下一代数据中心如何优化能源使用，以提高可持续性
数据无处不在，我们都依赖它。因此，全球数据中心的容量继续以指数级的速度增长，这给电网带来了压力。对数据中心的全球能源消耗的各种估计从1%到2%不等。这一数字相当于每年约900太瓦时，约占碳或温室气体(GHG)排放总量的0.3%。
这种级别的数据中心容量构成了此时此地。想想数字化转型的快速加速所推动的近期增长。几乎每个行业——金融、零售、制造、医疗保健、教育、政府，都在迅速采用数字技术和面向客户的数字体验，以建立或推动、维持和发展其业务。众所周知，数字技术与计算、网络和存储密不可分，更不用说可以随时随地使用或访问的物联网(IoT)和应用程序了。如果将移动设备添加到上述数据中心的GHG的0.3%中，这个数字将增长到全球GHG的近2%！
这场景听起来像一个数据中心。事实上，一切都开始看起来像一个数据中心。有些人可能称之为“边缘计算”；有些人可能称之为分布式网络。不管称呼是什么，事实是:下一代数据中心不再只是没有窗户的大建筑，以及一排排服务器和无数哔哔作响的蓝光。因此，作为所有数据中心的“核心”(计算、网络和存储)的“数字基础设施”突然出现在很多地方，且占用的空间更小。不用说，这些环境消耗能源!且还很多。Gartner报告称，到2025年，预计75%的企业数据将在边缘环境中创建和处理。到2022年，全球在边缘计算上的支出预计将达到1760亿美元，比2021年增长14.8%。根据国际数据公司的全球边缘支出指南，企业和服务提供商在用于边缘解决方案的硬件、软件和服务上的支出预计将维持这种增长速度到2025年，届时支出将达到近2740亿美元。
数据中心容量的增长主要有两个原因:
1、云和服务提供商：广泛的数字化和云化，无处不在
当今的数字化需要更多的计算、网络和存储能力，所有这些都转化为对更多能源的需求。从“超大规模云”和区域数据中心的配置，行业分析师预测，到2032年，年复合增长率将在5%到10.5%之间。且这个市场应该会继续增长和扩张。
2、边缘：需要更多的带宽和速度!
“自动驾驶时代”——汽车、当日送货无人机、电动汽车(EV)充电网络、智能电网、城市和建筑、工业4.0、制造业等，依赖于低延迟、高带宽的网络基础设施，以支持关键任务应用和消费者驱动的期望所要求的速度。5G的广泛采用指日可待。这实际上是在增强当前的容量需求？简单来说，本地化的计算、网络和存储，结合更高效的网络，将越来越多的设备和应用程序“互连”起来——现在需要基于云的计算大脑。
从一个超高的层面来思考：如今的互联网，建立在Al Gore和AOL时代，大致是为了连接人们而设计的。我们需要一条“自主时代”(包括元宇宙)的信息高速公路，连接机器和事物，而不是人。机器和其他东西的数量远远超过了人的数量。到2020年，世界人口约为80亿，联网设备约为200亿台，预计年增长率为14-16%。
让我们更深入地了解对更多带宽和速度的需求。这是投资的一大推动力。从网络(光纤、5G)到超大规模再到区域数据中心的基础设施建设，甚至还有更多的互连。所有这些都将需要更多的能源，进而推动“重新思考”边缘、网络边缘、微边缘和互联数据中心的设计、运营和维护的需求。
满足飞速增长的数据中心容量的能源需求
迫在眉睫的问题是:“在解决业务连续性和正常运行时间的同时，如何解决对更多能源的需求?”大约10年前，数据中心被认为是“耗能大户”，而我们正在努力克服这一特征。随着数字技术的发展，我们不能倒退。
通常，为了保护不间断电源(UPS)和运行时间有限的电池电源之外的业务连续性和正常运行时间，柴油发电机在大多数数据中心都发挥了作用。转向基于非化石燃料为基础的解决方案，不仅是可持续发展的当务之急，也是企业的责任。具有讽刺意味的是，数字化是平衡产能需求和能源使用的关键。其核心是以下五个方面:
1、基于电力的“prosumer”模式。数据中心所有者可以使用更多的绿色能源来生产和消费电力。事实上，正是数字化通过智能电表和互联配电架构实现了这种双向的能源灵活性。数字化微电网是prosumer模式的另一种选择。
2、“绿色制氢”过程。传统上，我们一直在开发生产氢的解决方案，采用完善的热电和电解工艺，消耗化石燃料的电力，将水分解为氢气和氧气。然而，绿色制氢利用直接太阳能水分解技术，利用可持续的光能将水分解为氢气和氧气，以及依靠微生物(如细菌和微藻)通过阳光或有机物生产氢气的生物过程。在这些下一代绿色氢气的案例中，不会从公用事业抽取电力（或化石燃料）来生产氢气。
3、采用电池技术创新。新的化学和电池类型在这一领域处于领先地位，电池储能系统(BESS)正在开发和调整/缩放，以供公用事业使用。
4、可再生能源，如光伏(PV)和风力发电系统，也在增加电力生产/可用性。当这些系统产生的电力超过设施所需时，电力可以重新投入电网(prosumer)。
5、微电网：一种可以管理多种不同能源的系统，如公用事业、太阳能、风能、BESS甚至发电机，是这种在降低排放的同时保持弹性的替代形式的根源。数字能源管理、电网和微电网软件是将所有这些可再生能源联合起来并加以协调的“弦”。这条道路已经被证明是电力+数字=可持续发展的公式。如果以数字化方式进行协调，电力来源可以在任何给定时间满足需求，从而提高电力生产效率，进而减少能源浪费。
随着新一代数据中心格局的生根发芽，什么正在浮出水面?是软件定义的解决方案。向各种规模的更多数据中心的转变、以及能源需求和生产需求的不断增加，正在促进许多这些远程和无人值守的数据中心/关键任务环境的设计、运营和维护的转变。确实，将硬接线组件拧入墙壁的日子已经一去不复返了。
因此，下一代数据中心是网络系统和为远程管理而调优的软件定义设施的集合。数据智能和分析成为中心舞台，使操作、故障排除、维修和维护更加高效和灵活。所有这些都需要更多的计算、网络和存储。看到循环了吗?“数字化”再一次成为了驱动因素，为更可持续的数据中心铺平了道路——无论是在绿色能源使用方面，还是在优化成本和风险带来的业务增长方面。
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