Naturkrafter
Att spåra rötterna
Att be någon ge en visuell beskrivning av ”molnet”, eller molntjänster, är som att be om en visuell beskrivning av luft. Dagliga aktiviteter som onlinebeställningar, meddelandeappar och sociala medier kan inte ske utan det, men att sätta ord på exakt vad det är kan vara knepigt.
Molnet och luften delar dock liknande egenskaper som är lätta att förstå. Precis som med luften vet vi att molnet alltid finns runt omkring oss. Vi vet att utan den skulle livet vara svårt, och vi vet att även om båda är osynliga för oss, bär de en del ovärderliga saker inom sig. För luften är dessa ingredienser främst kväve- och syremolekyler, för molnet är det våra data.
Men denna grundläggande förståelse leder bara till fler frågor.
Hur hamnade våra data i molnet från början? Var tar den vägen sen? Var lagras den och hur är den tillgänglig hela tiden?
Svaret på dessa eteriska frågor är faktiskt ett mycket fysiskt och påtagligt sådant: datacenter.
Datacenter är ryggraden i Microsoft Cloud. De är den fysiska infrastruktur som rymmer och underhåller tusentals servrar, som lagrar och flyttar våra data genom molnet. De ger en konstant energikälla samt den rena och svala miljö som krävs för att hålla servrarna igång.
”För närvarande driver vi över 300 datacenter i fler än 34 länder. Vår datacenterflotta motsvarar cirka 700 fotbollsplaner”, säger Noelle Walsh, vice VD på Cloud Operations and Innovation på Microsoft.
Efterfrågan på molntjänster har ökat exponentiellt med åren, delvis på grund av den senaste tidens ökning av AI-användning globalt, vilket innebär att infrastrukturen för Microsofts datacenter också har behövt växa i snabb takt.
En viktig faktor för den här tillväxten är hur datacenter kan tillgodose världens ökande efterfrågan på molnbaserad databehandling på ett sätt som är hållbart med minsta möjliga miljö- och samhällspåverkan.
Datacenter använder energi från samma elnät som driver hem, kontor och trafikljus. Eftersom de måste vara igång konstant har avbrottsfria elkällor som dieseldrivna reservgeneratorer och blybatterier traditionellt varit hörnstenen i verksamheten vid strömavbrott.
Eftersom den fysiska omfattningen av datacenter kan vara enorm har de dessutom ett oöverstigligt ekologiskt fotavtryck i de områden där de finns.
”En central del av vårt dagliga arbete är att förbättra utformningen och driftseffektiviteten i våra datacenter för att minska de naturresurser vi använder”, säger Walsh. ”Hur vi gör det är genom att göra hållbarhet till grunden när vi arbetar med våra åtaganden, och genom att regelbundet anpassa vår dagliga verksamhet för att minimera vår påverkan på miljön.”
Den viktigaste metoden för att förbättra hållbarheten i datacenter är innovation. Genom att arbeta med interna FoU-team och samarbeta med externa experter, interna metoder och policyer har branschen sett tydliga exempel på fördelarna med att testa och genomföra nya metoder för att bygga och driva dessa anläggningar.
Att vara en god granne
Utgångspunkten för innovationen i ett Microsoft-datacenter bygger på naturens egna 3,8 miljarder år av forskning och utveckling för att lösa moderna designutmaningar på ett hållbart sätt. Kaitlin Chuzi, chef för biomimik och avancerade ekosystem, är en viktig ledare i det arbetet.
”När en byggnad byggs finns det en ekologisk kostnad, så vi arbetar för att mildra dessa saker”, säger Chuzi. ”Det viktiga är att vi holistiskt och systematiskt utformar webbplatsen med det lokala ekosystemet i åtanke.”
Kaitlin och hennes team är experter på biomimik så de använder och efterliknar lösningar från växter, djur och de element som naturligt har uppvisats under miljontals år av evolution. Att utnyttja biomimik kan omforma datacenters förhållande till planeten och dess ekosystem. Det handlar om att vara i samklang med och bidra positivt till de befintliga samhällen där anläggningar är verksamma.
Till exempel har vissa platser förvandlat traditionella dagvattendammar till konstgjorda våtmarker som hjälper till att filtrera och förbättra vattenkvaliteten, vilket skapar livsmiljöer där lokala arter kan leva. Andra utforskar att använda speciellt UV-glas som efterliknar egenskaperna hos de UV-enzymer i spindelnät som fåglar har utvecklats för att upptäcka och undvika, vilket minskar antalet fall där de kraschar in i byggnader.
Fåglar har utvecklats för att kunna upptäcka och undvika UV-enzymer som finns i vissa spindelnät. För att minska antalet incidenter där fåglar kraschar in i fönster undersöker Kaitlin och hennes team möjligheten att införa ett speciellt UV-glas som efterliknar egenskaperna hos det enzymet.
Från gröna väggar med vertikal vegetation som ökar den biologiska mångfalden till genomträngliga trottoarer som låter regnvatten rinna ner i marken nedanför, naturen har varit en fantastisk lärare i sätt att få datacenter mer synkroniserade med sin omgivande miljö.
Material som används för att bygga datacenter har också gett stora möjligheter att främja hållbarhetsåtaganden genom innovation.
– Om vi använder en hälsosam, intakt referenslivsmiljö som riktmärke har det ekosystemet 100 procents ekosystemfunktion. Våra första modeller visar att vi kan designa datacenter som upprätthåller 75 % av den funktionen.”
Kaitlin Chuzi
Betong, ett nyckelmaterial i datacenter, står för 8 % av alla globala koldioxidutsläpp, vilket gör det till en av de största bidragsgivarna av växthusgaser på jorden. För att driva på större koldioxidminskningar testar Microsoft en ny betongblandning med återvunnet glas, vilket kommer att minska koldioxidutsläppen i plattkonstruktioner med ungefär hälften. I ett annat pilotprojekt i labb, i samarbete med Prometheus Materials, används konstruktionsmaterial tillverkade av kalksten och algbaserad betong som har potential att sänka koldioxidutsläppen i installationer till nära noll.
Att skapa hållbara lösningar för det som händer på fasaden och runt ett datacenter är dock bara halva arbetet. Det som händer inuti är minst lika viktigt. Mer specifikt hur vi håller strömmen på varje dag, dygnet runt, på alla dessa platser. Även det kortaste strömavbrottet skulle orsaka enorma ringar på vattnet i hela molninfrastrukturen.
Audrey Lee, vice VD på Datacenter Energy Strategy, tar itu med dagliga ”hur” för denna enorma uppgift. Audrey övervakar den komplicerade planeringen och strategin för att skaffa ström till datacentren och för att avgöra hur den användningen påverkar de samhällen som de delar elnät med.
”Historiskt sett har Microsofts datacenter behövt en mindre del av elnätet. Men i takt med att efterfrågan har ökat har vi behövt en större andel av elnätet, så det är viktigt att förstå hur det påverkar”, säger Lee.
För att bättre förstå denna ökade efterfrågan på el, nu och i framtiden, använder Audreys team en metod som kallas nätmodellering, som förutser nätanvändningen så att den kan planeras på ett lämpligt och hållbart sätt samt i rätt tid.
Även om Microsoft inte är ett energiföretag är det på många sätt ett infrastrukturföretag, och en ovärderlig resurs för alla molninfrastrukturer är energi. Det är därför hållbara energimetoder och att ha en positiv samhällspåverkan är ett stort ansvar för verksamheten.
Ett sätt att skapa positiv påverkan är genom att stabilisera elnätet och bidra tillbaka till det.
Lee förklarade att när elförbrukningen ökar kanske efterfrågan och utbudet av ström på nätet inte alltid matchar. Microsoft har avbrottsfria batteridrivna försörjningssystem som backup i händelse av ett strömavbrott, vilket kan ge service tillbaka till nätet genom att tillfälligt flytta en del av datacenters elbehov till dessa batterier, vilket stöder stabiliseringen av nätet.
Att ta fram alternativa kraftkällor för dessa reservsystem, såväl som serverkylsystemen i datacenter, har visat sig vara en annan stor möjlighet till innovation.
Förnya tillsammans med naturen
Biomimik
Biomimik handlar om att lära sig av historiens äldsta lärare: naturen. Mitt framför ögonen finns tidlösa lösningar som kan integreras och efterliknas för att lösa samtida problem. Det är så vi förbättrar den ekologiska funktionen hos själva datacentren.
Grön vätgas
Grön vätgas skapas genom en process som kallas elektrolys, där väte spjälkas från vattenmolekyler utan några skadliga biprodukter. Microsofts ansträngningar för att förbättra den här typen av vätgaskraft för deras datacenter kommer att vara de första inom energisektorn i hela världen.
Stabilisering av elnätet
När elförbrukningen ökar kanske efterfrågan och utbud inte alltid matchas. Att hjälpa elnätet att upprätthålla balansen är hjärtat i nätstabiliseringen. Datacenter har ett avbrottsfritt försörjningssystem för reservström som alltid är igång i händelse av ett avbrott. Det är möjligt att flytta en del av vårt eget elbehov till dessa energikällor viden större efterfrågan på nätet, vilket då stöder dess stabilisering.
Sonia Maleky, chef över vätgasteknik
En framtid som drivs av innovation
– Bränslecellstekniken med vätgas har kommersialiserats i mindre skala, men Microsoft är först med att uppvisa multi-megawatt-generering i stor skala för datacenter, vilket ersätter de dieseldrivna reservgeneratorer som stöder kontinuerlig drift i händelse av strömavbrott och andra servicestörningar, säger Sonia Maleky, chef för vätgasteknik på Microsoft.
Grön vätgas har potential att bli den perfekta hållbara energikällan inom olika branscher, inklusive datacenter, kommersiella byggnader och sjukhus. PEM-bränsleceller kombinerar väte och syre i en kemisk reaktion som genererar el, värme och vatten – utan förbränning, partiklar och koldioxidutsläpp.
Sonias team skapar innovationer inom energi som har potential att förändra energisektorn som vi känner den idag. Att visa upp tillämpningen av grön vätgas i industriell skala kommer att ge större hållbarhet internt och vara ett starkt användningsfall för andra företag som har liknande mål och åtaganden att göra detsamma.
”Vi behöver en robust grön vätgasekonomi inklusive grön vätgasförsörjning, bränsleceller för vätgas och vätgaslagring för att införa vätgasbränslegeneratorer som livskraftiga reservkraftsalternativ och gå mot nollutsläppslösningar.”
Sonia Maleky
En annan innovation under utveckling som är lika spännande som vätgasbränsleceller är tekniken med kylplattor. Genom att använda den här tekniken, som återvinner varmt vatten som avlägsnats från kylsystem till kallt vatten, har Microsofts system redan blivit 90 % effektivare än traditionella system. Så småningom kommer detta att vara ett helt slutet system som aldrig kräver vatten från externa källor.
Förutom att återvinna vatten för kylsystem kan det första Circular Centers-programmet i sitt slag återanvända hårdvara från datacenter, och är på väg att använda 90 % återvunna servrar år 2025.
Det är uppenbart från dessa gemensamma insatser för att förnya lösningar att en framtid där datacenter inte bara har en nettoneutral inverkan på miljön, utan också har en positiv inverkan, är inom räckhåll. I takt med att användningsområdena för molnbaserad databehandling runt om i världen fortsätter att växa kommer Microsofts datacenter att finnas där för att möta behovet på ett så hållbart sätt som möjligt.
Bilder: Matt Howard, Dave Hoefler, Ivan Bandura, Yogesh Gosavi, Josh Withers
