ما هي مراكز البيانات الخضراء وأهم شركاتها وكيفية بناءها
ربما من خلال قراءة عنوان المقال تتوقع أن هذا الموضوع له علاقة بالبيئة، والإجابة بالتأكيد نعم! الهدف من إنشاء مراكز البيانات الخضراء هو خفض انبعاثات الكربون الناتجة عن مراكز البيانات.
تستهلك مراكز البيانات الطاقة بشكل مكثف للغاية، مما يؤدي إلى زيادة انبعاثات الكربون التي تؤدي إلى تفاقم أزمة تغير المناخ.
يتجاوز استهلاك الطاقة في مراكز البيانات 1% من استهلاك الطاقة العالمي حول العالم، ومن المتوقع أن ترتفع النسبة إلى 8% بحلول عام 2030.
يتجاوز استهلاك مركز البيانات استهلاك بعض البلدان. على سبيل المثال، وفقا للبيانات الصادرة عام 2020، بلغ استهلاك مصر 153 تيراواط، وبلغ استهلاك جنوب أفريقيا 208 تيراواط، بينما وصل استهلاك مراكز البيانات إلى 200-250 تيراواط.
تُستخدم الطاقة في مركز البيانات لأغراض مختلفة: تشغيل وتبريد الخوادم، وتشغيل أجهزة الشبكات، وأنظمة المراقبة، والإضاءة، وتكييف الهواء.
يختلف استهلاك الطاقة في مراكز البيانات حسب الخدمات التي تقدمها. المراكز التي تقدم خدمات إضافية مثل الاستضافة تحتاج إلى قدر أكبر من الطاقة.
يتزايد الطلب على تخزين البيانات يوما بعد يوم، مما يؤدي إلى كثرة الطلب على الطاقة لتشغيل مراكز البيانات وأنظمة التبريد.
كما ترغب الشركات الكبيرة في توسيع أعمالها، مما يؤدي إلى الحاجة إلى تخزين البيانات، مما يؤدي إلى كثرة استهلاك الطاقة.
ولذلك هناك حاجة ملحة لجعل مراكز البيانات أكثر كفاءة في استخدام الطاقة، وهو ما تهدف إليه مراكز البيانات الخضراء.
ما هي مراكز البيانات الخضراء؟
هو مصطلح يشير إلى المراكز التي تستضيف خوادم لتخزين وإدارة ونشر البيانات وتصميم البنية التحتية لاستهلاك الطاقة بكفاءة من أجل تقليل الآثار الضارة على البيئة.
تعتمد مراكز البيانات الخضراء على الطاقة المتجددة وتستخدم أحدث حلول تخزين الطاقة.
وتشمل استراتيجيات إنشاء مراكز البيانات الخضراء اعتماد أساليب البناء المستدامة، وتقليل استهلاك الطاقة، وترشيد المياه، واستخدام أحدث أساليب التبريد، وإدارة النفايات الإلكترونية.
لقياس كفاءة مراكز البيانات هناك عدة مؤشرات مثل:
أ) فعالية استخدام الطاقة (PUE): هي النسبة بين كمية الطاقة التي يستخدمها المركز والطاقة التي تستهلكها أجهزة تكنولوجيا المعلومات.
تهدف مراكز البيانات إلى الحصول على PUE يبلغ 1.5 أو أقل، بينما تستهدف مراكز البيانات الخضراء قيمة 1.1 أو أقل.
ب) فعالية استخدام الكربون (CUE): هي النسبة بين مجموع كمية انبعاثات الكربون والطاقة التي تستهلكها أجهزة تكنولوجيا المعلومات، وكلما انخفض العدد كلما كان المركز أكثر استدامة.
ج) مؤشر فعالية استخدام المياه (WUE): هو النسبة بين حجم المياه المستخدمة سنويا والطاقة التي تستهلكها أجهزة تكنولوجيا المعلومات. كلما انخفض العدد، أصبح المركز أكثر استدامة.
كما أن هناك عدة شهادات تمنحها بعض المؤسسات ذات العلاقة للمباني والشركات المستدامة مثل:
أ) شهادات LEED
وهي اختصار لـ “الريادة في الطاقة والتصميم البيئي” ولها 4 مستويات بناءً على عدد النقاط المكتسبة وهي:
الشهادة هي المستوى الأساسي الذي يتطلب 40-49 نقطة.
المستوى الفضي يتطلب 50-59 نقطة.
المستوى الذهبي يتطلب 60-79 نقطة.
يتطلب المستوى البلاتيني أكثر من 80 نقطة.
ويعتمد الحصول على النقاط على اتباع استراتيجيات مستدامة، وتساعد هذه الشهادات في الحصول على إعفاءات ضريبية والتمتع بمزايا اقتصادية طويلة المدى.
ب) شهادات EDGE
تُمنح شهادات EDGE للمباني الخضراء التي تتبع استراتيجيات توفير الموارد، وتتكون من 3 مستويات:
المستوى الأساسي هو معيار EDGE ويتم منحه للمباني التي من المتوقع أن تقلل من استخدام الطاقة بنسبة 20%.
يتم منح EDGE Advanced إذا كان المتوقع تقليل من استخدام الطاقة بنسبة 40% وتقليل استخدام المياه بنسبة 20%.
المستوى الأخير هو EDGE Zero Carbon، والذي يتطلب الوصول إلى المستوى المتقدم بالإضافة إلى استخدام مصادر الطاقة المتجددة بنسبة 100%.
ما هي مميزات مراكز البيانات الخضراء؟
وتتمتع مراكز البيانات الخضراء بمزايا متعددة أبرزها:
1. انخفاض استهلاك الطاقة: تستخدم مراكز البيانات الخضراء مصادر الطاقة المتجددة وتستخدم تقنيات لاستخدام الطاقة بكفاءة.
2. اانخفاض التكلفة: يمكن لمراكز البيانات الخضراء توفير فاتورة الطاقة بسبب انخفاض استهلاك الطاقة، وتوفير تكاليف الصيانة بسبب تحسين البنية التحتية.
3. زيادة الموثوقية: تم تصميم مراكز البيانات الخضراء لتكون عاملة لأقصى وقت ممكن لضمان الموثوقية، وضمان وجود البيانات في أي وقت.
4. زيادة قابلية التوسع: توفر مراكز البيانات الخضراء حلولاً تقبل المؤسسات والشركات بالتوسع بسهولة.
5. لها تأثير إيجابي على البيئة: مراكز البيانات الخضراء هي مراكز صديقة للبيئة وتسبب انبعاثات كربونية أقل من مراكز البيانات التقليدية.
هل توجد مراكز بيانات خضراء في الشرق الأوسط؟
الجواب نعم. تم إطلاق أول مركز بيانات في الشرق الأوسط في فبراير 2023، وهو مركز تابع لشركة الحلول المتكاملة لمراكز البيانات التابعة لمجموعة “ديوا ديجيتال”، الذراع الرقمي لهيئة كهرباء ومياه دبي.
ويقع المركز في مجمع محمد بن راشد آل مكتوم للطاقة الشمسية في إمارة دبي، وهو اضخم مركز بيانات أخضر يعتمد على الطاقة الشمسية بنسبة 100%.
وتبلغ مساحة المركز 16 ألف متر مربع وحاصل على شهادة "Tier-III" من معهد Uptime.
ويقدم المركز خدمات متنوعة مثل الاستضافة والحوسبة السحابية وإنترنت الأشياء والأمن السيبراني.
ومن المتوقع أن تخطط دولة الإمارات العربية المتحدة لإنشاء العديد من مراكز البيانات الخضراء في المستقبل.
ما هي أكبر شركات البيانات الخضراء؟
فيما يلي أفضل 5 شركات للبيانات الخضراء:
1. جوجل كلاود: وهي أول شركة كبرى تحقق الحياد الكربوني وتعتمد على الطاقة النظيفة بنسبة 100%.
2. الواقع الرقمي: أول مركز بيانات أخضر بقدرة 14 جيجاوات من الطاقة النظيفة، ويستخدم الألواح الشمسية وطاقة الرياح.
3. شنايدر إلكتريك: وهي شركة صديقة للبيئة وتحث عملائها على اتباع السياسات الصديقة للبيئة.
4. Equinix: يقع مقر الشركة في كاليفورنيا، وتسعى إلى تحقيق الحياد الكربوني بحلول عام 2030. كما أنفقت 129 مليون دولار لتطوير نظام الطاقة الخاص بها.
5. آيرون ماونتن: تعمل الشركة بالطاقة المتجددة بنسبة 100%، وتهدف إلى تحقيق الحياد الكربوني بحلول عام 2030، ولديها معدل منخفض من استهلاك الطاقة (PUE).
أمثلة على أهم بدائل الطاقة التي تعتمد عليها مراكز البيانات الخضراء
1. يستخدم مركز بيانات مايكروسوفت، الواقع في شايان، وايومنغ، الغاز الحيوي كمصدر للطاقة.
2. يستخدم مركز بيانات شركة هيوليت باكارد، الواقع في مدينة وينارد شمالي بريطانيا، طاقة الرياح كمصدر للطاقة.
ويستخدم الهواء البارد للتبريد، وتستخدم مياه الأمطار المتجمعة على الأسطح للترطيب.
3. يستخدم مركز بيانات Green Mountain في دولة النرويج مصادر طاقة متجددة بنسبة 100%، ويستخدم الطاقة الكهرومائية من المضيق البحري. يقع المركز في مبنى قديم لحلف الناتو، ونسبة PUE الخاصة به = 1.2، بينما قيمة WUE صفر.
4. قم بتبديل أنظمة التبريد المستخدمة الخالية من المواد الكيميائية ووفرت 400% من المياه خلال 3 سنوات.
5. يستخدم مركز بيانات فيسبوك، الواقع بالقرب من الدائرة القطبية الشمالية، الهواء القطبي للتبريد بالإضافة إلى أنظمة التبريد بالمياه، ويعتمد على الطاقة الكهرومائية لدرجة أنه يمكنه الاستغناء عن 70% من المولدات الاحتياطية
6. مركز بيانات جوجل في هامينا بفنلندا، يقوم بإعادة تدوير الأجهزة الإلكترونية بنسبة 100%، ويستخدم مياه البحر للتبريد، ويقع في مصنع ورق عمره 60 عامًا.
استراتيجيات إنشاء بنية تحتية مستدامة لمراكز البيانات الخضراء
تعتمد استراتيجيات إنشاء بنية تحتية مستدامة لمراكز البيانات على خمسة محاور:
التصميم والمباني المستدامة.
تكنولوجيا المعلومات والاتصالات المستدامة.
الطاقة المستدامة.
التبريد المستدام.
إدارة النفايات الإلكترونية.
وفيما يلي شرح لكل محور على حدة:
1. التصميم والبناء المستدام
يؤثر اختيار الموقع والتصميم المناسبين على الموثوقية واستخدام الموارد وكفاءة الطاقة، ويجب مراعاة المخاطر البيئية عند اختيار الموقع.
وقد يكون اللجوء إلى استخدام المرافق القائمة وإجراء بعض التوسعات والتحديثات أحد الخيارات المتاحة.
سيؤدي ذلك إلى توفير التكلفة والوقت وتقليل الآثار البيئية للبناء، ولكن يجب معرفة التحديات المتعلقة بالموقع التي قد تواجهها عند تركيب أنظمة التبريد والتدفئة الحديثة.
في حالة اختيار بناء مباني جديدة، يجب اتخاذ التدابير اللازمة واتباع الإجراءات التي تقلل من الآثار الضارة للبناء على البيئة، بما في ذلك:
أ) اختيار الموقع
يعتمد اختيار الموقع المستدام على عدة عوامل، منها:
التقييم البيئي (مثل ندرة المياه أو وجود الحيوانات أو موائلها).
تقييم المخاطر (مثل ما إذا كان الموقع عرضة للفيضانات بسبب الفيضانات).
درجة الحرارة (سيكون التبريد باهظ الثمن بسبب ارتفاع درجات الحرارة).
توافر مصادر الطاقة والمياه.
ب) التخطيط الجيد
ومن الضروري التخطيط الجيد والتطلع إلى المستقبل مع مراعاة الاستهلاك العام للطاقة. على سبيل المثال، بعض مراكز البيانات مجهزة للعمل في أسوأ الظروف، ولكنها تستهلك المزيد من الطاقة لأنها مصممة للمواقف القصوى.
ج) التصميم المستدام
ويتضمن التصميم المستدام عدة خيارات، على سبيل المثال:
1. يهدف التصميم إلى تحقيق أعلى كفاءة في استهلاك الطاقة والتبريد. على سبيل المثال، صممت شركة ياهو مراكزها بحيث تتمكن من استغلال أكبر قدر ممكن من الهواء الخارجي لغرض التبريد.
2. تصميم مركز البيانات في حاوية يقلل من مخلفات البناء واستخدام الخرسانة ويقلل من الحاجة إلى التبريد.
3. يعتمد اختيار مواد البناء على التأثير البيئي. ويفضل اختيار المواد المستدامة مثل الخشب والأخشاب المتقاطعة، واستخدام المواد المستعملة، واللجوء إلى إعادة التدوير.
2. تكنولوجيا المعلومات المستدامة
تكنولوجيا المعلومات المستدامة تعني تصميم الأجهزة التكنولوجية وفقا لمعايير نموذج الاقتصاد الدائري.
يهدف الاقتصاد الدائري إلى تقليل النفايات وترشيد استهلاك الموارد، ويشمل تجديد المعدات والتصميم المستدام واستخدام المكونات المعيارية وإعادة تصنيع الأجهزة المستخدمة وإعادة تدوير المواد.
لتحقيق تكنولوجيا معلومات مستدامة، إليك أهم الخطوات:
أ) اختيار المعدات والمنتجات المعتمدة لكفاءة الطاقة.
ب) تحسين استخدام الخوادم بهدف ترشيد استخدام الطاقة، حيث أن الخوادم غير النشطة تستهلك كمية أكبر من الطاقة.
ولذلك لا بد من اتباع بعض الاستراتيجيات التي تحافظ على كفاءة الطاقة، ومنها:
استخدام تقنية المحاكاة الافتراضية وإغلاق الخوادم غير النشطة.
ضغط البيانات وحذف البيانات المكررة لتوفير مساحة التخزين.
اتبع طريقة موازنة التحميل لتوزيع الأحمال بالتساوي على الخوادم.
إجراء تقييم دوري للأجهزة والمعدات للتعرف على القديمة منها وسيئة الأداء بهدف تطويرها.
اتباع المعايير البيئية لمراكز البيانات.
3. الطاقة المستدامة
لتحقيق الطاقة المستدامة في مراكز البيانات يتم اتباع عدة إستراتيجيات، من أبرزها:
أ) وضع خطة لإدارة الطاقة بهدف مراقبة وتنظيم والحفاظ على الطاقة وفق المعايير والأهداف.
ب) استخدام التقنيات الحديثة لمراقبة وترشيد الطاقة، بالإضافة إلى استخدام الذكاء الاصطناعي وإنترنت الأشياء للتنبؤ بجداول أعمال الصيانة.
ج) اختيار المكان الذي يتوفر فيه مصدر للطاقة المتجددة سواء الشمسية أو الرياح أو الطاقة الحرارية الأرضية.
أو إنشاء مصدر للطاقة المتجددة في الموقع أو بالقرب من المنشآت لاستخدام الحرارة المهدرة، وهذا سوف يقلل من انبعاثات الكربون.
د) استخدام أنظمة تخزين الطاقة مثل البطاريات، لأن الطاقة المتجددة تنقطع بفترات الانقطاع.
هـ) يفضل تركيب وحدات طاقة متجددة نموذجية بحيث يسهل توسيعها أو التعاقد عليها.
و) إدخال أنظمة الطاقة الاحتياطية لضمان موثوقية واستمرارية الخدمة.
4. التبريد المستدام
تحتاج مراكز البيانات إلى التبريد لمنع حدوث أعطال أو فقدان البيانات. تستهلك مراكز البيانات حوالي 40% من إجمالي الطاقة المستهلكة في التبريد، لذلك يجب أن تتم عملية التبريد بكفاءة عالية، حتى لا تتسبب في زيادة انبعاثات الكربون.
لتحقيق التبريد المستدام، هناك عدة خطوات يتم اتباعها، منها:
أ) تجنب أسباب التبريد غير الفعال مثل:
نقص إمدادات الهواء البارد.
تبريد موزع بشكل غير متساوٍ بسبب تكوين الحامل.
التبريد الزائد بسبب سوء تقييم الاحتياجات.
ب) استخدام بدائل المبردات التقليدية التي تستخدم مركبات الهيدروفلوروكربون لتأثيرها الضار على البيئة.
ج) استخدام حلول تبريد مختلفة مثل:
استخدام الهواء البارد للتبريد من خلال اختيار الموقع المناسب لمركز البيانات.
يعد استخدام تقنيات التبريد الموفرة للطاقة مثل تكييف الهواء الدقيق واستخدام التقنيات المبتكرة مثل التبريد السائل أقل استهلاكًا للطاقة.
استخدم حلول التبريد المعيارية التي تسمح بتعديل سعة التبريد بسهولة.
استخدم حلول التبريد الموفرة للمياه مثل أنظمة التبريد ذات الحلقة المغلقة.
ج) إدارة تدفق الهواء
تنفيذ تقنيات إدارة تدفق الهواء، بما في ذلك احتواء الممر الساخن والبارد، وحجز ممر الهواء الساخن والبارد.
يسمح استخدام الأرضيات المرتفعة في غرف الكمبيوتر بتدوير الهواء البارد بكفاءة.
يتم ترتيب تخطيطات رفوف الخادم المحسنة عن طريق ترتيب الخوادم داخل الرفوف بطريقة تعمل على تحسين تدفق الهواء وتمنع تراكم الحرارة حول بعض الخوادم.
د) إدارة الحرارة
اتبع إرشادات ASHRAE، التي تشير إلى نطاق درجة الحرارة الذي لا يمكن تجاوزه.
ز) المراقبة
يوصى بالحفاظ على درجات حرارة ورطوبة ثابتة.
استخدام تقنيات المراقبة في الوقت الحقيقي لإدارة التبريد بكفاءة.
استخدام تحليل البيانات والتعلم الآلي للتنبؤ بمتطلبات التبريد وتحسين كفاءة التبريد.
ه) استخدام المبردات
يجب إجراء تقييم لمواد التبريد واختيار المواد الأكثر أمانًا والأقل ضررًا على البيئة.
استخدام أحدث أنظمة مراقبة غازات التبريد للكشف عن أي تسرب.
إجراء عمليات الصيانة الوقائية لتقليل مخاطر تسرب مادة التبريد وضمان كفاءة التبريد.
الالتزام بالبروتوكولات الموصى بها وأفضل الممارسات في إدارة المواد المبردة، مثل بروتوكول مونتريال.
و) استخدام الحرارة المهدرة
إن استخدام الحرارة المهدرة، سواء كانت داخلية أو خارجية، للتبريد وتوليد الكهرباء يقلل من النفايات ويقلل من انبعاثات الكربون.
ي) إدارة المياه
الماء مهم في مراكز البيانات لاستخدامه في التبريد وإزالة الغبار من الهواء.
إن إعادة تدوير المياه واستخدام مياه الصرف الصحي يقلل من استخدام المياه وله تأثير إيجابي على البيئة.
الإدارة الجيدة للمياه المهدورة للحد من الآثار البيئية.
وضع خطط بديلة في حالة انقطاع إمدادات المياه.
استخدام التقنيات الحديثة لرصد ومراقبة وترشيد استهلاك المياه، من خلال أجهزة القياس الذكية، وحساسات المراقبة اللحظية، وأنظمة التحكم الآلي.
5. النفايات الإلكترونية
يمثل التخلص من النفايات الإلكترونية تحديًا كبيرًا؛ بسبب احتوائه على مواد ضارة مثل الزئبق.
وفيما يلي أهم الاستراتيجيات لتحسين إدارة النفايات الإلكترونية:
أ) وضع خطة لإدارة النفايات الإلكترونية، وذلك من خلال وضع برامج لإعادة تدوير النفايات واستخدامها لأغراض مختلفة.
ب) اختر المنتجات التي يمكن تفكيكها بسهولة حتى يمكن استعادة المكونات والمواد.
ت) التعاون مع الجهات المسؤولة عند إعادة تدوير النفايات الإلكترونية والالتزام بمعايير السلامة والحفاظ على البيئة.
ج) التخلص من البيانات بشكل آمن وتجنب اختراق البيانات وانتهاك الخصوصية.
د) الالتزام بالبروتوكولات والمعايير عند التخلص من البيانات قبل التخلص من الأجهزة، بما في ذلك مسح البيانات لضمان حذف البيانات الحساسة.
ز) تجنب تمزيق محركات الأقراص الثابتة لتقليل الهدر، خاصة إذا كان من الممكن حذف البيانات إلكترونيًا.
ه) تتبع وإدارة المعدات والنفايات المستخدمة.
و) زيادة وعي العاملين في مراكز البيانات حول النفايات الإلكترونية.
ختاماً
ونجد أن مراكز البيانات الخضراء التي تستخدم مصادر الطاقة المتجددة وتستخدم تقنيات موفرة للطاقة تستهلك طاقة أقل، وهذا سوف يقلل من انبعاثات الكربون ويقلل التكاليف وسيكون له تأثير إيجابي على البيئة.
وفي المستقبل، سنشهد أيضًا تطورًا في ازدهار مراكز البيانات الخضراء، وستساهم التقنيات الحديثة مثل الذكاء الاصطناعي وشبكات الجيل الخامس في انتشارها.
المصادر: sustainabilitymag , digitaldubai , worldbank , الرابحون