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綠色資料中心:邁向永續的數位轉型 Green Data Centers: Towards a Sustainable Digital Transformation A Practioner’s Guide
2023/08
International Telecommunication Union; World Bank
https://www.bmz-digital.global/wp-content/uploads/2023/08/Guide-to-Green-Data-Centers-Final.pdf
過去數十年來資料流量快速增加,安全、可信賴的資料代管解決方案越來越受重視,特別是中、低所得國家對於資料儲存與代管的需求很高。但是資料中心屬於能源密集型,須要冷媒或大量的水來冷卻主機,其溫室氣體排放相當於航空與海運,在氣候變遷的大趨勢下,綠色資料中心的重要性不可言喻。

此外,儘管淨零已成全球共同目標,但對於公部門以及私部門的誘因卻大相逕庭。公部門承擔政策目標的任務,但公共採購又有諸多限制,如何跨越這些障礙遂成為當務之急。許多國家已將綠色轉型與數位轉型聯結在一起,透過兩者的聯合推動,共同邁向永續發展目標,將有助於綠色資料中心的實現,並可進而協助較落後地區推動綠色數位化,減少對於能源與水資源的消耗,促進全球循環經濟的發展。

一、綠色資料中心強化氣候調適
綠色資料中心不僅只是解決散熱問題,還包括在完整生命週期內的建築、照明、營運過程及退役後的廢棄物都必須綠化。但在全球氣候變遷下,基礎建設容易遭破壞而迫使運作與服務中斷,因此提高氣候適應力的資料中心尤其重要。特別是選址,必須考量極端氣候造成的營運成本、供應鏈中斷、電網穩定性、搬遷的難易等因素,建議運用氣候風險評估、加強選址、實施彈性設計、優化操作系統、建置備份系統及復原計畫、建立自動化風險評估模型、定期檢視復原計畫等措施來提高整體的韌性。
1.氣候風險評估:考慮極端氣候對資料中心的影響,並在初期規劃納入氣候調適策略,以制定預防性行動計畫。
2.加強選址:選址避免高氣候風險區域,並建立分散式資料中心和資料備份策略,以降低資料遺失的風險,實現速迅復原力。
3.實施彈性設計:在高氣候風險的地區採取因應的建築措施,提高設備的抗災能力。
4.優化操作系統:安裝監測系統,實現自動化和遠端管理,並使用數位/虛擬化技術增加系統的彈性。
5.建置備份系統及復原計畫:安裝備用系統(如不斷電系統、電池、發電機、油箱、水箱等),制定全面的資料備份、系統復原和和業務持續性計畫。
6.運用創新數位技術:藉由數位技術自動化風險評估、大數據分析和物聯網技術建立高效的氣候監測系統,並結合數位分身和機器學習模擬災害情境。
7.定期審查及更新韌性計畫:透過定期審查和更新韌性計畫,不斷適應氣候變化,持續掌握新風險、技術進展和最佳產業施行策略,並將數位基礎設施納入國家災難防備工作。

二、減緩氣候變遷的綠色資料基礎建設
要踏上淨零之路,緩解氣候變遷帶來的衝擊,必須考量5個面向:
1. 永續設計與建築:規劃時必須考量總成本,包括初始資金、營運成本、結束時的處置成本等。促進永續發展的建築可將老舊建物翻新或重新建造,新建物要考慮的事項包括:選址(考量周邊生態衝擊、災害風險、可取得的水和能源、產業生態系串聯與否等)、依伺服器容量與工作負載設計適當尺寸、選擇永續建築材料、採用公認的標準與驗證。
2. 永續ICT:資料中心的ICT設備須要大量資源與能源,並且可能須要定期更新設備,中、低所得國家可能無法負擔,可以在採購上透過以下方式提高設備效率:選擇節能設備、改善伺服器功率、定期評估將設備更新或升級、監控使用效率與確實回報。
3. 永續能源:資料中心消耗的能源是一般商業建築的10-100倍之多,因此如何節約用電、多使用再生能源、餘熱利用等措施,有助於長期營運與能源穩定。永續能源利用的作法包括:有效的能源管理、參與購電協議或與再生能源產業鏈建立夥伴關係再併入電網、部署儲能裝置、安裝不斷電的備用電源、尋找再生能源融資方案或與利害關係人合作以獲得整合再生能源的知識、確保再生能源的可追溯性以確保再生能源的來源透明與究責。
4. 永續冷卻系統:資料中心處理過程產生大量的熱,用氣冷的方式耗電,用水冷的方式恐衝擊附近水資源利用。較小的資料中心應考慮適當的工作負載分配,以減少能源的浪費。關鍵步驟包括:改善空氣循環、避免伺服器過熱、機架配置得宜等。使用傳統的氫氟碳化物等冷媒將導致溫室氣體排放,先進的冷卻解決方案包括利用節能器等節能冷卻技術、使用液冷方式提高冷卻效率、採用模組化冷卻或閉環式冷卻系統,此外利用熱量與氣流管理、高架送風系統等方式也可以有效控制發熱。冷媒建議使用氫氟烯烴或氨類天然冷媒,此外,防止冷媒外洩、投資設備讓廢熱發電或冷卻等也能解決過熱的問題。
5. 電子廢棄物管理:在規劃資料中心時便應考慮使用壽命,在選擇時採取拆卸容易的組件,以便報廢時容易回收有價值材料,並與合規的電子廢品回收供應鏈合作。

三、綠色公共採購(Green Public Procurement, GPP)確保環境永續
1. 採購規劃階段:在規劃開始便將綠色方法納入採購決策,採購途徑取決於組織的需求、預算、技術能力、環境目標以及市場可用的商業模式,並策略性利用採購能力及服務模式鼓勵供應商採用永續作法,稱為綠色槓桿。依不同的設廠、主機託管模式、服務模式客製化槓桿的方式。綠色採購也須要考慮成本效益,除了生命周期成本以外,還須考慮外部環境、社會成本。市場的參與是資料中心成長必要的課題,可以在採購前、中、後期採取以下作法:市場研究、供應商參與、蒐集供應商資料、建立創新合作夥伴關係、向市場及潛在服務客戶溝通永續的重要性、優先考慮永續需求。
2. 招標與採購:採購內容包括物品、工程與服務,可以利用標籤、標準與認證來強化永續性,現有的綠色公共採購標準,對於不同階段與種類皆有清楚定義可供參考,包括溫室氣體排放、能源利用、環境關鍵指標、電力與冷卻管理、能源再利用等。

四、創造綠色資料中心發展誘因
伴隨全球資料中心邁向永續發展的趨勢,政府可以透過下列措施,促使營運商達成永續發展的目標:
1. 資料中心的政策架構:政策架構足以影響資料中心的設計與開發,因此首先要訂定政策目標,許多國家已推出數位戰略與政策措施,例如中國在2020年啟動要成立8個運算中心以及10個資料中心聚落的計畫,英國也有2020-2025年ICT與數位服務策略。在這些政策中皆訂定明確的目標、法規與產業標準、程序與指南及工具、稅制誘因與財政激勵措施,範圍涵蓋建築結構、ICT設備、能源、冷卻系統、電子廢棄物等。
2. 資料中心公共服務與公共事業:ICT事業是全球再生能源的主要購買者,資料中心可能成為再生能源的主要用戶或開發商。目前大型的資料中心都承諾使用再生能源,意味著這是資料中心在選擇設置國家時的重要標準,而政府在能源綠色轉型扮演重要角色。水資源也是基礎建設發展的關鍵,整合水資源管理對於缺水地區更是特別重要。電子廢棄物管理更彰顯出政府對於政策支持與執行的決心。相關政策工具包括:購電協議、再生能源併入電網、綠色採購、廢熱再利用、公私合營投資再生能源、建立水足跡基準、制定用水效率標準、向生產者延伸廢棄物責任法規、建立符合認證規範的電子廢棄物處理廠商、促進產業協會與利害關係人的協作關係等。
3. 技能、創新、財務等驅動因素:包括強化綠色、再生科技的創新與技術移轉,強化永續相關技能如短期課程或學徒計畫等的培訓,降低能源稅、放寬綠色資料中心的海外直接投資限制等財務誘因,提高購置綠色設備或再生能源的補助,採用綠色公共採購等。
4. 執行政策措施的挑戰與機會:由於新措施可能導致營運商新增的成本,預期將是推動的挑戰,因此須要輔以政策誘因,降低初期投資風險與成本,以維護廠商的市場競爭力。在政策的強力推動下,利用稅率、補助、獎勵等各種財務誘因,吸引綠色資料中心的投資與開發,期望共同培育出具韌性、永續的產業。
殷正華
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