ما هي مراكز البيانات الخضراء وأهم شركاتها وكيفية بناءها

مراكز البيانات الخضراء

ربما من قرائتك لعنوان المقال تتوقع أن هذا الموضوع له علاقة بالبيئة، والإجابة هي بالتأكيد نعم! فالهدف من إنشاء مراكز البيانات الخضراء هو تقليل الانبعاثات الكربونية التي تتسبب بها مراكز البيانات.

فاستهلاك مراكز البيانات للطاقة استهلاك كثيف للغاية، مما يؤدي إلى زيادة الانبعاثات الكربونية التي تُزيد من أزمة التغير المناخي.

يتجاوز استهلاك مراكز البيانات من الطاقة نسبة 1% من الاستهلاك العالمي للطاقة حول العالم، ومن المتوقع ارتفاع النسبة إلى 8% بحلول 2030.

ويتجاوز استهلاك مراكز البيانات استهلاك بعض الدول، فعلى سبيل المثال وطبقًا لبيانات صادرة عام 2020، فإن استهلاك مصر قد بلغ 153 تيرواط وبلغ استهلاك جنوب إفريقيا 208 تيراواط بينما بلغ استهلاك مراكز البيانات 200-250 تيراواط.

تُستخدم الطاقة في مراكز البيانات لأغراض مختلفة وهي: تشغيل الخوادم وتبريدها وتشغيل أجهزة الشبكات وأنظمة المراقبة والإضاءة وتكييف الهواء.

يختلف استهلاك مراكز البيانات للطاقة تبعًا للخدمات التي تقدمها، فالمراكز التي تقدم خدمات إضافية مثل الاستضافة تتطلب حجمًا أكبر من الطاقة.

يزداد الطلب يومًا بعد يوم على تخزين البيانات، لذا هذا يؤدي إلى زيادة الطلب على الطاقة لتشغيل مراكز البيانات ولأنظمة التبريد.

كما أن الشركات الكبيرة تريد أن توسع من أعمالها، مما يؤدي إلى الحاجة إلى تخزين البيانات وهو ما يؤدي إلى زيادة في استهلاك الطاقة.

لذا هناك حاجة ملحة لجعل مراكز البيانات أكثر كفاءة في استخدام الطاقة، وهو ما تهدف إليه مراكز البيانات الخضراء.

ما هي مراكز البيانات الخضراء Green data centers؟

هو مصطلح يشير إلى مراكز تستضيف الخوادم لتخزين وإدارة البيانات ونشرها وتصمم بنية تحتية لاستهلاك الطاقة بكفاءة من أجل تقليل الآثار الضارة على البيئة.

تعتمد مراكز البيانات الخضراء على الطاقة المتجددة وتستخدم أحدث الحلول لتخزين الطاقة.

وتتضمن استراتيجيات إنشاء مراكز البيانات الخضراء اتباع أساليب البناء المستدام وتقليل استهلاك الطاقة وترشيد المياه واستخدام أحدث طرق التبريد وإدارة النفايات الإلكترونية.

ولقياس مدى كفاءة مراكز البيانات، هناك عدة مؤشرات مثل:

أ) مؤشر كفاءة استخدام الطاقة (Power Usage Effectiveness (PUE: وهو النسبة بين كمية الطاقة التي يستخدمها المركز، والطاقة التي تستهلكها أجهزة تكنولوجيا المعلومات (IT equipments).

وتستهدف مراكز البيانات أن يكون مقياس PUE لديها يساوي 1.5 أو أقل، أما مراكز البيانات الخضراء فتستهدف قيمة 1.1 أو أقل.

ب) مؤشر كفاءة استخدام الكربون (Carbon Usage Effectiveness (CUE: وهو النسبة بين محصلة كمية الانبعاثات الكربونية والطاقة التي تستهلكها أجهزة تكنولوجيا المعلومات، وكلما كان الرقم قليلاً كان المركز مستدامًا.

ج) مؤشر كفاءة استخدام المياه (Water Usage Effectiveness (WUE: وهو النسبة بين حجم المياه المستخدمة سنويًا والطاقة التي تستهلكها أجهزة تكنولوجيا المعلومات، وكلما كان الرقم قليلاً كان المركز أكثر استدامة.

كما توجد عدة شهادات تمنحها بعض المؤسسات المعنية للمباني والشركات المستدامة، مثل:

أ) شهادات LEED

هي اختصار لـ “the Leadership in Energy and Environmental Design” ولها 4 مستويات بناء على عدد النقاط المكتسبة وهي:

  • معتمد certified وهو المستوى الأساسي الذي يتطلب من 40-49 نقطة.
  • المستوى الفضي Silver يتطلب من 50-59 نقطة.
  • المستوى الذهبي Gold يتطلب من 60-79 نقطة.
  • المستوى البلاتيني Platinum يتطلب أكثر من 80 نقطة.

يكون الحصول على النقاط بناءًا على اتباع استراتيجيات مستدامة، وتفيد تلك الشهادات في الحصول على إعفاءات ضريبية، والتمتع بفوائد اقتصادية على المدى البعيد.

ب) شهادات EDGE

تُمنح شهادات EDGE Certifications للمباني الخضراء التي تتبع استراتيجيات في توفير الموارد، ولها 3 مستويات:

  • المستوى الأساسي وهو EDGE Standard وتُمنح للمباني التي من المتوقع أن يقل استخدام الطاقة بها بنسبة 20%.
  • المستوى المتقدم EDGE Advanced يمنح في حالة كان من المتوقع تقليل استخدام الطاقة بنسبة 40% وتقليل استخدام المياه بنسبة 20%.
  • أما المستوى الأخير فهو EDGE Zero Carbon ويتطلب هذا المستوى الحصول على المستوى المتقدم بالإضافة إلى استخدام مصادر الطاقة المتجددة بنسبة 100%.

ما هي مزايا مراكز البيانات الخضراء؟

لمراكز البيانات الخضراء مزايا مختلفة أبرزها:

1. تقليل استهلاك الطاقة: تستخدم مراكز البيانات الخضراء مصادر الطاقة المتجددة وتستخدم تقنيات لاستخدام الطاقة بكفاءة.

2. تقليل التكلفة: يمكن لمراكز البيانات الخضراء توفير فاتورة الطاقة بسبب انخفاض استهلاك الطاقة، وتوفير تكلفة الصيانة بسبب تحسين البنية التحتية.

3. زيادة الموثوقية reliability: تُصمم مراكز البيانات الخضراء لتصبح جاهزة للتشغيل لأقصى وقت ممكن لضمان الموثوقية، وضمان وجود البيانات في أي وقت.

4. سهولة التوسع Increased scalability: توفر مراكز البيانات الخضراء حلولاً تسمح للمؤسسات والشركات بالتوسع بكل سهولة.

5. لها تأثير إيجابي على البيئة: مراكز البيانات الخضراء هي مراكز صديقة للبيئة تتسبب في نسبة أقل من الانبعاثات الكربونية عما تتسبب به مراكز البيانات التقليدية.

هل توجد مراكز بيانات خضراء في منطقة الشرق الأوسط؟

الإجابة نعم، فقد دُشن في فبراير 2023 أول مركز بيانات في الشرق الأوسط، وهو مركز تابع لشركة مركز البيانات للحلول المتكاملة التابعة لمجموعة “ديوا الرقمية”، الذراع الرقمي لهيئة كهرباء ومياه دبي.

يقع المركز في مجمع محمد بن راشد آل مكتوم للطاقة الشمسية في إمارة دبي، وهو أكبر مركز بيانات أخضر يعتمد على الطاقة الشمسية بنسبة 100%.

تبلغ مساحة المركز 16000 متر مربعًا، كما أنه حاصل على شهادة “Tier-III” من معهد “أب تايم Uptime”.

يقدم المركز خدمات مختلفة مثل خدمات الاستضافة والحوسبة السحابية وإنترنت الأشياء والأمن السيبراني.

ومن المتوقع أن تخطط جمهورية الإمارات العربية المتحدة لإنشاء عدة مراكز بيانات خضراء في المستقبل.

ما هي أكبر شركات البيانات الخضراء؟

إليك أكبر 5 شركات للبيانات الخضراء:

1. جوجل كلاود Google Cloud: هي أول الشركات الكبرى التي تحقق الحياد الكربوني، وتعتمد على الطاقة النظيفة بنسبة 100%.

2. ديجيتال ريالتي Digital Realty: أول مركز بيانات خضراء يبلغ سعة طاقته 14 جيجاواط من الطاقة النظيفة، وتستخدم الألواح الشمسية وطاقة الرياح.

3. شنايدر إليكتريك Schneider Electric: وهي شركة صديقة للبيئة وتحث عملاءها على أن يتبعوا سياسات صديقة للبيئة.

4. إيكوينيكس Equinix: يقع مقر الشركة في كاليفورنيا، وتسعى لتحقيق الحياد الكربوني بحلول 2030، كما أنها أنفقت 129 مليون دولار من أجل تطوير نظام الطاقة لديها.

5. أيرون ماونتين Iron Mountain: تعمل الشركة بالطاقة المتجددة بنسبة 100%، وتسعى لتحقيق الحياد الكربوني بحلول 2030، ولديها مؤشر PUE قليل.

أمثلة لأهم بدائل الطاقة التي تعتمد عليها مراكز البيانات الخضراء

1. يستخدم مركز البيانات التابع لشركة مايكروسوفت والواقع في مدينة شايان بولاية وايومنج الأمريكية الغاز الحيوي كمصدر للطاقة.

2. يستخدم مركز البيانات التابع لشركة Hewlett-Packard -الذي يقع في شمال المملكة المتحدة البريطانية في مدينة Wynard- طاقة الرياح كمصدر للطاقة.

ويستغل الهواء البارد في التبريد ويستخدم مياه المطر المجمعة على الأسطح في الترطيب humidification.

3. يستخدم مركز بيانات شركة Green Mountain في النرويج مصادر طاقة متجددة بنسبة 100%، ويستخدم الطاقة الكهرومائية من المضيق البحري، والمركز موجود في مبنى قديم للناتو، ويبلغ قيمة PUE= 1.2 أما قيمة WUE فهي تساوي صفر.

4. استخدمت شركة Switch أنظمة تبريد بدون مواد كيميائية، كما أنهم حافظوا على المياه بنسبة 400% في خلال 3 سنوات.

5. يستخدم مركز البيانات التابع لفيسبوك الواقع قرب الدائرة القطبية الهواء القطبي في التبريد بجانب أنظمة التبريد بالمياه، ويعتمد على الطاقة الكهرومائية حتى أنه يمكنه الاستغناء عن 70% من المولدات الاحتياطية.

6. مركز البيانات التابع لجوجل الواقع في هامينا بفنلندا يعيد تدوير الأجهزة الإلكترونية بنسبة 100%، ويستخدم مياه البحر في التبريد، ويوجد المركز في مصنع للورق عمره 60 عامًا.

استراتيجيات إنشاء بنية تحتية مستدامة لمراكز البيانات الخضراء

تعتمد استراتيجيات إنشاء البنية التحتية المستدامة لمراكز البيانات على خمسة محاور هي:

  1. تصميم وبناء مستدام Sustainable Design and Buildings.
  2. تكنولوجيا معلومات مستدامة Sustainable ICT.
  3. طاقة مستدامة Sustainable Energy.
  4. تبريد مستدام Sustainable Cooling.
  5. إدارة النفايات الإلكترونية E-Waste Management.

إليك توضيح كل محور على حدة:

1. تصميم وبناء مستدام

اختيار الموقع المناسب والتصميم المناسب يؤثر بعد ذلك على الموثوقية واستخدام الموارد وكفاءة الطاقة، ويجب الأخذ في الاعتبار المخاطر البيئية عند اختيار الموقع.

وقد يكون اللجوء إلى استخدام المنشآت الموجودة، وإجراء عليها بعض التوسيعات والتحديثات أحد الخيارات المتاحة.

إذ سيوفر ذلك في التكلفة وفي الوقت ويقلل من آثار البناء البيئية، ولكن يجب معرفة التحديات المتعلقة بالموقع التي قد يمكن مواجهتها عند تركيب أنظمة التبريد والتدفئة الحديثة.

وفي حالة اختيار بناء أبنية جديدة، فيجب أخذ التدابير اللازمة واتباع الإجراءات التي تقلل من الآثار الضارة للبناء على البيئة ومنها:

أ) اختيار الموقع

اختيار موقع مستدام يخضع لعدة عوامل منها:

  • التقييم البيئي (مثل ندرة المياه، وجود الحيوانات أو مواطنها).
  • تقييم المخاطر (مثل هل الموقع معرض للغرق بسبب الفياضانات).
  • درجة الحرارة (هل سيكون التبريد عالي التكلفة بسبب ارتفاع درجات الحرارة).
  • توافر مصادر للطاقة والمياه.

ب) التخطيط الجيد

يجب التخطيط الجيد والنظر إلى المستقبل مع الأخذ في الاعتبار الاستهلاك العام للطاقة، فمثلاً بعض مراكز البيانات مجهزة للعمل في أسوأ الظروف، ولكن تستهلك طاقة أكبر لأنها صممت على الحالات القصوى extreme situations.

ج) تصميم مستدام

التصميم المستدام يتضمن عدة خيارات فمثلا:

1. يكون التصميم من أجل تحقيق أعلى كفاءة في استهلاك الطاقة والتبريد، فعلى سبيل المثال صممت شركة ياهو مراكزها بحيث يمكنها استغلال أقصى ما يمكن من الهواء الخارجي لغرض التبريد.

2. التصميم المبني على الحاويات containerized data center design ، يقلل من نفايات البناء واستخدام الخرسانة ويقلل من الحاجة إلى التبريد.

3. اختيار مواد البناء يكون بناءًا على الأثر البيئي، فيفضل اختيار مواد مستدامة مثل الخشب ومادة الخشب المغلف cross-laminated timber واستخدام المواد المستعملة واللجوء إلى التدوير.

2. تكنولوجيا معلومات مستدامة

تكنولوجيا المعلومات المستدامة يعني تصميم الأجهزة التكنولوجية بمعايير نموذج الاقتصاد الدائري circular economy model.

ويهدف الاقتصاد الدائري إلى تقليل الهدر وترشيد استهلاك الموارد، ويشتمل على تجديد المعدات، والتصميم المستدام واستخدام المكونات المعيارية modular components وإعادة تصنيع الأجهزة المستعملة وتدوير المواد.

ولتحقيق تكنولوجيا معلومات مستدامة إليك أهم الخطوات:

أ) اختيار معدات ومنتجات فعالة في استخدام الطاقة energy efficiency-certified.

ب) تحسين استخدام الخوادم وذلك من أجل ترشيد استخدام الطاقة، فالخوادم غير النشطة تستهلك قدرًا أعلى من الطاقة.

لذا يجب اتباع بعض الاستراتيجيات التي تحافظ على كفاءة الطاقة ومنها:

  • استخدام تقنية المحاكاة Virtualization، وغلق الخوادم غير النشطة.
  • ضغط البيانات وحذف المكرر منها لتوفير مساحة التخزين.
  • اتباع طريقة توازن الأحمال load balancing من أجل توزيع الأحمال بالتساوي على الخوادم.
  • إجراء تقييم دوري للأجهزة والمعدات من أجل تحديد القديم وضعيف الآداء underperforming بهدف ترقيتها.
  • اتباع المعايير البيئية لمراكز البيانات.

3. الطاقة المستدامة

لتحقيق الطاقة المستدامة في مراكز البيانات، هناك عدة استراتيجيات متبعة، إليك أبرزها:

أ) وضع خطة لإدارة الطاقة من أجل مراقبة وتنظيم والمحافظة على الطاقة وفقًا للمعايير والأهداف.

ب) استخدام التقنيات الحديثة لمراقبة وترشيد الطاقة، بالإضافة إلى أن استخدام الذكاء الاصطناعي و إنترنت الأشياء يفيد في توقع مواعيد أعمال الصيانة.

ج) اختيار المكان الذي يتوفر به مصدر للطاقة المتجددة سواء طاقة شمسية أو رياح أو حرارية أرضية.

أو إنشاء مصدر للطاقة المتجددة في الموقع أو يكون بالقرب من منشآت لاستخدام الحرارة المهدرة منها، وهذا سيقلل من الانبعاثات الكربونية.

د) استخدام أنظمة لتخزين الطاقة مثل البطاريات، لأن الطاقة المتجددة يتخللها فترات انقطاع.

هـ) يُفضل تركيب وحدات طاقة متجددة معيارية بحيث يمكن التوسيع أو التضييق بسهولة.

و) إدخال أنظمة طاقة احتياطية لضمان الموثوقية واستمرار الخدمة.

4. التبريد المستدام

تحتاج مراكز البيانات إلى التبريد ليمنع حدوث الأعطال أو فقدان البيانات، وتستهلك مراكز البيانات نحو 40% من الطاقة الكلية المستهلكة في التبريد، لذا يجب أن تكون عملية التبريد تعمل بكفاءة عالية، حتى لا تتسبب في زيادة الانبعاثات الكربونية.

ولتحقيق التبريد المستدام، هناك عدة خطوات مُتبعة منها:

أ) تفادي أسباب التبريد غير الفعال مثل:

  • قلة إمدادات الهواء البارد.
  • التبريد غير الموزع بالتساوي بسبب rack configuration.
  • التبريد الزائد نتيجة سوء تقييم الاحتياجات.

ب) استخدام بدائل للمبردات التقليدية التي تستخدم الهيدروفلوروكربون hydrofluorocarbons بسبب تأثيرها الضار على البيئة.

ت) استخدام حلول التبريد المختلفة مثل:

  • استخدام الهواء البارد في التبريد وذلك باختيار الموقع المناسب لمركز البيانات.
  • استخدام تقنيات للتبريد الفعال في استهلاك الطاقة مثل تكييف الهواء الدقيق precision air conditioning واستخدام التقنيات المبتكرة مثل التبريد بالسوائل liquid cooling فهو أقل في استخدام الطاقة.
  • استخدام حلول التبريد المعيارية التي تسمح بسهولة تعديل سعة التبريد.
  • استخدام حلول للتبريد موفرة للمياه water-saving cooling solutions مثل أنظمة التبريد ذات الحلقة المغلقة closed-loop cooling systems.

ج) إدارة تدفق الهواء

  • تنفيذ تقنيات إدارة تدفق الهواء ومنها hot and cold aisle containment حجز الممر الساخن والبارد للهواء.
  • استخدام raised floors أرضيات مرتفعة في غرف الحواسيب تسمح بدوران الهواء البارد بكفاءة.
  • تخطيطات رفوف الخادم المُحسَّنة optimized server rack layouts عن طريق ترتيب الخوادم داخل الرفوف بطريقة تحسن تدفق الهواء وتمنع تراكم الحرارة حول بعض الخوادم.

د) إدارة الحرارة

  • اتباع إرشادات ASHRAE وهي اختصار للجمعية الأمريكية لمهندسي التدفئة والتبريد وتكييف الهواء (The American Society of Heating, Refrigerating, and Air-Conditioning Engineers)، وهي إرشادات توضح مدى الحرارة التي لا يمكن تجاوزها.

ز) المراقبة

  • يوصى بالحفاظ على استقرار درجات الحرارة والرطوبة.
  • استخدام تقنيات المراقبة الآنية real-time monitoring لإدارة التبريد بكفاءة.
  • استخدام تحليل البيانات وتعلم الآلة من أجل التنبؤ بمتطلبات التبريد وتحسين كفاءة التبريد.

هـ) استخدام المواد المبردة refrigerants

  • يجب إجراء تقييم للمواد المبردة واختيار أكثرها آمانا وأقلها ضرراً للبيئة.
  • استخدام أحدث أنظمة مراقبة المواد المبردة لاكتشاف أي تسرب فيها.
  • إجراء عمليات صيانة وقائية لتقليل مخاطر تسرب المواد المبردة ولضمان كفاءة التبريد.
  • الالتزام بالبرتوكولات وأفضل الممارسات الموصى بها في إدارة المواد المبردة مثل بروتوكول مونتريال Montreal Protocol.

و) استخدام الحرارة المهدرة

  • استخدام الحرارة المهدرة سواء الداخلية أو الخارجية في التبريد وتوليد الكهرباء يقلل من النفايات ويقلل من الانبعاثات الكربونية.

ي) إدارة المياه

  • المياه مهمة في مراكز البيانات لاستخدامها في التبريد وإزالة الأتربة من الهواء.
  • تدوير المياه واستخدام المياه المستعملة يقلل من استخدام المياه وله أثر إيجابي على البيئة.
  • حسن إدارة المياه المهدرة لتقليل الآثار البيئية.
  • وضع خطط بديلة في حالة حدوث خلل في إمدادات المياه.
  • استخدام التقنيات الحديثة في مراقبة والتحكم وترشيد استهلاك المياه، وذلك عبر أجهزة القياس الذكي smart metering ومستشعرات المراقبة الآنية real-time monitoring sensors وأنظمة التحكم الآلي automated control systems.

5. النفايات الإلكترونية

يمثل التخلص من النفايات الإلكترونية تحديًا كبيرًا؛ لأنها تحتوي على مواد ضارة مثل الزئبق.

إليك أهم الاستراتيجيات لتحسين إدارة النفايات الإلكترونية:

أ) وضع خطة لإدارة النفايات الإلكترونية، عبر وضع برامج لتدوير النفايات واستخدامها لأغراض مختلفة repurposing.

ب) اختيار منتجات يمكن تفكيكها بسهولة حتى يمكن استرجاع المكونات والمواد.

ت) التعاون مع هيئات مسؤولة عند تدوير النفايات الإلكترونية وملتزمة بمعايير السلامة والحفاظ على البيئة.

ج) التخلص من البيانات بآمان وتجنب انتهاكها واختراق الخصوصية.

د) الالتزام بالبروتوكولات والمعايير عند التخلص من البيانات data destruction قبل التخلص من الأجهزة والتي تشمل مسح البيانات لضمان حذف البيانات الحساسة.

ز) تجنب تمزيق الأقراص الصلبة مثل shredding of hard drives حتى نقلل من النفايات خصوصًا إذا أمكن حذف البيانات إلكترونيًا.

هـ) تتبع وإدارة للأجهزة المستعملة والنفايات.

و) زيادة وعي العاملين بمركز البيانات حول النفايات الإلكترونية.

في الختام

نجد أن مراكز البيانات الخضراء التي تستخدم مصادر الطاقة المتجددة وتستخدم تقنيات ذات كفاءة في استغلال الطاقة تستهلك كمية أقل من الطاقة، وهذا سيؤثر على تقليل الانبعاثات الكربونية وتقليل التكلفة وسيكون له تأثير إيجابي على البيئة.

كما أننا سنشهد في المستقبل تطورًا في ازدهار مراكز البيانات الخضراء، وستساهم التقنيات الحديثة مثل الذكاء الاصطناعي وشبكات الجيل الخامس في انتشارها.

المصادر: sustainabilitymag , digitaldubai , worldbank

بقلم: سهام الشريف

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

Scroll to Top