanning op de langere termijn is het veranderen van denkwijze en cultuur. Het is veel gemakkelijker om het leiderschap over de streep te trekken wanneer maatregelen voor duurzaamheid een grotere efficiëntie mogelijk maken en omgekeerd. Om bedrijfsleiders aan te moedigen duurzame benaderingen te overwegen voor het schalen van activiteiten en opslaginfrastructuur, hebben datacenter-professionals wereldwijd de volgens hen belangrijkste drie motivatoren geïdentificeerd.
Een expert uit de VS ging dieper in op de financiële voordelen: "Bedrijven willen misschien geen (grote) bedragen uitgeven voor een zonnepanelensysteem, maar misschien is de reden daarvoor wel dat hun aandeelhouders er nooit voor zouden gaan. Als het voor iedereen netto nul zou zijn, was het een no-brainer. Federaal gezien kreeg ik 30% terug van de belastingen voor mijn zonnepanelen; het was nog steeds duur, maar ik kreeg 30% terug en dat compenseerde de kosten enigszins."
Deskundigen benadrukten het belang van financiële stimulansen zoals belastingverlichting en subsidies van regeringen of regionale handelsblokken zoals ASEAN en de Europese Unie.
De Duitse KfW 45-normen specificeren bijvoorbeeld streefwaarden voor het energieverbruik van gebouwen. Lagere cijfers staan hierbij voor een hogere milieu-efficiëntie. Als bedrijven aan deze normen voldoen, komen ze in aanmerking voor belastingvermindering en overheidspremies, waardoor ze worden aangemoedigd om praktijken te volgen die tot duurzamere resultaten leiden.
Samenwerking biedt bedrijven extra mogelijkheden om emissies te verminderen. Datacenter-professionals zagen waarde in partnerschappen met overheden (ongeveer 22%) en andere instanties (15% en hoger) om duurzamere opslaginfrastructuur te ontwikkelen.
Datacenters kunnen waardevol zijn in samenwerking met partners uit de branche om gestandaardiseerde hulpmiddelen en procedures te ontwikkelen voor het beoordelen van de milieueffecten van praktijken voor gegevensopslag. Dergelijke samenwerking kan helpen om benchmarks en beste praktijken voor de hele sector vast te stellen, zodat bedrijven hun prestaties beter kunnen evalueren en verbeterpunten kunnen identificeren.
De bevindingen van dit onderzoek benadrukken de rol van samenwerking in de hele industrie bij het ondersteunen van een duurzame gegevenssfeer.
Door samen te werken kunnen datacenters, providers van technologie, leveranciers van componenten en regelgevende instanties innovatieve oplossingen ontwikkelen en implementeren die het energieverbruik verminderen, de CO2-uitstoot minimaliseren en het efficiënte gebruik van hulpbronnen bevorderen. Dit omvat het gebruik van geavanceerde koeloplossingen, de integratie van hernieuwbare energiebronnen, het verlengen van de levenscyclus van opslagapparatuur, het kiezen van leveranciers op basis van hun duurzaamheidsbeloften en het implementeren van circulariteitsprogramma's voor het verantwoord verwijderen van componenten. Innovatie door leveranciers kan een sleutelrol spelen bij het effenen van de weg naar duurzamere en efficiëntere datacenters.
Transparante rapportage en realtime monitoren van de milieu-impact zijn ook hulpmiddelen die waardevolle inzichten kunnen verschaffen voor het beheren van duurzaamheid in datacenters. Het verstrekken van uitgebreide milieu-effectrapportages, het uitvoeren van levenscyclusanalyses en het delen van casestudies van succesvolle duurzaamheidsinterventies kunnen verantwoordelijkheid en voortdurende verbetering in de hele toeleveringsketen bevorderen. Financiële prikkels, belastingvermindering en officiële groene certificeringen kunnen datacenters verder aanmoedigen om duurzamere praktijken toe te passen.
Dit rapport biedt inzicht in trends en strategieën op het gebied van duurzaamheid binnen de datacentersector. Door een allesomvattende aanpak van duurzaamheid te hanteren en belanghebbenden uit de sector erbij te betrekken, kunnen bedrijven de toenemende eisen van AI en datacenteractiviteiten in evenwicht brengen met milieuoverwegingen.
Door samenwerking en innovatie kunnen datacenters helpen een gegevenssfeer te creëren die schaalbaar, efficiënt en duurzaam is.