Zelené IT: zelená výpočtová technika, energetická účinnosť a udržateľnosť

Informatec Digital » Zdroje » Zelené IT: zelená výpočtová technika, energetická účinnosť a udržateľnosť

Rozšírenie technológií prinieslo dramatickú transformáciu v spôsobe, akým žijeme a pracujeme, ale aj obrovskú environmentálnu záťaž spojenú so spotrebou energie a elektronickým odpadom . Každé vyhľadávanie na internete, každý video stream, každý e-mail a každý server bežiaci 24 hodín denne, 7 dní v týždni zanecháva klimatickú stopu, ktorú pri používaní mobilného telefónu alebo počítača len zriedka zohľadňujeme.

V tejto súvislosti získal na popularite koncept zelených IT . Cieľom tohto prístupu je zefektívniť, čistejšie a zodpovednejšie IKT v každej fáze: od návrhu a výroby hardvéru a softvéru, cez každodenné používanie až po správu zariadení na konci ich životného cyklu. Nejde o opustenie digitálnych technológií, ale o ich zodpovedné prijatie, aby technologický sektor nezvyšoval svoju globálnu uhlíkovú stopu a aby sme sa mohli posunúť smerom k udržateľným technológiám.

Čo je to zelené IT a prečo sa stalo takým relevantným?

Keď hovoríme o zelenom IT, zelenej výpočtovej technike alebo zelených technológiách, máme na mysli súbor zásad, postupov a produktov zameraných na zníženie vplyvu informačných a komunikačných technológií (IKT) na životné prostredie. To zahŕňa všetko od interných firemných politík až po rozhodnutia o nákupe hardvéru, návrh softvéru a stratégie správy dátových centier.

Cieľ tohto prístupu je veľmi jasný: minimalizovať spotrebu energie, znížiť emisie skleníkových plynov a obmedziť tvorbu elektronického odpadu bez toho, aby sa obetoval výkon, bezpečnosť alebo dostupnosť systému. Jednoducho povedané, ide o to, aby technológia robila to isté alebo viac, ale s použitím menšieho množstva zdrojov a spôsobovaním menšieho znečistenia.

Toto hnutie začalo naberať na obrátkach začiatkom 90. rokov 20. storočia, keď Agentúra na ochranu životného prostredia Spojených štátov (EPA) spustila program Energy Star na označovanie energeticky úsporných zariadení. Taktiež propagovala nástroj EPEAT na hodnotenie environmentálnych vlastností počítačov, notebookov a monitorov, pričom posudzovala aspekty, ako sú úspory energie, používanie recyklovateľných materiálov a jednoduchosť recyklácie na konci ich životnosti.

Odvtedy sa obavy rozšírili ďaleko za hranice samotnej spotreby energie počítača. Klimatická stopa sektora IKT zahŕňa elektrinu spotrebovanú zariadeniami, sieťami a dátovými centrami, ale aj výrobu a prepravu hardvéru , údržbu, chladenie infraštruktúry a spracovanie (alebo likvidáciu) elektronického odpadu.

Rôzne štúdie odhadujú, že príspevok IKT sa pohybuje medzi 3 % a 4 % globálnych emisií CO2 , čím prevyšuje leteckú a námornú dopravu, pričom sa predpokladá, že toto číslo by sa v nasledujúcich rokoch mohlo blížiť k 8 % alebo viac, ak sa neprijmú žiadne opatrenia. Okrem toho niektoré analýzy odhadujú, že digitálny sektor by mohol predstavovať takmer 5 – 9 % celosvetovej spotreby elektriny , pričom dátové centrá a platformy umelej inteligencie zohrávajú čoraz významnejšiu úlohu.

Súbežne s tým rýchla digitalizácia vytvára záplavu elektronického odpadu, ktorá už teraz dosahuje desiatky miliónov ton ročne . Mnohé z týchto zariadení obsahujú ťažké kovy a nebezpečné látky, ktoré, ak sa s nimi správne nezaobchádza, znečisťujú pôdu, vodu a vzduch. Zelené IT sa týmto problémom zaoberá aj z hľadiska obehového dizajnu, predlžovania životnosti zariadení a recyklácie.

Vplyv IKT na energiu a klímu

Jadrom diskusie o zelenom IT je spotreba energie vo výpočtovej technike a telekomunikáciách, najmä v dátových centrách a sieťach . Podľa Medzinárodnej energetickej agentúry dosiahli dátové centrá približne 1,5 % celosvetovej spotreby elektriny a ich dopyt by sa mohol do roku 2030 takmer zdvojnásobiť, a to najmä v dôsledku pracovných zaťažení umelej inteligencie a cloudových služieb.

Dopad sa však neobmedzuje len na tieto veľké inštalácie. Masívne využívanie pripojených zariadení – počítačov, mobilných telefónov, inteligentných televízorov, zariadení internetu vecí, smerovačov a nespočetného množstva ďalších gadgetov – znamená, že súčet spotreby energie v malých domácnostiach a kanceláriách predstavuje veľmi významný objem . Štúdie, ako napríklad tie z Lancasterskej univerzity, naznačujú, že ak budú súčasné trendy pokračovať, samotné používanie internetu by mohlo v priebehu niekoľkých rokov predstavovať veľmi veľkú časť celosvetovej výroby elektriny.

Pokiaľ ide o emisie, informačné technológie a komunikácie sa často porovnávajú so sektormi ako letectvo. Konzultačné firmy ako Gartner odhadujú emisie CO2 z IKT na približne rovnaký rád ako letecká doprava, teda takmer 2 % globálnych emisií , zatiaľ čo iné štúdie zvyšujú celkové percento digitálneho ekosystému na 3 – 4 % a toto percento stále rastie.

Musíme tiež zvážiť efekt spätného toku: zvýšená účinnosť zvyčajne znižuje náklady na digitálne služby a podporuje ich väčšie využívanie a nové aplikácie . V konečnom dôsledku sa to, čo sa získa v jednej oblasti, stratí v inej a celková spotreba energie sa zvyšuje. Digitalizácia tiež poháňa celkový hospodársky rast a vznik nových služieb, ktoré dopĺňajú existujúce služby, a nie ich nahrádzajú.

Z týchto dôvodov mnohí odborníci zdôrazňujú, že zelené IT sa nemôže obmedzovať len na efektívne technológie. Je potrebné kombinovať technické vylepšenia so zmenami v obchodných modeloch, spôsoboch používania a verejných politikách , aby digitálny pokrok nebol nevyhnutne sprevádzaný zvýšenou spotrebou energie a emisiami.

Elektronický odpad, životný cyklus a uhlíková stopa

Jedným z najviditeľnejších aspektov vplyvu výpočtovej techniky je obrovské množstvo elektronického odpadu, ktoré vzniká neustálou výmenou zariadení : počítačov, mobilných telefónov, televízorov, zvukových systémov, tlačiarní atď. Klesajúce ceny a zastarávanie (niekedy plánované, niekedy len funkčné) znamenajú, že svoje zariadenia vymieňame dávno predtým, ako sa skončí ich fyzická životnosť.

Napríklad v krajinách ako Mexiko sa podľa rôznych oficiálnych správ každoročne vyprodukuje 150 000 až 180 000 ton elektronického odpadu . Veľká časť tohto odpadu končí na skládkach alebo sa hromadí v domácnostiach a firmách bez riadneho spracovania. Len veľmi malá časť sa recykluje prostredníctvom certifikovaných procesov, zatiaľ čo zvyšok sa nakladá neformálne alebo sa jednoducho opúšťa.

To nielenže predstavuje stratu cenných materiálov (prvkov vzácnych zemín, kovov, vysokokvalitných plastov), ​​ale aj jasné riziko kontaminácie pôdy a zvodnenej vrstvy ťažkými kovmi a toxickými látkami . Preto Green IT trvá na politikách recyklácie elektroniky, programoch zberu, na tom, aby výrobcovia prevzali zodpovednosť za koniec životnosti svojich produktov, a na regulačných rámcoch, ktoré nariaďujú nakladanie s týmto odpadom.

Niektoré veľké technologické spoločnosti spustili iniciatívy na opätovné využitie a recykláciu: bezplatné programy zberu vlastných zariadení, kampane na odovzdávanie mobilných telefónov a batérií na autorizovaných zberných miestach a dohody s environmentálnymi orgánmi o inštalácii vyhradených kontajnerov. V mnohých krajinách však stále chýba kultúra recyklácie elektroniky a zákony nariaďujúce systematickú recykláciu.

S týmto odpadom súvisí koncept uhlíkovej stopy. Táto metrika sa snaží zachytiť celkové množstvo skleníkových plynov spojených s celým životným cyklom produktu alebo činnosti , od ťažby suroviny až po koniec životnosti. V oblasti informatiky to zahŕňa výrobu, distribúciu, používanie, údržbu a konečnú likvidáciu.

Dátové centrá, energetická účinnosť a zelený dizajn

Dátové centrá sú pravdepodobne najdôležitejším a najviditeľnejším aspektom zelených IT. Tieto zariadenia obsahujú tisíce serverov, úložných systémov, sietí, klimatizácie, neprerušiteľných zdrojov napájania a ďalších zariadení s veľmi vysokou spotrebou elektriny . Ich návrh a prevádzka predstavujú rozdiel medzi energeticky náročnou infraštruktúrou a infraštruktúrou, ktorá je oveľa viac kontrolovaná.

Dobre naplánovaný dizajn dátového centra sa zameriava na optimalizáciu využitia priestoru, minimalizáciu strát energie, zlepšenie prúdenia vzduchu a zníženie zaťaženia chladením . Neexistuje jeden recept, ale existuje súbor osvedčených postupov: dobre oddelené teplé a studené uličky, využitie nízkych okolitých teplôt (voľné chladenie), použitie kvapalinového chladenia tam, kde je to vhodné, podrobné systémy monitorovania spotreby energie atď.

Spoločnosti ako Google, Microsoft, AWS a IBM už roky zdokonaľujú svoje stratégie v tejto oblasti. Niektoré presunuli dátové centrá do blízkosti obnoviteľných zdrojov energie, ako sú vodné elektrárne, aby mohli svoje zariadenia napájať elektrinou s nízkymi emisiami . Iné vyvinuli vlastný softvér na monitorovanie spotreby v reálnom čase a úpravu pracovného zaťaženia, aktiváciu alebo deaktiváciu serverov podľa dopytu alebo dokonca opätovné využitie vyrobeného tepla.

Kľúčové je aj použité vybavenie. Pri nasadzovaní serverov, úložísk, napájacích systémov (UPS) alebo klimatizácie má výber energeticky úsporného hardvéru s energetickými certifikáciami priamy vplyv na účty za elektrinu a klimatickú stopu . Odhaduje sa napríklad, že každý watt spotrebovaný serverom si vyžaduje oveľa viac wattov podpornej infraštruktúry (chladenie, distribúcia, redundancia atď.).

Samotná architektúra úložiska ponúka priestor na zlepšenie. Štúdie ukazujú, že väčšina súborov uložených vo veľkých organizáciách je prístupná veľmi zriedkavo , čo otvára dvere technológiám ako MAID (Massive Array of Idle Disks), kde sa disky vypínajú, keď sa nepoužívajú, čím sa drasticky znižuje spotreba energie bez toho, aby sa obetovala primeraná dostupnosť.

Kľúčové zelené IT technológie: virtualizácia, cloud a siete

Medzi najvýkonnejšie nástroje zeleného IT patrí virtualizácia, ktorá umožňuje konsolidáciu viacerých logických serverov na jednom fyzickom počítači . To zlepšuje úroveň využitia (v porovnaní s fyzickými servermi, ktoré sú nevyužité len 10 – 20 %) a znižuje množstvo potrebného hardvéru, čo vedie k úsporám energie, priestoru a chladenia.

Virtualizácia nie je len pre servery. Virtualizovať sa dajú aj siete, úložiská a desktopy , čo uľahčuje centralizáciu zdrojov, znižuje rozptýlené zariadenia a lepšie riadi spotrebu. Tento trend sa zrýchlil, najmä počas energetických kríz, a vďaka prevádzkovým a environmentálnym úsporám sa naďalej presadzuje.

Cloudové výpočty sa spoliehajú na mnohé z týchto princípov. Namiesto nasadzovania nadrozmernej infraštruktúry v každej spoločnosti cloud sústreďuje zdroje vo veľkých, vysoko optimalizovaných dátových centrách a zdieľa kapacitu medzi mnohými zákazníkmi . To zvyšuje mieru využitia a zvyčajne sa premieta do nižšej celkovej spotreby v porovnaní so scenármi s nedostatočne využívanou lokálnou infraštruktúrou.

Koncept tenkých klientov sa tiež stal populárnym ; ide o veľmi jednoduché pracovné stanice s nízkou spotrebou energie, ktoré delegujú väčšinu spracovania na centrálne servery . V porovnaní s tradičným stolným počítačom, ktorý môže pri priemernom používaní spotrebovať okolo 80 – 100 W, môže tenký klient pracovať s výrazne nižšími hodnotami a v spojení s efektívnymi servermi býva celková energetická účinnosť lepšia.

Okrem toho existujú distribuované výpočtové siete a gridové výpočty, ktoré umožňujú združovanie zdrojov z viacerých uzlov na riešenie náročných problémov bez potreby jednotlivých superpočítačov . Pri správnom riadení dokážu využiť nevyužitú kapacitu a efektívnejšie ju nasmerovať na konkrétne úlohy, čím sa integrujú do stratégií Green IT.

Práca na diaľku, virtuálne stretnutia a digitálna triezvosť

Zelené IT sa netýka len hardvéru. Mnohé opatrenia zahŕňajú zmenu spôsobu, akým technológie používame denne. Práca na diaľku a virtuálne stretnutia sú klasickými príkladmi toho, ako môžu IKT znížiť dochádzanie, spotrebu paliva a súvisiace emisie . Menej denných dochádzaní alebo menej obchodných letov môže predstavovať významné úspory CO2.

Štúdie v Spojených štátoch vyčíslili, že ak by sa veľká časť pracovníkov, ktorí môžu vykonávať svoje úlohy na diaľku, vyhla dochádzaniu niekoľko dní v týždni, ročne by sa mohli ušetriť miliardy litrov paliva . Toto je okrem ďalších pozitívnych vedľajších účinkov, ako je menšia dopravná zápcha a znížené zaťaženie dopravnej infraštruktúry.

Digitalizácia však môže viesť aj k nadmernej spotrebe, ak sa nadmerne využívajú služby náročné na dáta. Preto hovoríme o digitálnej zdržanlivosti: používaní technológií, ktoré skutočne prinášajú pridanú hodnotu, vyhýbaní sa plytvaniu zdrojmi na zbytočné účely . To znamená napríklad zvoliť si videokonferencie, keď je to potrebné, ale bez nadmerného počtu stretnutí; vyhýbať sa zbytočnej duplikácii súborov; a umierniť používanie streamovacích služieb, keď neprispievajú k profesionálnemu kontextu.

V tejto oblasti sa v Európe vyvíjajú rámce ako GR491, ktoré zahŕňajú odporúčania a kritériá pre ekodizajn digitálnych služieb . Zahŕňajú aspekty stratégie, architektúry, vývoja frontendu a backendu, obsahu a hostingu s cieľom viesť organizácie a technické tímy k ľahším, efektívnejším a sociálne inkluzívnejším riešeniam.

Koncepty ako digitálna zelená, ktorá sa zameriava na zodpovedné využívanie údajov, internet vecí, umelá inteligencia a blockchain pre udržateľnosť , dopĺňajú tradičné zelené IT, ktoré sa viac zameriavajú na energetickú účinnosť a správu zariadení. Spoločne poukazujú na uvedomelejšiu kultúru využívania technológií v súlade s klimatickými cieľmi.

Najlepšie postupy v oblasti zelených IT v spoločnostiach a verejnej správe

V praxi sa stratégia zelených IT v organizácii premieta do konkrétnych politík, postupov a rozhodnutí na mnohých rôznych úrovniach . Nie je to len záležitosť IT oddelenia; zahŕňa nákup, zariadenia, ľudské zdroje, manažment a samozrejme aj používateľov.

Medzi najbežnejšie opatrenia patrí zníženie alebo odstránenie nebezpečných látok v hardvéri, výber zariadení s environmentálnymi certifikátmi, predĺženie životných cyklov a podpora opraviteľnosti namiesto predčasnej výmeny. Podporuje sa aj recyklácia zariadení, spotrebného materiálu a komponentov, čím sa vytvárajú jasné kanály pre zber a nakladanie s odpadom.

Na prevádzkovej úrovni pokročilé organizácie zvyčajne implementujú politiky úspory energie v pracovných staniciach a dátových centrách : automatické vypínanie nečinných zariadení, konfigurácie režimu spánku, monitorovanie spotreby, konsolidácia nedostatočne využívaných serverov, migrácia do cloudu, keď to dáva zmysel, a nasadenie rozsiahlej virtualizácie.

Toto všetko sprevádzajú rozhodnutia v oblasti infraštruktúry: efektívne chladenie, využívanie obnoviteľných zdrojov energie, senzory na nastavenie osvetlenia a klimatizácie, prepracovanie zariadení s cieľom znížiť straty a plány preventívnej údržby na udržanie prevádzkyschopnosti zariadení v optimálnych rozsahoch.

Niektoré verejné správy a spoločnosti poskytujúce energetické služby preukázali, že energetické audity a plány zlepšení môžu okrem podstatného zníženia emisií CO2 dosiahnuť aj významné úspory nákladov. Kontrola úrovne osvetlenia, výmena zastaraných zariadení, zavádzanie inteligentných systémov riadenia a úprava klimatizácie sú opatrenia, ktoré sa zvyčajne vyplatia v krátkom čase.

Výhody a výzvy zavedenia zelených IT

Okrem zjavného prínosu pre planétu prinášajú iniciatívy Green IT množstvo obchodných výhod, ktoré pri dobrej komunikácii pomáhajú odôvodniť investície a organizačné zmeny . Prvou sú úspory nákladov: menej spotrebovanej energie znamená nižšie účty za elektrinu a optimalizovaná infraštruktúra zvyčajne vyžaduje menej priestoru a menej výdavkov na vykurovanie a chladenie.

Ďalšou jasnou výhodou je zlepšená prevádzková efektivita: systémy s lepšou veľkosťou, menej prestojov súvisiacich s prehrievaním, menej hardvéru na správu a znížená zložitosť vedú k stabilnejšiemu a agilnejšiemu IT. Virtualizácia, cloud a zjednodušené úložisko skracujú časy nasadenia aplikácií a uľahčujú škálovateľnosť.

Čoraz dôležitejšia je aj reputačná zložka. Organizácie, ktoré preukazujú seriózny záväzok k technologickej udržateľnosti, zlepšujú imidž svojej značky, priťahujú talenty a zosúlaďujú sa s očakávaniami spotrebiteľov, investorov a regulačných orgánov . V niektorých sektoroch sa táto diferenciácia môže stať jasnou konkurenčnou výhodou.

Z regulačného hľadiska sa mnohé jurisdikcie presúvajú smerom k prísnejším environmentálnym predpisom týkajúcim sa energetickej účinnosti, emisií a nakladania s elektronickým odpadom . Predvídanie týchto zmien prostredníctvom politík zelených IT pomáha predchádzať sankciám, uľahčuje dodržiavanie predpisov a stavia organizáciu do pozície zodpovedného lídra.

Samozrejme, existujú aj výzvy: počiatočné investície, potreba školení, vnútorný odpor voči zmenám a ťažkosti so spoľahlivým meraním skutočného vplyvu IKT . Okrem toho existuje riziko greenwashingu, ak sa menšie úspechy prezentujú ako veľké prelomy bez riešenia základných problémov. Kľúčom je stanovenie realistických cieľov, spoliehanie sa na údaje a neustále zlepšovanie.

Úloha inovácií, umelej inteligencie a budúcich trendov

Budúcnosť zelených IT nevyhnutne závisí od technologických inovácií, výskumu nových materiálov a architektúr a inteligentného využívania umelej inteligencie . V oblasti hardvéru miniaturizácia poháňala digitálnu revolúciu, ale zároveň dramaticky zvýšila hustotu výkonu a následne aj problémy s chladením.

Výskumníci v oblasti nanotechnológií pracujú na zariadeniach schopných ukladať a spracovávať informácie s výrazne nižšou spotrebou energie , ako sú magnetické nanodrôty alebo nové typy čipov, ktoré by mohli fungovať bez nepretržitého napájania alebo s minimálnymi stratami. Hoci mnohé z týchto riešení sú stále v experimentálnej fáze, dláždia cestu pre inherentne efektívnejšie výpočty.

Na druhej strane sa umelá inteligencia a strojové učenie používajú na optimalizáciu využívania zdrojov v reálnom čase v dátových centrách, sieťach a zariadeniach . Algoritmy, ktoré predpovedajú pracovné zaťaženie a upravujú frekvencie procesorov, vypínajú nečinné uzly, prerozdeľujú úlohy s cieľom lepšie využiť dostupnú energiu alebo dynamicky integrujú obnoviteľné zdroje energie, sú už v niektorých prostrediach realitou.

Internet vecí (IoT) prispieva senzormi, ktoré merajú teploty, spotrebu energie, obsadenosť a podmienky prostredia, čo umožňuje automatické nastavovanie systémov . Napríklad v inteligentných budovách sa tieto údaje kombinujú s riadiacimi algoritmami, aby sa znížili výdavky na osvetlenie, kúrenie a ďalšie služby bez toho, aby sa obetoval komfort.

Veľké technologické spoločnosti si napokon stanovujú ambiciózne ciele: fungovať výlučne na obnoviteľných zdrojoch energie, dosiahnuť klimatickú neutralitu alebo dokonca uhlíkovo negatívny výsledok v relatívne krátkom časovom horizonte. To zahŕňa prepracovanie dátových centier smerom k obehovým modelom, opätovné použitie komponentov, uzavretie dlhodobých zmlúv o zelenej energii a vývoj energeticky efektívnejšieho softvéru a modelov umelej inteligencie.

Všetky tieto prvky spolu poukazujú na scenár, v ktorom zelená výpočtová technika prestáva byť voliteľným doplnkom a stáva sa kľúčovým kritériom v plánovaní technológií, obchodnej stratégii a verejnej politike . Keďže klimatické náklady digitálnych technológií sú čoraz zreteľnejšie, sociálny, regulačný a ekonomický tlak bude čoraz viac tlačiť na modely, kde inovácia a udržateľnosť idú ruka v ruke.

Ak vývoj zelených IT niečo objasňuje, tak je to, že technológia nie je nepriateľom, ale nástrojom, ktorý môže urýchliť alebo spomaliť klimatickú krízu v závislosti od toho, ako je navrhnutá, používaná a riadená . Investovanie do zelených a efektívnych IT v súlade s obehovým hospodárstvom nielen znižuje náklady a riziká, ale tiež stavia spoločnosti, administratívu a jednotlivcov do lepšej pozície, aby si mohli naďalej užívať výhody digitálnych technológií bez ďalšieho zaťažovania planéty.