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    可持續發展的數據中心需要可持續的建筑材料

    責任編輯:cres 作者:Dan Swinhoe |來源:企業網D1Net  2021-05-21 13:53:15 原創文章 企業網D1Net

    研究表明,數據中心運營通過提高能效帶來的可持續發展收益最終將趨于平穩,但是圍繞其建筑材料的碳足跡還有很多工作要做。
     
    在數據中心行業領域中不乏有很多可持續性的舉措。亞馬遜、微軟和谷歌等超大規模廠商已經做出了碳中和承諾,并且在為其運營的數據中心設施采購可再生能源方面進行了大量投資。在2021年,ChinData、MTN和IBM等公司也做出了類似的承諾,即在2040年之前實現碳中和。
     
    但是,數據中心行業大部分的話題仍圍繞著數據中心運營的可持續性、確保數據中心設施使用盡可能少的電力,盡可能使用綠色能源,以及通過區域供熱倡議和自然冷卻對當地產生更小的環境影響進行分析和探討。
     
    企業對數據中心建設階段的環境影響以及它們使用的建筑材料帶來的環境影響是否給予了足夠的考慮?建設數據中心需要使用大量的混凝土和鋼材,生產這些材料產生了大量二氧化碳,如果企業認真對待氣候中和的問題,則必須在施工階段減少這樣的碳排放。
     
    Building Transparency公司執行董事Stacy Smedley說,“到現在為止,建設和運營現代綠色數據中心主要致力于減少數據中心運營的能源(用于加熱、冷卻和建筑物的供電)——這是一個容易衡量的問題,盡管這項努力取得了許多成功,但還遠遠不夠。”
     
    隱含碳排放的下一階段
     
    隱含碳排放(Embodied Carbon)是指建筑材料在開采、收集、加工、制造、運輸、安裝等過程中所產生的所有溫室氣體(GHG)排放量的總和,并且是全球范圍內的主要碳排放源。
     
    水泥和鋼鐵是碳排放量最高的建筑材料,建設數據中心需要大量使用這兩種材料。平均而言,一噸水泥將產生1.25噸二氧化碳,其中大部分來自石灰石和二氧化硅的焙燒。因此,建筑行業每年產生的碳排放量約占全球溫室氣體排放量的40%,占到所有生產原材料的40%。
     
    Smedley說,隱含碳排放占建筑物總碳排放量的一半,但是對于數據中心來說,它們是能源密集型的建筑材料。Linesight UK公司總經理Michael Riordan表示,數據中心運營的碳排放可能是隱含碳排放的兩倍以上,并且從歷史上來說,關注的焦點更多地是在運營方面,而不是隱含碳排放方面。
     
    然而,隱含碳排放規模龐大并且數量不斷增加,這并不是一個可以回避的話題??,因為它可以節省更多的運營成本。
     
    Syska Hennessy公司負責人Rob Ioanna說:“在某個時候,大多數能源都將來自風能、太陽能和其他可再生能源,一旦發生這種情況,人們的話題開始轉向隱含碳排放,因為這將是我們減少碳排放的真正目的。”
     
    關于可持續性發展的問題考慮仍然圍繞數據中心運營,這些問題其中包括:如何以最節能的方式冷卻服務器?如何處理IT硬件產生的過多熱量?數據中心設施是否使用了可再生能源,還是采用了比柴油發電機更可持續的備用電源?
     
    這些都是重要的考慮因素,但是IT硬件在不斷發展并變得更加高效,并且更多地依賴可再生能源、可持續發展的收益和碳減排的企業希望通過提高運營效率來實現這一目標將變得更加困難。
     
    Smedley說,“隨著我們開始減少數據中心運營的碳排放,并且電網開始變得更清潔,數據中心所使用的建筑材料的碳排放實際上變成了更大的排放源,對于一些已經為其某些市場和項目購買了100%綠色能源的大型數據中心擁有者和運營者來說,他們認為自己已經實現了能源方面的碳中和,其實他們沒有考慮隱含碳排放。”
     
    如今的數據中心在建設中往往實現了標準化,這也意味著一旦在數據中心設施采用了低碳實踐和標準,就可以輕松地在未來的數據中心設施中進行復制,而不需要進行更多的改動。
     
    碳減排進展緩慢
     
    Linesight UK公司的Riordan表示,在數據中心的碳足跡中,混凝土通常占到數據中心的40%,其次是燃料(約占25%),然后是鋼筋和結構鋼,占到10%。他補充說,在新建建筑中采用低碳方法可以使建筑過程中的碳排放減少13%,但重新利用原有建筑物可以顯著減少碳排放量。
     
    根據調查,新建數據中心設施所產生的碳排放量是重新調整用途的數據中心的8倍,因此對原有建筑物進行升級可以節省78%的碳排放量。全球水泥和混凝土協會承諾到2050年將實現混凝土的零排放。雖然實現這一目標并沒有什么靈丹妙藥,但在建筑材料領域,有許多初創公司希望減少這種核心建筑材料對碳排放的影響。
     
    CarbonCure公司通過向混合物中注入排放的二氧化碳來減少混凝土行業的排放。該公司希望從現在到2030年每年將為混凝土行業減少500萬噸二氧化碳。數據中心運營商Compass Data Centers公司是CarbonCure公司的客戶。Compass公司的首席信息官Nancy Novak表示,估計該公司每個數據中心園區每年平均將產生1,800噸二氧化碳。亞馬遜公司和微軟公司是該公司的主要客戶之一。
     
    Novak表示,Compass公司對數據中心在建設過程中產生的廢料和棄土進行處理,以便可以將其用于結構填充,并在清運之前檢查數據中心附近的其他項目是否需要填充清潔的填充物。如果其廢料不適合填充,該公司會將這些廢料和棄土修建護堤和自然景觀,可以增強安全性并增加數據中心園區的綠色空間。AWS公司于2018年使用其在斯德哥爾摩建設的數據中心的10萬噸廢料將維爾斯塔滑雪場的海拔提高了10米。
     
    她補充說,“更多的異地建設是減少碳排放影響的關鍵。我們需要以制造行業的思維方式進行思考,因為在制造業中,運輸和利用當地材料以及可持續材料至關重要。從產品包裝、預制構件到完全模塊化的房間和建筑,都需要在建筑行業得到更廣泛的采用和規范。”
     
    許多建筑和設計公司表示,從廣義上來說,當前仍然處于圍繞碳排放的對話非常早期的階段,但是隨著人們對碳排放問題的意識不斷增強,將逐步取得進展。LEDG公司負責人兼創始人Todd Boucher說,“確實有一些客戶在設計過程的早期就參與了我們的可持續發展團隊的工作。從任務關鍵型的觀點出發,我們發現自己在可持續性討論中圍繞如何在不影響可靠性的情況下幫助改善環境。但是我認為,可持續性討論的范圍不僅僅限于運營效率,還包括嵌入式碳排放和可持續性領域。”
     
    越來越多的客戶希望使用綠色材料。數據中心運營商Digital Reality宣布,該公司在加州圣克拉拉數據中心園區的43萬平方英尺四層建筑中使用了可持續材料,其中包括再生的混凝土和鋼材。
     
    JB Associates公司總經理Ashley Buckland說:“建筑材料從制造廠到項目建設現場的運輸是建筑碳足跡的很大一部分。一些大企業現在正在研究運輸以及材料或零件的來源,以及如果他們能夠從本地采購材料或招聘工人,這將會減少更多的碳排放。”
     
    Reid Brewin Architects公司聯合創始人Adrian Brewin說:“近年來,采用可再生塑料瓶制成的地毯等材料正變得越來越普遍,客戶對瓷磚等材料的起源也更加了解,他們通常選擇當地供應商的產品,而不是采購外來供應商的產品。”
     
    關于由新穎的回收材料或有機材料制成的生態磚的新聞也有很多。最近,倫敦展示了用蘑菇和木屑制成的磚塊,還有其他有機材料制造的磚塊。
     
    Brewin說:“在未來10~20年,將有更多的新型、創新、可回收的有機材料用在建筑的各個方面。但批準生產此類解決方案所需的工業流程所需的監管體系可能需要幾十年的時間來實施。”
     
    而且,只是因為可以用這種新穎的材料建造甚至是采用3D技術打印的數據中心,并不意味著許多公司愿意承擔財務或彈性風險,并在建設的建筑中使用它們。
     
    LEDG公司的Boucher說:“業主具有低風險的心態。如果建筑材料的環保性和安全性尚未得到足夠的證明,那么在具有任何形式的任務關鍵性的數據中心環境中采用這些材料都將是一個挑戰。”
     
    這種低風險的心態還意味著,在數據中心優先事項列表中,彈性和冗余性要比可持續性高。但是,隨著企業向建設和運營更多的邊緣數據中心和可用性區域邁進,將會降低每個數據中心的環境影響。這為將環保理念引入到規模更小的數據中心提供了更多的機會。
     
    Boucher說:“數據中心行業是一個完全專注于可用性和可靠性的行業。這影響了大多數決策。但是隨著混合云模型的使用和數據中心的地域多元化,我們不再認為數據中心必須是一種采用Tier IV標準建設的龐大設施。而且由于這種觀點的轉化,我們現在可以將有關能源效率和碳中和的不同元素整合到對話中,而不僅僅是關注可靠性。”
     
    顯然,在可能的情況下利用現有建筑物比建造新建建筑物更具可持續性。根據Serverfarm公司的計算,與新建建筑的材料碳成本相比,重復使用現有建筑物可減少88%的碳排放量。
     
    設計機構HKS公司對Serverfarm公司在芝加哥運營的一個電力容量為25MW、建設面積為15萬平方英尺(1.4萬平方米)的6層數據中心建筑進行了分析,發現建設這樣一個建筑物將會產生9,000噸以上的碳排放量,而如果重新利用同等規模的建筑物的碳排放量只有1,000噸。其減少的碳排放量幾乎全部來自混凝土的減少。
     
    可持續建設需要數據和基準
     
    盡管可持續性建筑有一些標準和認證(LEED標準可能是最著名的標準),但它們通常關注建筑的整個生命周期。這對于衡量和跟蹤具體的碳排放量以及建筑材料對環境的影響可能很困難,因此對于企業來說,從歷史上看,創建有效的基準來衡量自己和他人的碳排放量并開始做出改變是不容易的。
     
    Linesight的Riordan說:“本質上來說,隱含碳排放更難測量和追蹤。毫無疑問,數據是量化和減少建筑對環境影響的基礎。其衡量的結果可以得到管理。”
     
    LEDG的Boucher表示,當人們在語言和數據有了更加標準化的通用性時,就有可能創建類似于PUE的基準,企業可以根據基準量化并衡量其具體的碳排放影響。
     
    有許多項目和生命周期工具致力于研究如何更好地衡量、理解和減少建筑項目的碳排放。由歐盟資助的BAMB項目正在研究“材料護照”, 這可以幫助企業了解材料的來源,讓他們更放心地選擇可再生材料。
     
    另一個項目是Building Transparency公司開發的“隱含碳施工計算器”(EC3)。“隱含碳施工計算器”(EC3項目采用了《環境產品聲明》(EPD),這些聲明通過了第三方驗證,其中詳細介紹了有關碳排放影響的信息,包括每單位碳排放量。EC3獲取公開的《環境產品聲明》(EPD)并將其整理到一個免費的開源工具中,用戶可以在這個工具中輸入自己建設項目中使用材料的詳細信息。然后,這個工具可以根據每種材料的碳排放影響創建了材料清單和成本估算表,使用戶可以輕松查看其選擇的材料對環境的影響,還可以查看是否有更多可持續的替代品。
     
    那些參與材料選擇和采購的企業希望選擇更環保的材料,而且供應材料的企業會因為擔心失去業務而被迫使其產品更加綠色環保。
     
    Smedley 說“讓這些所有者開始要求采用低碳產品意味著制造商開始生產低碳產品,整個行業最終都將從中受益。”
     
    他指出,EC3的目標之一就是要提供一種易于使用的工具,并使其能夠輕松集成到現有流程中,而無需執行繁重的工作,并且可以快速使用和理解。碳排放的早期基準已經發布,已供企業進行評估。通過使用EC3工具,可以降低30%的碳排放量。
     
    他說,“從碳減排的角度來看,它幫助規范的制定者開始制定設計極限或基準,然后將這些規范寫入投標文件。”
     
    微軟公司是這一工具的早期試驗合作伙伴,該公司在華盛頓數據中心改建中使用了這一工具選擇低碳的建筑材料。
     
    Smedley 指出,除了微軟公司之外,Turner Construction公司和Mercury公司(在美國和歐洲建設大型數據中心業務的建筑商)都是EC3項目的試點合作伙伴。數據中心運營商以及大型廠商對減少碳足跡很感興趣,這是因為它們運營的數據中心設施數量和規模龐大。同樣,盡管企業內部部署數據中心的數量和規??赡鼙瘸笠幠S商和托管數據中心供應商要小得多,但這些公司通常擁有商業房地產,它們可以秉承可持續性的思想,并可能影響其建筑供應鏈。
     
    Smedley 說,“在數據中心領域,許多參與者都是規模非常大的企業,他們正在建設其他類型的項目,通過這些項目,他們可以從其所有建筑物采用低碳材料而在市場中受益。大型企業作為行業領導者首先采用這樣的舉措,這也促使中小企業在沒有更多的風險或成本的情況實施這一方法。”
     
    Smedley表示,下一步將是研究機械系統以及發電機等材料的碳排放影響,以期減少制造過程中的碳排放。
     
    采取激勵和監管的措施促進碳減排
     
    盡管大型企業和數據中心運營商已經承諾實現碳中和承諾,但可能需要政府部門和投資者提供財政激勵措施,以使規模較小的企業和更注重回報的企業減少碳排放。
     
    Reid Brewin Architects公司Brewin說,“最終,我認為唯一的驅動力是財務驅動因素。為減少數據中心建設的碳影響而進行的考慮和努力是在當地法規和認證要求的范圍內進行的。這更多是出于政治利益,而鼓勵可持續性思維的唯一方法是做出監管改革。”
     
    JB Associates公司總經理Ashley Buckland說:“人們不喜歡變革,除非他們看到可持續性可以獲得明確的業務回報,否則他們就不會接受。” ”
     
    在監管方面,歐盟出臺了許多碳排放上限法規,紐約市也有新的碳排放上限法規。
     
    Syska Hennessy公司負責人Rob Ioanna表示:“ESG(環境、社會和公司治理)的要求推動了大量投資,并且出臺了許多法律,對碳排放量設定了上限。這些趨勢給企業帶來更大的壓力,再加上政府的激勵和監管措施,可能會提供幫助。”
     
    與此同時,Building Transparency公司的Smedley指出,在經濟方面提供的激勵措施已經存在,因為低碳的材料通常更便宜,它們的制造和加工成本較低。她還建議企業的行為要滿足監管法規的要求。
     
    他說,“企業最好按照這些法規采取行動,在遭遇監管措施之前先要了解這意味著什么。”
     
    LEDG的Boucher說:“無論采取什么步驟和措施都很重要。如果數據中心行業忽略了建材料帶來的碳排放的影響,那么我認為企業難以實現可持續發展的承諾。”
     
    教育和透明度是關鍵
     
    在數據中心行業中,任何企業在數據中心建設階段都可以鼓勵可持續發展思維的最重要的事情之一就是對這一主題進行教育,并與利益相關者進行交流互動。
     
    企業設計、工程、施工、采購和可持續發展團隊都應該互相詢問一些問題,例如,如何使這些數據中心設施更加環保?是否選擇了更可持續的材料?是否有使用回收材料的余地?所有的材料是否都是從當地采購?一切都是標準化和模塊化的嗎?提出這些問題將會開始對話,而且會出現更可持續的選擇。與此同時,企業需要更加開放以分享他們所學到的知識。
     
    LEDG公司的Boucher說:“超大規模廠商已經為他們所使用的設計類型(如開放計算項目)帶來了市場透明度。這些不僅提供設計參考點,而且證明了協作和透明性的重要性,對整個行業來說確實具有變革性。繼續在數據中心行業中帶來這種透明度對于鼓勵可持續性發展很重要。”
     
    JB Associates公司的Buckland補充說,“每家公司都有責任,并且在數據中心領域中工作的任何人都需要傳達信息,說明將如何努力減少碳足跡。他們應該分享這些倡議和想法。”
     
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    關鍵字:數據中心

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