مراکز داده در بحران انرژی

مراکز داده در بحران انرژی: پروژه‌ای که می‌تواند به معضل بزرگ صنعت فناوری پایان دهد!

بحران انرژی و آلودگی در مراکز داده
صنعت مراکز داده به یکی از بزرگ‌ترین مصرف‌کنندگان انرژی در سطح جهانی تبدیل شده است. مراکز داده برای پردازش داده‌ها، هوش مصنوعی و ذخیره‌سازی اطلاعات به منابع عظیم انرژی نیاز دارند. در حال حاضر، این صنعت سالانه بیش از 200 میلیارد کیلووات ساعت برق مصرف می‌کند که معادل مصرف سالانه 22 میلیون خانه در ایالات متحده است. این میزان مصرف انرژی نه تنها فشار زیادی بر شبکه‌های برق وارد می‌آورد، بلکه به‌طور مستقیم به افزایش آلودگی و تغییرات اقلیمی کمک می‌کند.

بحران انرژی تنها محدود به مصرف برق نیست. برآوردها نشان می‌دهند که مراکز داده، در مجموع، بیش از 3 درصد از کل گازهای گلخانه‌ای جهانی را تولید می‌کنند. این میزان معادل آلودگی ناشی از 500 میلیون خودرو است.

در کنار این، آب برای خنک‌سازی یکی از منابع دیگر مصرف‌شده در مراکز داده است. یک مرکز داده بزرگ می‌تواند تا 2 میلیون گالن آب در روز مصرف کند، که معادل مصرف روزانه 10,000 نفر است. این آب عمدتاً برای خنک‌سازی تجهیزات و سرورها استفاده می‌شود و در مناطقی که با بحران آب روبه‌رو هستند، این مصرف می‌تواند مشکلات جدیدی ایجاد کند.

همچنین، مراکز داده به ژنراتورهای پشتیبان برای تأمین انرژی در مواقع قطعی برق وابسته‌اند که این ژنراتورها می‌توانند 20% از مصرف انرژی مراکز داده را هدر دهند و به افزایش آلودگی کمک کنند. در حال حاضر، بسیاری از مراکز داده هنوز به شبکه برق غیرقابل اعتماد وابسته هستند که به مشکلاتی مانند قطعی برق (blackouts) و کاهش ولتاژ (brownouts) منجر می‌شود.

تأثیر رشد هوش مصنوعی بر مصرف انرژی و منابع طبیعی

رشد سریع هوش مصنوعی باعث افزایش شدید مصرف انرژی و آب در مراکز داده شده است. حتی نوشتن یک پرامپت ساده در این سیستم‌ها به هزاران محاسبه نیاز دارد که موجب مصرف زیاد برق و آب برای خنک‌سازی می‌شود. یک مدل هوش مصنوعی بزرگ برای پردازش هر درخواست ممکن است ده‌ها کیلووات ساعت انرژی مصرف کند.

این روند، با توجه به نیاز زیاد به زیرساخت‌های پردازشی، فشار زیادی بر منابع طبیعی وارد می‌کند. برای جلوگیری از بحران انرژی و کمبود منابع در آینده، مدیریت بهینه انرژی در مراکز داده ضروری است.

آرکادیس و تِرا وِنچرز در سان‌خوزه کالیفرنیا با پروژه‌ای نوآورانه به دنبال تغییر وضعیت کنونی هستند. این پروژه که هدف آن تبدیل شدن به یکی از پایدارترین مراکز داده در جهان است، با بهره‌گیری از جدیدترین فناوری‌ها، به کاهش هدررفت انرژی و آلودگی در صنعت مراکز داده پرداخته است.

چطور این پروژه نوآورانه است؟

1. تولید انرژی در محل: کاهش وابستگی به شبکه برق

در این پروژه، به‌جای اینکه مرکز داده به شبکه برق عمومی وابسته باشد، از سیستم‌های تولید انرژی در محل استفاده می‌کند. این سیستم‌ها قادرند انرژی مورد نیاز مرکز داده را به‌طور مستقیم و در همان محل تولید کنند. به این ترتیب، از ژنراتورهای پشتیبان که معمولاً در زمان قطعی برق به کار می‌روند، خبری نخواهد بود. این حرکت باعث می‌شود انرژی کمتری هدر برود و هزینه‌های انرژی نیز کاهش پیدا کند. به عبارت دیگر، مرکز داده از منابع انرژی تجدیدپذیر استفاده می‌کند و پایداری بیشتری دارد.

2. برق مستقیم (DC): کاهش هدررفت انرژی

یکی از مهم‌ترین نوآوری‌های این پروژه، استفاده از برق مستقیم (DC) به‌جای برق متناوب (AC) است. در بسیاری از مراکز داده، انرژی ابتدا به DC تبدیل می‌شود، سپس به AC تبدیل شده و به سیستم‌های مختلف انتقال می‌یابد. این روند تبدیل انرژی باعث هدررفت انرژی می‌شود. اما در این پروژه، انرژی از منابع DC مستقیم گرفته شده و بدون نیاز به تبدیل به AC، مستقیماً به دستگاه‌های سرور منتقل می‌شود. این روش باعث می‌شود که انرژی به‌طور مستقیم‌تر و کارآمدتر به مصرف برسد، که در نتیجه به کاهش 30% از مصرف انرژی کمک می‌کند.

3. گرمای هدر رفته: تبدیل ضایعات به منابع مفید

تمامی مراکز داده به دلیل فعالیت‌های خود گرما تولید می‌کنند. معمولاً این گرما به هوا منتقل شده و هدر می‌رود، اما در این پروژه، گرمای تولید شده توسط سیستم‌ها و سلول‌های سوختی به‌طور مؤثری جمع‌آوری شده و به آب سرد تبدیل می‌شود. این آب سرد برای خنک‌سازی مرکز داده استفاده می‌شود، که در نتیجه نیاز به سیستم‌های خنک‌کننده انرژی‌بر را از بین می‌برد و 20% مصرف انرژی خنک‌سازی را کاهش می‌دهد.

علاوه بر این، این گرمای هدر رفته در مرحله دوم پروژه به گلخانه‌ها منتقل می‌شود تا از آن برای پرورش محصولات کشاورزی استفاده شود. این کار نه‌تنها به کاهش اثرات کربنی ناشی از حمل و نقل مواد غذایی کمک می‌کند، بلکه محصولات تازه و سالم را به جامعه محلی می‌رساند.

4. پایداری اجتماعی و اقتصادی: ایجاد اشتغال و تقویت اقتصاد محلی

این پروژه نه‌تنها به محیط زیست کمک می‌کند، بلکه بر روی اقتصاد محلی نیز تأثیرگذار است. استفاده از گلخانه‌ها به این معنی است که مواد غذایی به‌صورت محلی تولید می‌شود و نیازی به حمل‌ونقل طولانی‌مدت نخواهد بود. این موضوع به‌طور مستقیم باعث کاهش اثرات کربنی و هزینه‌های حمل و نقل می‌شود. علاوه بر این، این پروژه فرصت‌های شغلی جدیدی برای کارگران محلی فراهم کرده و به رونق اقتصادی منطقه کمک می‌کند.

5. سیستم‌های خودکفا: کاهش وابستگی به منابع خارجی

یکی از ویژگی‌های مهم این پروژه، استفاده از سیستم‌های خودکفا است. یعنی این مراکز داده به‌طور کامل به منابع خارجی (مانند شبکه برق یا سوخت‌های فسیلی) وابسته نخواهند بود. این سیستم‌ها قادرند انرژی خود را تولید کرده و مصرف خود را به حداقل برسانند، که این امر باعث می‌شود مراکز داده به‌طور کلی از نظر مصرف منابع طبیعی و تولید آلودگی کمتر وابسته به سیستم‌های سنتی شوند.

چرا مراکز داده باید به سمت پایداری حرکت کنند؟

با تمام این چالش‌ها، از جمله افزایش بی‌رویه مصرف انرژی، هدررفت منابع طبیعی و فشار بر شبکه‌های انرژی، مراکز داده نیاز دارند تا به سمت پایداری حرکت کنند. آمارها نشان می‌دهند که مراکز داده 2% از مصرف برق جهانی را به خود اختصاص می‌دهند، و این میزان در حال افزایش است. چالش‌ها شامل هدررفت انرژی بالا، آلودگی محیط زیستی و فشار به شبکه‌های انرژی عمومی است.

چالش‌های نوآورانه این پروژه نیز شامل تأمین منابع اولیه برای راه‌اندازی سیستم‌های خودکفا و دستیابی به مجوزهای شهری برای ساخت تجهیزات جدید است که ممکن است موانع اجرایی ایجاد کند. با این حال، این نوآوری‌ها می‌توانند آینده صنعت فناوری را تغییر دهند.

برای مقابله با این مشکلات، مراکز داده باید به سمت پایداری حرکت کنند. با استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر، حذف ژنراتورهای پشتیبان و استفاده از گرمای هدر رفته، مراکز داده می‌توانند هم از نظر اقتصادی و هم از نظر محیط زیستی بهبود یابند. حرکت به سمت مراکز داده پایدار، نه تنها به نفع کره زمین است، بلکه می‌تواند هزینه‌های انرژی را کاهش دهد و به رونق اقتصادی کمک کند.

در نهایت، این پروژه‌ها می‌توانند الگویی برای آینده صنعت فناوری باشند، جایی که پایداری و نوآوری به‌طور همزمان پیش می‌روند. مراکز داده پایدار در نهایت نه تنها به کاهش اثرات زیست‌محیطی کمک خواهند کرد، بلکه باعث توسعه فناوری‌هایی می‌شوند که به نفع بشریت هستند.