Forze della natura
Ripercorrendo le radici
Chiedere a qualcuno di fornire una descrizione visiva del “cloud” o dei servizi di cloud computing, è come chiedere una descrizione visiva dell’aria. Le attività quotidiane come gli ordini online, le app di messaggistica e i social media non possono avvenire senza il cloud, ma descriverlo a parole è complicato.
Tuttavia, il cloud e l’aria condividono qualità simili che sono facili da cogliere. Come l’aria, sappiamo che il cloud è sempre intorno a noi. Sappiamo che senza di esso, la vita sarebbe molto difficile e sappiamo che, sebbene siano entrambi invisibili per noi, portano dentro di sé alcune cose inestimabili. Per l’aria, questi ingredienti sono prevalentemente molecole di azoto e ossigeno, per il cloud sono i nostri dati.
Tuttavia, questa comprensione fondamentale porta solo ad altre domande.
In primo luogo, come sono finiti i nostri dati nel cloud? Dove andranno da lì? Dove vengono conservati e come sono disponibili 24 ore su 24, 7 giorni su 7?
La risposta a queste eteree domande è in realtà molto fisica e tangibile: i Datacenter.
I data center sono la spina dorsale del cloud Microsoft. Si tratta di l’infrastruttura fisica che ospita e mantiene migliaia di server, che archiviano e spostano i nostri dati attraverso il cloud. Garantiscono un apporto costante di energia e un ambiente pulito e fresco, indispensabile per il corretto funzionamento dei server.
“Attualmente, gestiamo oltre 300 Datacenter in oltre 34 paesi. La nostra flotta di Datacenter equivale a circa 700 campi da calcio”, afferma Noelle Walsh, Vicepresidente aziendale di Cloud Operations and Innovation di Microsoft.
La domanda di servizi cloud è aumentata in modo esponenziale anno dopo anno, in parte a causa del recente picco di utilizzo dell’IA a livello globale, il che significa che anche l’infrastruttura dei Datacenter di Microsoft ha dovuto crescere a un ritmo rapido.
Una considerazione importante per questa crescita è il modo in cui i Datacenter possono soddisfare la crescente domanda mondiale di cloud computing in modo sostenibile con il minimo impatto ambientale e sulla comunità.
I Datacenter utilizzano l’energia della stessa rete elettrica che alimenta case, uffici e semafori. Poiché devono funzionare costantemente, i generatori di riserva alimentati a diesel e i gruppi di continuità con batterie al piombo sono stati il pilastro tradizionale delle operazioni in caso di interruzioni di corrente.
Inoltre, poiché la scala fisica dei Datacenter può essere enorme, presentano un impatto ambientale limitato nelle zone in cui sono presenti.
“Una parte fondamentale del nostro lavoro quotidiano consiste nel migliorare la progettazione e l’efficienza operativa dei nostri Datacenter per ridurre il numero di risorse naturali che utilizziamo”, afferma Walsh. “Lo stiamo facendo rendendo la sostenibilità il nostro fondamento mentre lavoriamo per rispettare i nostri impegni e adattando continuamente le nostre operazioni quotidiane per ridurre al minimo il nostro impatto sull’ambiente”.
L’approccio principale per migliorare la sostenibilità dei Datacenter è l’innovazione. Collaborando con le forze interne di ricerca e sviluppo e con esperti esterni, le pratiche e le politiche interne hanno fornito per l’industria chiari esempi dei vantaggi derivanti dalla sperimentazione e dall’implementazione di nuovi approcci per la costruzione e la gestione di questi siti.
Essere un buon vicino
Il punto di partenza dell’innovazione in un Datacenter di Microsoft si basa su 3,8 miliardi di anni di attività di ricerca e sviluppo della natura per risolvere le sfide della progettazione moderna in modo sostenibile. Kaitlin Chuzi, Direttrice di Biomimetica ed ecosistemi avanzati, è una leader chiave in questo lavoro.
“Quando si costruisce un edificio c’è un costo ecologico, quindi stiamo lavorando per mitigare questi aspetti”, afferma Chuzi. “Ciò che conta è che progettiamo il sito in modo olistico e sistemico tenendo conto dell’ecosistema locale”.
Kaitlin e il suo team sono esperti in biomimetica; utilizzano ed emulano soluzioni di piante, animali ed elementi che si sono manifestati naturalmente nel corso di milioni di anni di evoluzione. Sfruttare la biomimetica può rimodellare il rapporto dei Datacenter con il pianeta e i suoi ecosistemi. Si tratta di essere in sintonia con le comunità esistenti in cui operano i siti e di contribuire positivamente ad esse.
Ad esempio, alcuni siti hanno trasformato i tradizionali bacini di ritenzione delle acque piovane in zone umide artificiali che aiutano a filtrare e migliorare la qualità dell’acqua, creando habitat per la vita delle specie locali. Altri stanno esplorando l’utilizzo di uno speciale vetro UV che imita le caratteristiche degli enzimi UV nelle ragnatele che gli uccelli si sono evoluti per rilevare ed evitare, riducendo i casi in cui si schiantano contro gli edifici.
Gli uccelli si sono evoluti per essere in grado di rilevare ed evitare gli enzimi UV presenti in alcune ragnatele. Per ridurre il numero di incidenti in cui gli uccelli si schiantano contro le finestre, Kaitlin e il suo team stanno esplorando l’integrazione di uno speciale vetro UV che imita le caratteristiche di quell’enzima.
Dalle pareti verdi con vegetazione verticale che aumenta la biodiversità alle pavimentazioni permeabili che consentono all’acqua piovana di fluire nel terreno sottostante, la natura ci hai insegnato dei modi straordinari per rendere i Datacenter più sincronizzati con l’ambiente circostante.
Anche i materiali utilizzati per costruire i Datacenter hanno offerto grandi opportunità per promuovere l’impegno verso la sostenibilità attraverso l’innovazione.
“Se usiamo un habitat di riferimento sano e intatto come punto indicatore, quell’ecosistema ha una funzione ecosistemica al 100%. I nostri modelli iniziali mostrano che siamo in grado di progettare Datacenter che mantengono il 75% di tale funzione”.
Kaitlin Chuzi
Il calcestruzzo, un materiale chiave nei Datacenter, rappresenta l’8% di tutte le emissioni globali di carbonio, il che lo rende uno dei maggiori responsabili di gas serra sulla terra. Per ridurre ulteriormente le emissioni di carbonio, Microsoft sta sperimentando una nuova miscela di calcestruzzo che utilizza vetro riciclato, che ridurrà di circa la metà il carbonio nelle strutture delle lastre. Un altro progetto pilota su scala di laboratorio, in collaborazione con Prometheus Materials, utilizza materiali strutturali a base di calcare e calcestruzzo a base di alghe con il potenziale di ridurre il carbonio nelle installazioni quasi a zero.
Tuttavia, l’innovazione di soluzioni sostenibili per ciò che accade all’esterno e intorno a un Datacenter è solo metà del lavoro. Ciò che accade all’interno è altrettanto importante; più specificamente, bisogna mantenere l’alimentazione accesa ogni giorno, 24 ore su 24, 7 giorni su 7, in tutti questi siti. Anche la più breve interruzione di corrente causerebbe immensi effetti a catena sull’intera infrastruttura cloud.
Ad affrontare il “come” quotidiano di questo enorme compito è Audrey Lee, Direttrice senior di Datacenter Energy Strategy. Audrey supervisiona la complessa pianificazione e la strategia necessaria per l’approvvigionamento di energia per i Datacenter e determina in che modo tale utilizzo influisce sulle comunità con cui si condivide una rete.
“Storicamente, i Datacenter di Microsoft avevano bisogno di una parte più piccola del sistema elettrico. Ma con l’aumento della domanda, abbiamo richiesto una quota maggiore della rete, quindi è importante capire il nostro impatto”, afferma Lee.
Per comprendere meglio questo aumento della domanda sulla rete, ora e in futuro, il team di Audrey utilizza un approccio chiamato modellazione della rete, che prevede l’utilizzo della rete in modo che possa essere pianificato in modo appropriato, sostenibile e più tempestivo possibile.
Sebbene Microsoft non sia un’azienda energetica, è, per molti versi, un’azienda di infrastrutture e una risorsa inestimabile per qualsiasi infrastruttura cloud è l’energia. Ecco perché le pratiche energetiche sostenibili e l’impatto positivo sulla comunità sono le principali responsabilità dell’azienda.
Un modo per ottenere un impatto positivo è attraverso la stabilizzazione e il contributo alla rete.
Lee ha spiegato che con l’aumento del consumo di elettricità, la domanda e l’offerta di energia sulla rete potrebbero non corrispondere sempre. Microsoft dispone di gruppi di continuità alimentati a batteria come backup in caso di interruzione della rete, che possono fornire il servizio al sistema elettrico spostando temporaneamente parte della domanda di elettricità dei Datacenter su tali batterie, supportando la stabilizzazione della rete.
La coltivazione di fonti alternative di alimentazione per questi sistemi di backup, così come per i sistemi di raffreddamento dei server all’interno dei Datacenter, si è rivelata un’altra grande opportunità per l’innovazione.
Innovare con la natura
Biomimetica
La biomimetica consiste nell’imparare dalla maestra più antica della storia: la natura. Nascoste in bella vista ci sono soluzioni senza tempo che possono essere integrate ed emulate per risolvere i problemi contemporanei. È così che miglioriamo la funzione ecologica dei Datacenter stessi.
Idrogeno verde
L’idrogeno verde viene creato attraverso un processo chiamato elettrolisi, in cui l’idrogeno viene scisso dalle molecole d’acqua senza sottoprodotti nocivi. Gli sforzi di Microsoft per scalare questo tipo di energia a idrogeno per la flotta di Datacenter saranno una novità assoluta per il settore energetico in tutto il mondo.
Stabilizzazione della rete
Con l’aumento del consumo di elettricità, la domanda e l’offerta potrebbero non essere sempre abbinate. Aiutare la rete a mantenere tale equilibrio è al centro della stabilizzazione del sistema elettrico. I data center dispongono di un gruppo di continuità e di un sistema di alimentazione di back-up sempre in funzione in caso di interruzione. È possibile spostare parte della nostra domanda di elettricità verso quelle fonti di energia quando c’è una maggiore domanda sulla rete, che quindi supporta la sua stabilizzazione.
Sonia Maleky, Direttrice di Hydrogen Technology
Un futuro all’insegna dell’innovazione
“La tecnologia delle celle combustibili a idrogeno è stata commercializzata su scala ridotta, ma Microsoft è la prima a dimostrare la generazione multi-megawatt su larga scala per i Datacenter, sostituendo i generatori di riserva alimentati a diesel che supportano le operazioni continue in caso di interruzioni di corrente e altre interruzioni del servizio”, afferma Sonia Maleky, Direttrice di Hydrogen Technology di Microsoft.
L’idrogeno verde ha il potenziale per essere la fonte di energia sostenibile perfetta in diversi settori, tra cui Datacenter, edifici commerciali e ospedali. Le celle a combustibile PEM combinano idrogeno e ossigeno in una reazione chimica che genera elettricità, calore e acqua: nessuna combustione, nessun particolato e nessuna emissione di carbonio.
Il team di Sonia sta creando innovazioni energetiche che hanno il potenziale per cambiare il settore energetico come lo conosciamo oggi. Dimostrare l’applicazione dell’idrogeno verde su scala industriale porterà una maggiore sostenibilità internamente e sarà un forte caso d’uso per altre aziende con obiettivi e impegni simili a fare lo stesso.
“Abbiamo bisogno di una solida economia dell’idrogeno verde, che includa la fornitura di idrogeno verde, le celle combustibili a idrogeno e lo stoccaggio dell’idrogeno per implementare con successo i generatori di combustibile a idrogeno come opzioni di alimentazione di riserva praticabili per passare a soluzioni a emissioni zero”.
Sonia Maleky
Un’altra innovazione in fase di sviluppo che è tanto entusiasmante quanto le celle combustibili a idrogeno è la tecnologia a piastre fredde. L’applicazione di questa tecnologia, che ricicla l’acqua calda rimossa dai sistemi di raffreddamento come acqua fredda, ha già reso i sistemi Microsoft più efficienti del 90% rispetto ai sistemi tradizionali. Alla fine, questo sarà un sistema a circuito completamente chiuso che non richiede mai acqua da fonti esterne.
Oltre a riciclare l’acqua per i sistemi di raffreddamento, il programma Circular Centers, primo nel suo genere, è in grado di riutilizzare e riutilizzare l’hardware dei Datacenter ed è sulla buona strada per utilizzare il 90% di server riciclati entro il 2025.
Da questi sforzi collettivi per innovare le soluzioni è evidente che un futuro in cui i Datacenter non solo abbiano un impatto neutro sull’ambiente, ma abbiano anche un impatto positivo, è a portata di mano. Poiché l’utilizzo del cloud computing in tutto il mondo continua a crescere, i Datacenter di Microsoft saranno pronti a rispondere a questa esigenza nel modo più sostenibile possibile.
Crediti immagine: Matt Howard, Dave Hoefler, Ivan Bandura, Yogesh Gosavi, Josh Withers
