Naturkrefter
Sporer røttene
Å be noen gi en visuell beskrivelse av «skyen» eller skytjenester, er som å be om en visuell beskrivelse av luft. Hverdagslige aktiviteter som netthandel, meldingsapper og sosiale medier kan ikke fungere uten den – men å forklare nøyaktig hva den er, er vanskelig.
Likevel deler skyen og luften noen lettfattelige egenskaper. Som luften vet vi at skyen alltid er rundt oss. Vi vet at uten den ville livet vært svært vanskelig, og vi vet at selv om begge er usynlige for oss, bærer de på noe uvurderlig. For luften er det hovedsakelig nitrogen- og oksygenmolekyler – for skyen er det dataene våre.
Men denne grunnleggende forståelsen fører bare til flere spørsmål.
Hvordan kom dataene våre inn i skyen i utgangspunktet? Hvor går det derfra? Hvor er den lagret, og hvordan er den tilgjengelig 24/7?
Svaret på disse luftige spørsmålene er faktisk svært fysisk og håndgripelig: datasentre.
Datasentre er ryggraden i Microsoft-skyen. De utgjør den fysiske infrastrukturen som huser og vedlikeholder tusenvis av servere som lagrer og flytter dataene våre gjennom skyen. De sørger for en jevn energiforsyning samt et rent og kjølig miljø som er nødvendig for å holde serverne i drift.
«Vi driver for øyeblikket over 300 datasentre i mer enn 34 land. Datasenterflåten vår tilsvarer omtrent 700 fotballbaner,» sier Noelle Walsh, konserndirektør for Cloud Operations and Innovation hos Microsoft.
Etterspørselen etter skytjenester har økt eksponentielt år for år, delvis på grunn av den nylige veksten i bruken av kunstig intelligens globalt – noe som betyr at Microsofts datasenterinfrastruktur også har måttet vokse i raskt tempo.
En viktig vurdering i denne veksten er hvordan datasentre kan møte verdens økende behov for databehandling i skyen på en bærekraftig måte, med minst mulig påvirkning på miljø og lokalsamfunn.
Datasentre bruker energi fra det samme strømnettet som forsyner hjem, kontorer og trafikklys. Siden de må være i kontinuerlig drift, har dieseldrevne reservegeneratorer og blysyrebatterier som uavbrutt strømforsyning tradisjonelt vært bærebjelken i driften ved strømbrudd.
I tillegg, fordi datasentre fysisk kan være enorme, har de et betydelig økologisk fotavtrykk i områdene der de ligger.
«En kjerneoppgave i vårt daglige arbeid er å forbedre designet og driftseffektiviteten til datasentrene våre for å redusere bruken av naturressurser,» sier Walsh. «Vi gjør det ved å la bærekraft være grunnmuren i arbeidet mot våre forpliktelser, og ved kontinuerlig å tilpasse den daglige driften for å minimere påvirkningen på miljøet.»
Kjernen i arbeidet med å forbedre bærekraften i datasentre er innovasjon. Ved å samarbeide med interne forsknings- og utviklingsteam og eksterne eksperter, har interne praksiser og retningslinjer gitt tydelige eksempler for bransjen på fordelene ved å teste og ta i bruk nye tilnærminger til bygging og drift av slike anlegg.
Å være en god nabo
Utgangspunktet for innovasjon i et Microsoft-datasenter henter inspirasjon fra naturens egne 3,8 milliarder år med forskning og utvikling for å løse moderne designutfordringer på en bærekraftig måte. Kaitlin Chuzi, direktør for biomimikk og avanserte økosystemer, er en sentral leder i dette arbeidet.
«Når en bygning oppføres, har det alltid en økologisk kostnad, så vi jobber for å redusere disse effektene,» sier Chuzi. «Det som betyr noe, er at vi helhetlig og systematisk utformer anlegget med det lokale økosystemet i tankene.»
Kaitlin og teamet hennes er eksperter på biomimikk – å bruke og etterligne løsninger fra planter, dyr og naturens elementer som har utviklet seg naturlig gjennom millioner av år med evolusjon. Ved å bruke biomimikk kan man endre datasentrenes forhold til planeten og økosystemene. Målet er å være i harmoni med, og bidra positivt til, lokalsamfunnene der anleggene drives.
For eksempel har noen anlegg gjort om tradisjonelle dammer for overvann til menneskeskapte våtmarker som bidrar til å filtrere og forbedre vannkvaliteten, samtidig som de skaper leveområder for lokale arter. Andre utforsker bruk av spesialglass med UV-egenskaper som etterligner enzymene i edderkoppnett – en egenskap fugler har utviklet for å oppdage og unngå – slik at man reduserer risikoen for at de flyr inn i bygninger.
Fugler har utviklet evnen til å oppdage og unngå UV-enzymer som finnes i enkelte edderkoppnett. For å redusere antallet tilfeller der fugler flyr inn i vinduer, undersøker Kaitlin og teamet muligheten for å integrere spesialglass med UV-egenskaper som etterligner enzymets kjennetegn.
Fra grønne vegger med vertikal vegetasjon som øker biodiversiteten, til permeabelt dekke som lar regnvann trenge ned i bakken under, har naturen vært en fantastisk læremester i hvordan datasentre kan bringes mer i harmoni med omgivelsene sine.
Også materialene som brukes til å bygge datasentre, har gitt store muligheter til å styrke bærekraftsarbeidet gjennom innovasjon.
«Hvis vi bruker et sunt, intakt referansehabitat som målestokk, har det økosystemet 100 % økosystemfunksjon. Våre første modeller viser at vi kan designe datasentre som opprettholder 75 % av den funksjonen.»
Kaitlin Chuzi
Betong, et nøkkelmateriale i datasentre, står for 8 % av alle globale karbonutslipp og er dermed en av de største bidragsyterne til klimagasser på jorden. For å oppnå større karbonreduksjoner tester Microsoft en ny betongblanding som bruker resirkulert glass, noe som vil redusere karbonutslippene i betongdekker med rundt halvparten. Et annet laboratorieprosjekt, i samarbeid med Prometheus Materials, bruker konstruksjonsmaterialer laget av kalkstein og algebasert betong, med potensial til å redusere karbonutslippene ved installasjoner til nær null.
Å utvikle bærekraftige løsninger for det som skjer utenfor og rundt et datasenter er imidlertid bare halve jobben. Det som skjer på innsiden er minst like viktig – spesielt hvordan man kan holde strømmen i gang døgnet rundt, hver dag, på alle disse anleggene. Selv et kortvarig strømbrudd kan få enorme ringvirkninger i hele skyinfrastrukturen.
Den som leder det daglige arbeidet med hvordan denne enorme oppgaven skal løses i praksis, er Audrey Lee, Senior Director for Datacenter Energy Strategy. Audrey har ansvar for den komplekse planleggingen og strategien som ligger bak anskaffelse av strøm til datasentrene, og for å vurdere hvordan energibruken påvirker lokalsamfunnene som deler strømnettet med dem.
«Tidligere trengte Microsoft-datasentrene bare en liten del av strømnettet. Men etter hvert som etterspørselen har økt, har vi krevd en større andel av nettet, og derfor er det viktig å forstå hvilken påvirkning vi har,» sier Lee.
For bedre å forstå denne økte belastningen på strømnettet – nå og i fremtiden – bruker Audreys team en metode kalt nettmodellering, som forutsier strømforbruket slik at det kan planlegges på en hensiktsmessig, bærekraftig og tidsriktig måte.
Selv om Microsoft ikke er et energiselskap, er det på mange måter et infrastrukturselskap – og en uvurderlig ressurs for enhver skyinfrastruktur er energi. Derfor er bærekraftige energipraksiser og et positivt bidrag til lokalsamfunnene sentrale ansvarsområder for virksomheten.
En måte å bidra positivt på er gjennom nettstabilisering og tilbakeføring av energi til strømnettet.
Lee forklarer at når strømforbruket øker, samsvarer ikke alltid tilbud og etterspørsel på nettet. Microsoft har uavbrutte strømforsyningssystemer drevet av batterier som reserve ved strømbrudd. Disse kan bidra til strømnettet ved midlertidig å flytte deler av datasentrenes strømforbruk over på batteriene, og dermed støtte stabiliseringen av nettet.
Å utvikle alternative energikilder for disse reservesystemene – samt for kjølesystemene inne i datasentrene – har vist seg å være enda en stor mulighet for innovasjon.
Innovasjon med naturen
Biomimikk
Biomimikk handler om å lære fra historiens eldste lærer: naturen. Skjult i det åpenbare finnes tidløse løsninger som kan integreres og etterlignes for å løse moderne utfordringer. Det er slik vi forbedrer den økologiske funksjonen til selve datasentrene.
Grønt hydrogen
Grønt hydrogen dannes gjennom en prosess som kalles elektrolyse, hvor hydrogen spaltes fra vannmolekyler uten skadelige biprodukter. Microsofts innsats for å skalere denne typen hydrogenkraft for datasenterflåten vil være en første for energisektoren over hele verden.
Stabilisering av strømnettet
Etter hvert som strømforbruket øker, samsvarer ikke alltid etterspørsel og tilbud. Å bidra til at strømnettet opprettholder denne balansen, er kjernen i nettstabilisering. Datasentre har alltid et uavbrutt reservesystem for strøm i drift i tilfelle strømbrudd. Det er mulig å flytte deler av vårt eget strømforbruk over på disse energikildene når belastningen på strømnettet er høyere, noe som igjen bidrar til å stabilisere nettet.
Sonia Maleky, direktør for hydrogenteknologi
En fremtid drevet av innovasjon
«Hydrogendrivstoffcelleteknologi har blitt kommersialisert i mindre skala, men Microsoft er det første selskapet som demonstrerer fler-megawattproduksjon i stor skala for datasentre, som erstatter de dieseldrevne reservegeneratorene som holder driften i gang ved strømbrudd og andre tjenesteavbrudd,» sier Sonia Maleky, direktør for hydrogenteknologi i Microsoft.
Grønt hydrogen har potensial til å bli den ideelle bærekraftige energikilden på tvers av ulike bransjer, inkludert datasentre, næringsbygg og sykehus. PEM-drivstoffceller kombinerer hydrogen og oksygen i en kjemisk reaksjon som genererer elektrisitet, varme og vann – uten forbrenning, uten partikler og uten karbonutslipp.
Teamet til Sonia utvikler energiinnovasjoner som har potensial til å forandre energisektoren slik vi kjenner den i dag. Å demonstrere bruken av grønt hydrogen i industriell skala vil bidra til større bærekraft internt og være et sterkt eksempel for andre selskaper med lignende mål og forpliktelser.
«Vi trenger en robust grønn hydrogenøkonomi, inkludert grønn hydrogentilførsel, hydrogendrivstoffceller og hydrogenlagring, for å kunne ta i bruk hydrogendrevne reservegeneratorer som levedyktige backup-løsninger og bevege oss mot nullutslippsalternativer.»
Sonia Maleky
En annen innovasjon under utvikling som er minst like spennende som hydrogendrivstoffceller, er kaldplateteknologi. Ved å bruke denne teknologien – som resirkulerer varmt vann fra kjølesystemene tilbake som kaldt vann – har Microsoft allerede gjort systemene sine 90 % mer effektive enn tradisjonelle løsninger. Til slutt vil dette bli et fullstendig lukket kretsløpssystem som aldri krever vann fra eksterne kilder.
I tillegg til å resirkulere vann til kjølesystemer, gjør programmet Circular Centers – det første i sitt slag – det mulig å gjenbruke og omdisponere maskinvare fra datasentre, og er på vei mot å bruke 90 % resirkulerte servere innen 2025.
Disse samlede innovasjonsinitiativene viser tydelig at en fremtid der datasentre ikke bare har en nøytral miljøpåvirkning, men også en positiv en, er innen rekkevidde. Etter hvert som bruken av databehandling i skyen fortsetter å vokse globalt, vil Microsofts datasentre være der for å møte behovet – på den mest bærekraftige måten som mulig.
Bildekreditering: Matt Howard, Dave Hoefler, Ivan Bandura, Yogesh Gosavi, Josh Withers
