Datakeskusten päästöjen vähentäminen vihreän IT:n keinoin

Abstract

Tässä tutkielmassa tutustutaan kasvavaan globaaliin ongelmaan. Yhteiskuntamme tiedonmäärä kasvaa räjähdysmäisesti, eikä ilmastomme pysy tämän muutoksen vauhdissa, ellemme muuta toimintamallejamme fossiilista ratkaisuista hiilineutraaleihin vaihtoehtoihin. Tietoyhteiskuntamme aivoina voidaan pitää datakeskuksia, jotka käsittelevät suurimman osan yhteiskuntamme tallentamasta ja käyttämästä tiedosta. Datakeskusten olemassaolo on siis välttämättömyys nykyaikaisten tietojärjestelmien ja informaatioteknologioiden ole-massaololle. Tiedon sijoittaminen datakeskuksiin hyödyttää yhteiskuntaa ja tarjoaa niin organisaatioille kuin päivittäisille käyttäjille palvelimia. Tiedon keskittämisellä on kuitenkin myös haittavaikutuksia. Datakeskukset kuluttavat suuria määriä sähköä ja niiden luomat hiilidioksidipäästöt ovat nousseet samalla tasolle, kuin lentoliikenteestä aiheutuvat hiilidioksidipäästöt. Lämpö-päästöt tulevat myös lisääntymään, ellei niitä aleta hallitsemaan entistä tehokkaammin. Vihreä IT tarjoaa ratkaisuja IT:n eli tässä tapauksessa datakeskusten tuottamiin ympäristöongelmiin. Tutkielman tarkoituksena onkin perehtyä kirjallisuuskatsauksen avulla datakeskusten toimintaa, vihreään IT:hen ja siihen, kuinka näitä kahta yhdistelemällä datakeskusten toimintamallia voitaisiin suunnata kohti hiilineutraaliuutta. Tutkielmassa havaitaan, että datakeskusten hiilineutraaliuuteen vaikuttaa seuraavat neljä päätekijää: 1) Modernien ja tehokkaiden IT-laitteiden hyödyntäminen, joka voi merkittävästi vähentää energiankulutusta datakeskuksissa 2) Toissijaisenlaitteiston energiatehokkuus, erityisesti jäähdytysjärjestelmän osalta 3) Laskennan hallinta, joka pyrkii vähentämään käyttämättömien laitteiden aiheuttamaa energiahävikkiä tehokkaalla työkuormien konsolidoinnilla ja 4) Energiajärjestelmän integrointi lämmön ja kysyntäjouston hallinnan osalta, mikä tarjoaa mahdollisuuden merkittävään energiatehokkuuden lisäämiseen. Voidaankin todeta, että vihreän IT:n implementointi datakeskusympäristöön laskee merkittävästi päästöjä, lisäten samalla kustannustehokkuutta. Datakeskusten tehokkuuden lisääminen voi täten johtaa globaalin tietoyhteiskuntamme mittakaavalla merkittäviin ympäristöllisiin säästöihin. Katsaus päättyy pohtivaan yhteenvetoon datakeskusten toiminnallisuuden parantamisesta, uusista toimintamalleista, sekä tarpeista aiheen jatkotutkimukselle alati muuttuvalla datakeskussektorilla.

This bachelor’s thesis explores a growing global problem. The amount of information in our society is growing exponentially, and our climate will not keep pace with this change unless we shift our policies from fossil-based to carbon-neutral solutions. Data centers can be considered as the brain of our information society as they process most of the information that our society holds and uses. The existence of data centers is therefore imperative for the existence of modern information systems and information technologies. The location of data in data centers benefits society and provides servers for organizations and everyday users alike. However, data centralization also has negative consequences. Data centers consume large amounts of electricity and the carbon dioxide emissions they generate have risen to the same level as those from aviation. Heat emissions will also increase if they are not managed more effectively. Green IT offers solutions to the environmental problems caused by IT, in this case data centers. The aim of the thesis is therefore to use a literature review to explore data center operations, green IT and how combining the two could enhance data center operations towards carbon neutrality. It is concluded in the thesis that the carbon neutrality of data centers is influenced by four main factors: 1) The use of modern and efficient IT equipment, which can significantly reduce energy consumption in data centers 2) The energy efficiency of secondary equipment, especially the cooling system 3) The management of computing, which aims to reduce energy loss from idle equipment through efficient workload consolidation and 4) The integration of energy systems for heat and demand response management, which offers the potential for significant energy efficiency gains. Thus, it can be argued that implementing green IT in a data center environment significantly reduces emissions while increasing cost-effectiveness. Increased efficiency of data centers can therefore lead to significant environmental savings at the scale of our global information society. The review concludes with a reflective summary on improving data center functionality, new approaches, and the need for further research in the everchanging data center sector.