Naturens kræfter
Sporing af rødderne
At bede nogen om at give en visuel beskrivelse af “skyen” eller cloud-computeranvendelsestjenester er som at bede om en visuel beskrivelse af luft. Daglige aktiviteter såsom online-ordrer, besked-apps og sociale medier kan ikke forekomme uden sådanne tjenester, men det er svært at sætte ord på præcis, hvad det er.
Skyen og luften har dog nogle af de samme kvaliteter, som er nemme at forstå. Vi ved, at ligesom luft er vi omringet af skyen. Vi ved, at uden den ville livet være meget svært, og vi ved, at selv om de begge er usynlige for os, bærer de rundt på nogle for os uvurderlige kvaliteter. For luft består disse kvaliteter overvejende af nitrogen- og iltmolekyler, for skyen består disse kvaliteter af vores data.
Men en sådan grundlæggende forståelse fører kun til flere spørgsmål.
Hvordan kom vores data ind i skyen i første omgang? Hvor bevæger de sig hen derfra? Hvor opbevares de, og hvordan kan de være tilgængelige 24/7?
Svaret på disse æteriske spørgsmål er faktisk et meget fysisk og håndgribeligt svar: datacentre.
Datacentre er rygraden i Microsoft Cloud. De er den fysiske infrastruktur, der huser og vedligeholder tusindvis af servere, som gemmer og flytter vores data via skyen. De er en konstant energikilde og har et rent og køligt miljø, der er nødvendigt for at holde serverne kørende.
“I øjeblikket driver vi over 300 datacentre i over 34 lande. Vores datacenterflåde svarer til omkring 700 fodboldbaner,” siger Noelle Walsh, Corporate Vice President of Cloud Operations and Innovation hos Microsoft.
Efterspørgslen efter cloudtjenester er steget eksponentielt år efter år, delvis på grund af den seneste stigning i brugen af AI globalt, hvilket betyder, at Microsofts datacenterinfrastruktur også har været nødt til at vokse hurtigt.
En vigtig overvejelse for denne vækst er, hvordan datacentre kan imødekomme den stigende efterspørgsel på cloud-computeranvendelsestjenester på en måde, der er bæredygtig med mindst mulig miljøpåvirkning og samfundspåvirkning.
Datacentre får energi fra det samme elnet, der forsyner vores hjem, kontorer og trafiklys. Da de skal køre konstant, har dieseldrevne nødgeneratorer og UPS-blybatterinødstrømforsyninger traditionelt været grundpillen i driften i tilfælde af strømafbrydelser.
Derudover, fordi den fysiske skala af datacentre kan være massiv, har de et overkommeligt økologisk fodaftryk i de områder, hvor de er lokaliseret.
“En central del af vores daglige arbejde er at forbedre designet og driftseffektiviteten af vores datacentre for at reducere den mængde naturressourcer, vi bruger til at opretholde disse datacentre,” siger Walsh. “Den måde, vi gør det på, er ved at gøre bæredygtighed til fundamentet, når vi arbejder hen imod vores forpligtelser, og ved løbende at tilpasse vores daglige drift for at minimere vores påvirkning af miljøet.”
Den centrale tilgang til forbedring af datacentrenes bæredygtighed er innovation. Ved et samarbejde med interne forsknings- og udviklingsteams og eksterne eksperter har en intern praksis og politik givet industrien klare eksempler på fordelene ved at afprøve og implementere nye metoder til opførelse og drift af disse anlæg.
At være en god nabo
Udgangspunktet for innovation i et Microsoft-datacenter trækker på naturens egne 3,8 milliarder års forskning og udvikling mhp. at løse moderne designudfordringer bæredygtigt. Kaitlin Chuzi, Director for Biomimicry & Advanced Ecosystems, er en central leder i dette arbejde.
“Når der bygges en bygning, er der en økologisk omkostning, så vi arbejder på at reducere disse omkostninger”, siger Chuzi. “Det, der betyder noget, er, at vi holistisk og systematisk designer stedet med det lokale økosystem i tankerne.”
Kaitlin og hendes team er eksperter i biomimik, der udnytter og efterligner løsninger fra planter, dyr og de elementer, der naturligt har manifesteret sig gennem millioner af års evolution. Udnyttelse af biomimetik kan ændre datacentrenes forhold til planeten og dens økosystemer. Det handler om at være i harmoni med og bidrage positivt til de eksisterende samfund, hvor centrene er lokaliseret.
For eksempel er traditionelle regnvandsopsamlingsdamme nogle steder blevet omdannet til menneskeskabte vådområder, der hjælper med at filtrere og forbedre vandkvaliteten, hvilket skaber levesteder for lokale dyre og plantearter. Andre udforsker muligheden for at udnytte specielt UV-glas, der efterligner egenskaberne ved UV-enzymer i spindelvæv, som fugle har udviklet evnen til at opdage og undgå, hvilket vil reducerer tilfælde, hvor de flyver ind i bygninger.
Fugle har udviklet evnen til at kunne detektere og undgå UV-enzymer, der findes i nogle spindelvæv. For at reducere antallet af hændelser, hvor fugle kommer til at flyve ind i vinduer, undersøger Kaitlin og teamet muligheden for at integrere et specielt UV-glas, der efterligner enzymets egenskaber.
Lige fra grønne vægge med lodret vegetation, der øger biodiversiteten, til gennemtrængelige brolægning, der tillader, at regnvand løber videre ned i jorden under brolægningen, har naturen været en fantastisk inspiration til måder at synkronisere datacentre mere i deres omgivende miljø.
Materialer, der bruges til at konstruere datacentre, har også givet store muligheder for at fremme bæredygtighedsforpligtelser gennem innovation.
“Hvis vi bruger et sundt, intakt habitat som referencepunkt, har et sådant økosystem 100 % økosystemfunktion. Vores første modeller viser, at vi kan designe datacentre, der bevarer 75 % af en sådan funktion.”
Kaitlin Chuzi
Beton, et vigtigt materiale i fremstillingen af datacentre, tegner sig for 8 % af alle globale kulstofemissioner, hvilket gør det til en af de største bidragydere af drivhusgasser på jorden. For at opnå større kulstofreduktioner tester Microsoft en ny betonblanding med genbrugsglas, som vil reducere kulstof i pladestrukturer med omkring halvdelen. Et andet pilotprojekt i laboratorieskala, i samarbejde med Prometheus Materials, bruger strukturelle materialer fremstillet af kalksten og algebaseret beton med potentiale til at nedbringe kulstofindholdet i installationer til næsten nul.
Innovation af bæredygtige løsninger til, hvad der sker udenfor og omkring et datacenter, er dog kun halvdelen af arbejdet. Hvad der sker indeni er lige så vigtigt. Mere specifikt, hvordan man kan holde strømforsyningen stabil hver dag, 24/7,i alle disse centre. Selv den korteste strømafbrydelse ville forårsage enorme bølgeeffekter på tværs af hele cloudinfrastrukturen.
Audrey Lee, Senior Director of Datacenter Energy Strategy, tackler den daglige “hvordan”-del af denne enorme opgave. Audrey fører tilsyn med den komplekse planlægning og strategi, der er involveret i at skaffe strøm til datacentrene og bestemme, hvordan denne brug påvirker de samfund, de deler et forsyningsnet med.
“Historisk set havde Microsofts datacentre brug for en mindre del af nettet. Men i takt med at efterspørgslen er steget, har vi brug for en større andel af forsyningsnettet, så det er vigtigt at forstå, hvordan dette påvirker vores omgivelser,” siger Lee.
For bedre at forstå denne øgede efterspørgsel på forsyningsnettet, nu og i fremtiden, bruger Audreys team en tilgang kaldet netmodellering, som forudsiger forsyningsnetforbruget, så det kan planlægges bæredygtigt på en passende og rettidig måde.
Selvom Microsoft ikke er et energiselskab, er det på mange måder et infrastrukturselskab, og en uvurderlig ressource for enhver cloudinfrastruktur er energi. Derfor er en bæredygtig energipraksis og en positiv indvirkning på samfundet et stort ansvar for virksomheden.
En måde, hvorpå, vi kan opnå en positiv indvirkning, er gennem netstabilisering og at give tilbage til nettet.
Lee forklarede, at når elforbruget stiger, stemmer efterspørgslen og udbuddet af strøm på nettet muligvis ikke altid overens. Microsoft har uafbrydelige batteridrevne strømforsyningssystemer som nødplan i tilfælde af netafbrydelse, som kan levere tilbage til nettet ved midlertidigt at flytte dele af datacentrenes elbehov hen på disse batterier, hvilket understøtter stabiliseringen af nettet.
Udviklingen af alternative energikilder til disse nødforsyningssystemer samt til serverkølesystemerne i datacentre har vist sig at være endnu en stor mulighed for innovation.
Innovation med naturen
Biomimetik
Biomimetik handler om at lære af historiens ældste lærer: naturen. Vi kan finde tidløse løsninger, der ligger gemt i naturen og kan integreres og efterlignes for at løse nutidige problemer. Det er sådan, vi forbedrer den økologiske funktion af datacentrene.
Grøn brint
Grøn brint skabes gennem en proces kaldet elektrolyse, hvor brint spaltes fra vandmolekyler uden skadelige biprodukter. Microsofts bestræbelser på at skalere denne type brintkraft til datacenterflåden vil være den første af sin art for energisektoren verden over.
Stabilisering af nettet
I kraft med at elforbruget stiger, stemmer efterspørgsel og udbud ikke altid overens. At hjælpe nettet med at opretholde denne balance er kernen i netstabilisering. Datacentre har et uafbrydeligt nødstrømforsyningssystem, der altid er klar i tilfælde af strømafbrydelse. Det er muligt at flytte dele af vores egen efterspørgsel på elektricitet hen på disse energikilder, når der er en større efterspørgsel på nettet, som derpå understøtter dets stabilisering.
Sonia Maleky, Director of Hydrogen Technology
En fremtid drevet af innovation
“Brintbrændselscelleteknologi er blevet kommercialiseret i mindre skala, men Microsoft er den første til at demonstrere multi-megawatt-generering i stor skala til datacentre og erstatte de dieseldrevne nødgeneratorer, der understøtter kontinuerlig drift i tilfælde af strømafbrydelser og andre tjenesteafbrydelser,” siger Sonia Maleky, Director of Hydrogen Technology hos Microsoft.
Grøn brint har potentiale til at blive den perfekte bæredygtige energikilde på tværs af forskellige industrier, herunder datacentre, kommercielle bygninger og hospitaler. PEM-brændselsceller kombinerer brint og ilt i en kemisk reaktion, der genererer elektricitet, varme og vand – ingen forbrænding, ingen partikler og ingen kulstofemissioner.
Sonias team skaber energiinnovationer, der har potentiale til at ændre energisektoren, som vi kender den i dag. Demonstration af anvendelsen af grøn brint i industriel skala vil skabe større bæredygtighed internt og være en stærk use case for andre virksomheder med lignende mål og forpligtelser til at gøre det samme.
“Vi har brug for en robust grøn brintøkonomi, herunder grøn brintforsyning, brintbrændselsceller og brintlagring for en vellykket implementering af brintbrændstofgeneratorer som levedygtige muligheder for nødstrøm for at bevæge sig mod løsninger for nulemission.”
Sonia Maleky
En anden innovation i udvikling, der er lige så spændende som brintbrændselscelle, er koldpladeteknologi. Anvendelsen af denne teknologi, der genbruger varmt vand fra kølesystemer som koldt vand, har allerede gjort Microsofts systemer 90 % mere effektive end traditionelle systemer. Til sidst vil dette være et helt lukket kredsløbssystem, der ikke kræver vand fra eksterne kilder.
Ud over at genbruge vand til kølesystemerne kan det første cirkulære centerprogram af sin art genbruge hardware fra datacentre til brug samt nye formål, og vi er på vej til at bruge 90 % genanvendte servere inden 2025.
Det fremgår tydeligt af disse kollektive bestræbelser på at innovere løsninger, at en fremtid, hvor datacentre ikke kun har en neutral nettoindvirkning på miljøet, men også har en positiv indvirkning, er inden for rækkevidde. Efterhånden som brugen af cloudcomputeranvendelsen over hele verden fortsætter med at vokse, vil Microsofts datacentre være der for at imødekomme dette behov direkte på de mest bæredygtige måder.
Billedanerkendelse: Matt Howard, Dave Hoefler, Ivan Bandura, Yogesh Gosavi, Josh Withers
