数据中心碳足迹白皮书.pdf

数据中心碳排放越来越受到全球关注。美国环境保护署(EPA)将数据中心作为美国能源消耗的主要源头之一。EPA为政府数据中心设定的能效目标是:在2011年实现20%的碳足迹缩减。欧盟(EU)成员国也已经同意到2012年将他们的温室气体排放量相比1990年降低8%。有关各方也将更加敦促数据中心业主报告他们的碳排放情况。本白皮书将介绍一种用于评估数据中心碳足迹的简单办法——即一种基于网络的免费评估工具。该工具适用于对全球各数据中心进

行碳足迹评估。

碳排放和能源问题正越来越频繁地登上全球媒体的头版头条。政府、非盈利机构和公司企业都在定期分析研究他们的碳足迹。他们的目标是衡量自身活动对全球变暖的影响,并制定相应的行动计划积极减少碳排放。

根据美国环境保护署(EPA)的报告,美国数据中心2006年的耗电量达到610亿千瓦时,占到同年全美耗电总量的1.5%,成本约合45亿美元。数据中心已经被认定为增长最快的耗能源头之一。EPA已经授权政府部门制定能效战略计划,要求政府数据中心到2011年将能效提高20%1,并且可能很快会要求企业数据中心遵守强制性二氧化碳(CO₂)排放限制规定。

早在2004年之前,欧盟15个成员国已经承诺遵守《京都议定书》的原则。他们同意到2012年将其温室气体排放量相比1990年降低8%²。此外,欧洲委员会(EC)也制定了《数据中心能效行为准则》,规定了一系列自主自发的节能增效办法,为未来更为严格的能效政策奠定了最低标准。最终的目标是使数据中心的效率提高30%。

在2007年,西欧国家的数据中心每年的耗电量达到56万亿瓦时(TWh),这个数字非常之惊人。根据欧盟的预测,这一数字很可能到2020年翻倍,达到104万亿瓦时(TWh)³。如果不通过能效管理方面的创新来加以控制,欧盟很有可能不能实现它们的总体碳排放量降低和阻止气候变化的目标。数据中心的能耗以及如何利用它们估算碳足迹是本白皮书的主要探讨内容。图1所示的是世界各地的大气层二氧化碳增长状况。

如何让数据中心变得“绿色环保”呢?为了回答这个问题,数据中心专业人员必须首先确定数据中心的能耗,然后将能耗换算成碳排放量。在判断数据中心的碳足迹是否正在减少时,第一步是要正确计算出能耗。有三个关键变量会对数据中心能耗产生重要影响:数据中心所在的位置、IT负载以及电气效率。我们可以利用施耐德电气的一系列TradeOff Tools””权衡工具来模拟这些变量发生变化时会产生的影响。

关键术语的定义

在确定一个数据中心的环境影响时,准确理解用来说明测量数据的术语非常重要。以下是一些在谈论数据中心环境影响时经常使用的术语:

二氧化碳排放系数(“碳足迹”)这是一个关于温室气体排放量的测量数据,包括汽车行驶或为电站供电等日常活动所产生的二氧化碳(CO2)。如果是电站,测量数据包括从发电端到用电端整个过程中的发电、输电及配电损耗。在本白皮书中,我们将数据中心的碳足迹定义为与一个数据中心总耗电量相等的碳排放。

数据中心所处的地理位置在这里也扮演着重要角色。比如,相比位于严重依赖煤电、石油发电或天然气发电地区的数据中心来说,位于主要依靠水力发电、核电或风力发电地区的数据中心的碳足迹较低。

峰荷发电厂市电公司为应对发电高峰期的需求会运行一个辅助电厂,叫做“峰荷发电厂”。这些辅助电厂通过烧煤发电,会产生大量二氧化碳。根据各个地区市电电网的具体情况,峰荷发电厂可能每天都会工作数小时或者每年才会工作若干小时。市电公司依靠这些老旧低效的发电厂在供电高峰时期满足供电需求一比如,炎夏的下午和傍晚,这个时间段公司还没有下班或者人们已经回到家开始准备晚餐。如果峰荷发电厂对于数据中心所在的地理区域来说是重要的供电来源,那么它还会影响“数据中心碳排放量计算器”工具的“减排”数据输出(详情会在后文中介绍)。

减排当数据中心的耗电量降低时,对市电的电力需求就会随之减少,从而降低碳排放和减少碳足迹。如果耗电量降低还减少了市电公司对峰荷发电厂的使用,那么减排量可以进一步加大。“减排”是“数据中心碳排放量计算器”工具可选的计算项之一,详情我们会在后文中介绍。如果峰荷发电厂对于数据中心所在的地理区域来说是一项重要的供电来源,那么这个数据将是比碳足迹更为精确的减排指标。

二氧化碳(CO₂或“碳”)二氧化碳是对地球温室效应影响最大的气体,占我们大气层中温室气体的76%4。二氧化碳被大量排放到大气层中,在大气层中可存在约100年。从数据中心总体生命周期来看, “碳排放”术语也包含数据中心内所有组件(如服务器、UPS、建筑外壁、制冷系统等)在制造过程所排放的二氧化碳。这类碳排放可以用“隐含碳”这一术语加以表达。“碳排放”术语还包括数据中心在运营中(耗电产生的碳排放)、维护时(即,消耗品的更换,比如电池、电容器等)以及数据中心生命周期完结时组件报废处理所产生的碳排放(请参见

图2)。本白皮书的主要内容以及后面将介绍的工具都将着重探讨数据中心运营过程中的能耗所产生的二氧化碳排放。

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