Устойчивое развитие и управление окружающей средой

Экологически устойчивые вычисления и информационные технологии

Зелёные вычисления (Green IT): экологичная ИТ, энергоэффективность, переработка электронных отходов и снижение воздействия на окружающую среду. ♻️🌍

22 мин чтения

100%

Источник: Green computing — Wikipedia

Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.

Содержание

Введение

Экологически устойчивые вычисления и информационные технологии

Зелёные вычисления, зелёные ИТ (информационные технологии) или устойчивость ИКТ – это изучение и практика экологически устойчивых вычислений или ИТ. Цели зелёных вычислений включают оптимизацию энергоэффективности на протяжении жизненного цикла продукта; использование более экологичных источников энергии для питания продукта и его сети; повышение возможности повторного использования, обслуживания и ремонта продукта для увеличения срока его службы; улучшение перерабатываемости или биоразлагаемости электронных отходов для поддержки принципов циркулярной экономики; и приведение производства и использования ИТ-систем в соответствие с экологическими и социальными целями. Зелёные вычисления важны для всех классов систем, от портативных устройств до крупномасштабных центров обработки данных. Многие корпоративные ИТ-отделы реализуют инициативы в области зелёных вычислений для снижения воздействия их ИТ-операций на окружающую среду. Однако очевидно, что экологический след отрасли значителен и, по оценкам, составляет 5,9% от общего мирового потребления электроэнергии и более 2% от всех выбросов. Для сохранения конкурентоспособности центрам обработки данных и телекоммуникационным сетям необходимо повышать энергоэффективность, повторно использовать вторичную энергию, использовать больше возобновляемых источников энергии и сокращать потребление воды для охлаждения. Некоторые считают, что они могут и должны достичь углеродной нейтральности к 2030 году. Выбросы углерода, связанные с производством устройств и сетевой инфраструктуры, также являются ключевым фактором. Зелёные вычисления могут включать в себя сложные компромиссы. Полезно различать ИТ для экологической устойчивости и экологическую устойчивость ИТ. Хотя зелёные ИТ фокусируются на экологической устойчивости ИТ, на практике эти два аспекта часто взаимосвязаны. Например, запуск платформы онлайн-покупок может увеличить углеродный след собственных ИТ-операций компании, но одновременно помочь клиентам приобретать товары удалённо, без необходимости поездок, что, в свою очередь, снижает выбросы парниковых газов, связанные с транспортом. Компания может учитывать эти преимущества декарбонизации в рамках отчетности по выбросам Scope 3, которая включает выбросы по всей цепочке создания стоимости.

Green computing, green IT (Information Technology), or ICT sustainability, is the study and practice of environmentally sustainable computing or IT. The goals of green computing include optimising energy efficiency during the product's lifecycle; leveraging greener energy sources to power the product and its network; improving the reusability, maintainability, and repairability of the product to extend its lifecycle; improving the recyclability or biodegradability of e waste to support circular economy ambitions; and aligning the manufacture and use of IT systems with environmental and social goals. Green computing is important for all classes of systems, ranging from handheld systems to large scale data centers. Many corporate IT departments have green computing initiatives to reduce the environmental effect of their IT operations. Yet it is also clear that the environmental footprint of the sector is significant, estimated at 5 9% of the world's total electricity use and more than 2% of all emissions. Data centers and telecommunications networks will need to become more energy efficient, reuse waste energy, use more renewable energy sources, and use less water for cooling to stay competitive. Some believe they can and should become climate neutral by 2030 The carbon emissions associated with manufacturing devices and network infrastructures is also a key factor. Green computing can involve complex trade offs. It can be useful to distinguish between IT for environmental sustainability and the environmental sustainability of IT. Although green IT focuses on the environmental sustainability of IT, in practice these two aspects are often interconnected. For example, launching an online shopping platform may increase the carbon footprint of a company's own IT operations, while at the same time helping customers to purchase products remotely, without requiring them to drive, in turn reducing greenhouse gas emission related to travel. The company might be able to take credit for these decarbonisation benefits under its Scope 3 emissions reporting, which includes emissions from across the entire value chain.

Происхождение

В 1992 году Агентство по охране окружающей среды США запустило программу Energy Star – добровольную систему маркировки, призванную продвигать и отмечать энергоэффективность мониторов, климатического оборудования и других технологий. Это привело к широкому распространению режима ожидания среди потребительской электроники. Параллельно шведская организация TCO Development запустила программу сертификации TCO Certified для снижения уровня магнитных и электрических излучений от компьютерных дисплеев на основе ЭЛТ; впоследствии программа была расширена и стала включать критерии по энергопотреблению, эргономике и использованию опасных веществ при производстве.

Регламенты и отраслевые инициативы

В 2009 году Организация экономического сотрудничества и развития (ОЭСР) опубликовала обзор более 90 правительственных и отраслевых инициатив в области "зеленых ИКТ" (информационно-коммуникационных технологий), окружающей среды и изменения климата. В отчете было заключено, что инициативы в основном были сосредоточены на экологизации самих ИКТ, а не на их практическом применении для снижения глобального потепления и деградации окружающей среды. В целом, лишь 20% инициатив имели четкие измеримые показатели, при этом правительственные программы чаще включали такие показатели, чем объединения предприятий.

Правительство

Многие государственные учреждения продолжают внедрять стандарты и нормативные акты, стимулирующие развитие экологичных вычислений. Программа Energy Star была пересмотрена в октябре 2006 года и включила в себя более строгие требования к энергоэффективности компьютерного оборудования, а также многоуровневую систему ранжирования сертифицированных продуктов. К 2008 году 26 штатов США учредили общенациональные программы переработки устаревших компьютеров и бытовой электроники. Эти законы либо предусматривают взимание "сбора за утилизацию" при каждой розничной продаже, либо обязывают производителей принимать обратно оборудование после окончания срока его службы. В 2010 году президент Обама подписал закон "Об американском восстановлении и реинвестициях" (ARRA). Закон выделил более 90 миллиардов долларов на инвестиции в экологические инициативы (возобновляемые источники энергии, интеллектуальные сети, повышение энергоэффективности и т.д.). В январе 2010 года Министерство энергетики США выделило 47 миллионов долларов из средств ARRA на проекты, направленные на повышение энергоэффективности центров обработки данных. Эти проекты включали исследования по оптимизации аппаратного и программного обеспечения центров обработки данных, совершенствованию цепочки поставок электроэнергии и технологий охлаждения центров обработки данных.

Зеленое цифровое управление

Зеленое цифровое управление относится к использованию информационных и коммуникационных технологий (ИКТ) для поддержки экологически устойчивой политики и практики. Оно описывает стратегию, с помощью которой организация стремится привести свои информационные и коммуникационные технологии в соответствие с целями устойчивого развития. Это может включать использование цифровых инструментов и платформ для мониторинга и регулирования воздействия на окружающую среду, а также содействие развитию и использованию чистых и возобновляемых источников энергии в технологическом секторе. Целью зеленого цифрового управления является сокращение углеродного следа цифровой экономики и поддержка перехода к более устойчивому и жизнестойкому обществу. Как зеленый, так и цифровой переходы находятся в повестке дня большинства европейских стран, а также ЕС в целом. Документы и цели, такие как Европейский зеленый курс,

Европейский Союз рассматривает цифровизацию и внедрение решений в области ИКТ (информационных и коммуникационных технологий) как важный инструмент для создания более экологичных решений, при этом признавая, что для достижения желаемого положительного воздействия на окружающую среду сами инструменты должны быть экологически устойчивыми. Зеленый переход может ускорить инновации и внедрение цифровых решений, открывая сектору ИКТ новые возможности для повышения конкурентоспособности. Синергия, возникающая в результате зеленого перехода и цифровизации, приносит социальные, экономические и экологические выгоды, что является целью экологически ориентированных цифровых правительств и создания экологически чистых ИКТ-решений в целом. Ожидается, что цифровой компонент также будет использован для достижения целей Европейского зеленого курса и целей устойчивого развития. Как мощные факторы перехода к устойчивому развитию, цифровые решения могут способствовать развитию циркулярной экономики, поддерживать декарбонизацию всех секторов и сокращать экологический и социальный след продукции, поступающей на рынок ЕС. Например, ключевые сектора, такие как точное земледелие, транспорт и энергетика, могут извлечь выгоду из цифровых решений в достижении целей устойчивого развития Европейского зеленого курса. Электронные государственные услуги могут предложить решения экологических проблем. Возможность для гражданина полностью запросить и получить услугу онлайн приведет, помимо экономии средств для государственных органов и повышения удовлетворенности граждан, к сокращению выбросов углерода и потребления бумаги. Инициатива по экономии энергии компьютерами (Climate Savers Computing Initiative, CSCI) – это попытка снизить потребление электроэнергии ПК в активном и неактивном состояниях. CSCI предоставляет каталог экологически чистых продуктов от организаций-членов и информацию о снижении энергопотребления ПК. Она была запущена 12 июня 2007 года. Название происходит от программы Всемирного фонда дикой природы (WWF) «Климатические экономщики», которая началась в 1999 году. WWF является членом Компьютерной инициативы. The Green Grid – это глобальный консорциум, посвященный повышению энергоэффективности в центрах обработки данных и бизнес-экосистемах вычислительной техники. Он был основан в феврале 2007 года несколькими ключевыми компаниями отрасли – AMD, APC, Dell, HP, IBM, Intel, Microsoft, Rackable Systems, SprayCool (приобретенной Parker в 2010 году), Sun Microsystems и VMware. С тех пор The Green Grid вырос до сотен членов, включая конечных пользователей и государственные организации, занимающиеся повышением эффективности инфраструктуры центров обработки данных (DCIE). Список Green500 оценивает суперкомпьютеры по энергоэффективности (мегафлопс/ватт), стимулируя акцент на эффективности, а не на абсолютной производительности. SPECpower – это первый отраслевой стандартный тест, измеряющий энергопотребление в соотношении с производительностью для компьютеров серверного класса. Другие тесты, измеряющие энергоэффективность, включают SPECweb, SPECvirt и VMmark.

The European Union sees digitalisation and the adoption of ICT (Information and Communications Technology) solutions as an important tool for creating greener solutions, while also acknowledging that in order to achieve the desired positive environmental impact, the tools themselves must be environmentally sustainable. The green transition may accelerate innovation and adoption of digital solutions offering the ICT sector new opportunities for becoming more competitive. The synergy created as a result of the green transition and digitalisation brings social, economic and environmental benefits, which is a goal of environmentally friendly digital governments and the creation of green ICT solutions in general. The digital component is expected to also be used to reach the ambitions of the European Green Deal and Sustainable Development Goals. As powerful enablers for the sustainability transition, digital solutions can advance the circular economy, support the decarbonisation of all sectors and reduce the environmental and social footprint of products placed on the EU market. For example, key sectors such as precision agriculture, transport and energy can benefit from digital solutions in pursuing the sustainability objectives of the European Green Deal. E government services can provide solutions to the environmental problem. The possibility for a citizen to fully request and get a service online would render, in addition to cost savings for the public authorities and increased citizen satisfaction, reductions of carbon emissions and paper consumption. Climate Savers Computing Initiative (CSCI) is an effort to reduce the electric power consumption of PCs in active and inactive states. The CSCI provides a catalog of green products from its member organizations, and information for reducing PC power consumption. It was started on June 12, 2007. The name stems from the World Wildlife Fund's Climate Savers program, which began in 1999. The WWF is a member of the Computing Initiative. The Green Grid is a global consortium dedicated to advancing energy efficiency in data centers and business computing ecosystems. It was founded in February 2007 by several key companies in the industry – AMD, APC, Dell, HP, IBM, Intel, Microsoft, Rackable Systems, SprayCool (purchased in 2010 by Parker), Sun Microsystems and VMware. The Green Grid has since grown to hundreds of members, including end users and government organizations focused on improving data center infrastructure efficiency (DCIE). The Green500 list rates supercomputers by energy efficiency (megaflops/watt), encouraging a focus on efficiency rather than absolute performance. SPECpower is the first industry standard benchmark that measures power consumption in relation to performance for server class computers. Other benchmarks which measure energy efficiency include SPECweb, SPECvirt, and VMmark.

Подходы

Современные ИТ-системы опираются на сложное сочетание людей, сетей и аппаратного обеспечения; поэтому инициатива по "зеленым" вычислениям в идеале должна охватывать все эти области. Решение также может потребовать учета удовлетворенности конечных пользователей, реструктуризации управления, соответствия нормативным требованиям и возврата инвестиций (ROI). Компании также имеют финансовые стимулы для контроля над собственным энергопотреблением; "среди доступных инструментов управления энергопотреблением одним из самых эффективных по-прежнему может быть простое здравое рассуждение".

Продолжительность жизни продукта

Gartner утверждает, что на процесс производства ПК приходится 70% природных ресурсов, используемых на протяжении жизненного цикла ПК. В 2011 году Fujitsu опубликовала оценку жизненного цикла (LCA) настольного компьютера, которая показала, что производство и утилизация составляют основную часть экологического следа этого компьютера. Следовательно, наибольший вклад в экологичные вычисления обычно заключается в увеличении срока службы оборудования. В другом отчете Gartner рекомендуется "обращать внимание на долговечность продукта, включая возможность модернизации и модульность". Например, производство нового ПК оказывает гораздо большее воздействие на окружающую среду, чем производство нового модуля оперативной памяти для модернизации существующего.

Алгоритмическая эффективность

Эффективность алгоритмов влияет на объем компьютерных ресурсов, необходимых для выполнения любой вычислительной задачи, и при разработке программ существует множество компромиссов в отношении эффективности. Изменения в алгоритмах, например, переход от медленного (например, линейного) алгоритма поиска к быстрому (например, хеш-табличному или индексному), могут снизить потребление ресурсов для конкретной задачи – от значительного до практически нулевого. В 2009 году исследование, проведенное физиком из Гарварда, оценило, что один средний поиск в Google приводит к выбросу 7 граммов углекислого газа (CO₂). Однако Google опроверг эту оценку, заявив, что типичный поиск производит всего 0,2 грамма CO₂.

Распределение ресурсов

Алгоритмы также могут использоваться для маршрутизации данных в центры обработки данных, где электроэнергия стоит дешевле. Исследователи из MIT, Университета Карнеги-Меллона и Akamai протестировали алгоритм распределения энергии, который направляет трафик в место с минимальными затратами на энергию. Исследователи прогнозируют экономию до 40% расходов на электроэнергию при внедрении их предложенного алгоритма. Однако этот подход не снижает фактическое количество потребляемой энергии, а лишь уменьшает стоимость для использующей её компании. Тем не менее, аналогичная стратегия может быть использована для направления трафика к источникам энергии, производимой более экологичным или эффективным способом. Похожий подход также применялся для снижения энергопотребления путем перенаправления трафика от центров обработки данных, испытывающих жару, что позволяет отключать компьютеры и избегать использования кондиционирования. Крупные серверные центры часто располагаются там, где энергия и земля недороги и легкодоступны. Факторами при выборе экологически рационального местоположения могут быть местная доступность возобновляемых источников энергии, климат, позволяющий использовать наружный воздух для охлаждения, или возможность использования тепла, выделяемого центрами, для других целей. Bianzino и др. провели обзор подходов к реальному снижению энергопотребления сетевых устройств с помощью правильных методов управления сетью и устройствами. Авторы сгруппировали эти подходы в 4 основные стратегии: (i) адаптивная скорость соединения (ALR), (ii) интерфейсное проксирование, (iii) энергоэффективная инфраструктура и (iv) приложения с максимальной энергоэффективностью.

Виртуализация

Виртуализация компьютеров — это абстрагирование компьютерных ресурсов, например, запуск двух или более логических компьютерных систем на одном комплекте физического оборудования. Эта концепция берет начало в операционных системах мейнфреймов IBM 1960-х годов и была коммерциализирована для компьютеров, совместимых с x86, и других компьютерных систем в 1990-х годах. Благодаря виртуализации системный администратор может объединить несколько физических систем в виртуальные машины на одной мощной системе, тем самым экономя ресурсы за счет отказа от части исходного оборудования и снижения энергопотребления и затрат на охлаждение. Виртуализация помогает распределять нагрузку, чтобы серверы либо были заняты, либо переводились в режим пониженного энергопотребления. Сейчас несколько коммерческих компаний и проектов с открытым исходным кодом предлагают программные пакеты для перехода к виртуальным вычислениям. Intel Corporation и AMD также добавили собственные аппаратные расширения для виртуализации в набор инструкций x86 во всех линейках своих процессоров, чтобы упростить виртуальные вычисления. Новые виртуальные технологии, такие как виртуализация на уровне операционной системы, также могут использоваться для снижения энергопотребления. Эти технологии обеспечивают более эффективное использование ресурсов, что позволяет снизить энергопотребление по замыслу. Кроме того, консолидация виртуализированных технологий эффективнее, чем в виртуальных машинах, поэтому на одном физическом сервере можно развернуть больше сервисов, сократив количество необходимого оборудования.

Серверы терминалов

Терминальные серверы также применяются в области "зеленых" вычислений. При использовании такой системы пользователи, работающие на терминале, подключаются к центральному серверу, где и выполняются все вычислительные операции. При этом пользователь воспринимает работу системы так, как будто она установлена непосредственно на его терминале. Эти системы могут быть объединены с тонкими клиентами, потребляющими до 1/8 энергии от обычной рабочей станции, что позволяет снизить затраты и потребление энергии. Наблюдается рост использования терминальных служб совместно с тонкими клиентами для создания виртуальных лабораторий. Примерами программного обеспечения для терминальных серверов являются Terminal Services для Windows и Linux Terminal Server Project (LTSP) для операционной системы Linux. Программные клиенты удаленного доступа, такие как Windows Remote Desktop и RealVNC, могут обеспечивать аналогичные функции тонкого клиента при работе на маломощном оборудовании, подключенном к серверу.

Сжатие данных

Сжатие данных, которое заключается в использовании меньшего числа битов для кодирования информации, также может применяться в экологичных вычислениях, в зависимости от структуры данных. Поскольку сжатие сильно зависит от типа данных, стратегии сжатия могут в некоторых случаях приводить к излишнему расходу энергии или ресурсов. Однако, выбор подходящего алгоритма сжатия для конкретного набора данных может повысить энергоэффективность и снизить требования к сети и хранилищу. Существует компромисс между степенью сжатия и энергопотреблением. Оправданность его использования зависит от степени сжимаемости набора данных. Сжатие повышает энергоэффективность для данных со степенью сжатия значительно меньше примерно 0,3, и снижает ее для данных с более высокой степенью сжатия.

Управление энергопотреблением

Расширенный интерфейс конфигурации и управления питанием (ACPI) — это открытый отраслевой стандарт, позволяющий операционной системе напрямую управлять функциями энергосбережения базового оборудования. Это позволяет системе автоматически отключать такие компоненты, как мониторы и жесткие диски, после заданного периода бездействия. Кроме того, система может переходить в режим гибернации, когда большинство компонентов (включая процессор и системную оперативную память) выключаются. ACPI является преемником более раннего стандарта, разработанного Intel и Microsoft, под названием Advanced Power Management, который позволял BIOS компьютера управлять функциями управления питанием. Некоторые программы позволяют пользователю вручную регулировать напряжение, подаваемое на процессор, что снижает как количество выделяемого тепла, так и потребляемое электроэнергию. Этот процесс называется понижением напряжения (undervolting). Некоторые процессоры могут автоматически понижать напряжение в зависимости от нагрузки; эта технология называется "SpeedStep" на процессорах Intel, "PowerNow! "/"Cool'n'Quiet" на процессорах AMD, LongHaul на процессорах VIA и LongRun на процессорах Transmeta.

Энергия центра обработки данных

Центры обработки данных, которые критикуют за их исключительно высокое энергопотребление, являются ключевым объектом внимания сторонников экологичных вычислений. Согласно исследованию Greenpeace, на центры обработки данных приходится 21% электроэнергии, потребляемой ИТ-сектором, что составляет около 382 миллиардов кВтч в год. Центры обработки данных могут повысить свою энергоэффективность и эффективность использования пространства за счет таких технологий, как консолидация хранилищ и виртуализация. Многие организации стремятся к выводу из эксплуатации недостаточно загруженных серверов, что приводит к снижению энергопотребления. Правительство США установило минимальную цель по сокращению энергопотребления в центрах обработки данных на 10% к 2011 году. Сторонники утверждают, что криптовалюты могут стимулировать инвестиции в зеленую энергетику.

Поддержка операционной системы

Microsoft Windows включает в себя ограниченные функции управления питанием ПК с момента выпуска Windows 95. Изначально они обеспечивали режим ожидания (переход в режим сна с сохранением в оперативной памяти) и состояние монитора с низким энергопотреблением. В последующих версиях Windows были добавлены режимы гибернации (переход в режим сна с сохранением на диск) и поддержка стандарта ACPI. Windows 2000 стала первой операционной системой на базе NT, включающей управление питанием. Это потребовало существенных изменений в архитектуре базовой операционной системы и новой модели драйверов устройств. Windows 2000 также представила групповую политику – технологию, позволяющую администраторам централизованно настраивать большинство функций Windows. Однако управление питанием в этот список не входило. Вероятно, это связано с тем, что конструкция настроек управления питанием основывалась на взаимосвязанном наборе бинарных значений реестра для каждого пользователя и каждого компьютера, фактически предоставляя каждому пользователю возможность самостоятельно настраивать параметры управления питанием. Этот подход, несовместимый с групповой политикой Windows, был сохранен и в Windows XP. Причины такого решения Microsoft остаются неизвестными, что вызвало значительную критику. В Windows Vista Microsoft существенно улучшила ситуацию, переработав систему управления питанием для обеспечения базовой конфигурации через групповую политику. Поддержка ограничивается одной политикой на компьютер. Windows 7 сохраняет эти ограничения, но включает в себя улучшения в области объединения таймеров, управления питанием процессора и регулировки яркости дисплея. Наиболее заметное изменение в Windows 7 – это улучшенный пользовательский интерфейс. Для стимулирования пользователей к экономии энергии была снижена приоритетность энергосхемы "Высокая производительность" по умолчанию. Стороннее программное обеспечение для управления питанием ПК добавляет функциональность, выходящую за рамки встроенных возможностей Windows. Большинство продуктов предлагают интеграцию с Active Directory и настройки для каждого пользователя/каждого компьютера, а более продвинутые – несколько схем питания, планировщики схем питания, функции предотвращения перехода в спящий режим и отчетность об использовании энергии в масштабах предприятия. Системы Linux начали предлагать оптимизированное управление питанием для ноутбуков в 2005 году, а с 2009 года возможности управления питанием стали стандартными.

Microsoft Windows has included limited PC power management features since Windows 95. These initially provided for stand by (suspend to RAM) and a monitor low power state. Further iterations of Windows added hibernate (suspend to disk) and support for the ACPI standard. Windows 2000 was the first NT based operating system to include power management. This required major changes to the underlying operating system architecture and a new hardware driver model. Windows 2000 also introduced Group Policy, a technology that allowed administrators to centrally configure most Windows features. However, power management was not one of those features. This is probably because the power management settings design relied upon a connected set of per user and per machine binary registry values, effectively leaving it up to each user to configure their own power management settings. This approach, which is not compatible with Windows Group Policy, was repeated in Windows XP. The reasons for this design decision by Microsoft are not known, and it has resulted in heavy criticism. Microsoft significantly improved this in Windows Vista by redesigning the power management system to allow basic configuration by Group Policy. The support offered is limited to a single per computer policy. Windows 7 retains these limitations but includes refinements for timer coalescing, processor power management, and display panel brightness. The most significant change in Windows 7 is in the user experience. The prominence of the default High Performance power plan has been reduced with the aim of encouraging users to save power. Third party PC power management software for adds features beyond those built in to the Windows operating system. Most products offer Active Directory integration and per user/per machine settings with the more advanced offering multiple power plans, scheduled power plans, anti insomnia features and enterprise power usage reporting. Linux systems started to provide laptop optimized power management in 2005, with power management options being mainstream since 2009.

Электроснабжение

Настольные блоки питания для компьютеров обычно имеют эффективность 70–75%, рассеивая остальную энергию в виде тепла. Программа сертификации 80 Plus подтверждает соответствие блоков питания эффективности не менее 80%; как правило, эти модели могут быть использованы в качестве прямой замены более старых, менее эффективных блоков питания того же форм-фактора. По состоянию на 20 июля 2007 года все новые настольные блоки питания, сертифицированные по стандарту Energy Star 4.0, должны иметь эффективность не менее 80%.

Хранение

Меньшие форм-факторы (например, 2,5 дюйма) жестких дисков часто потребляют меньше энергии на гигабайт, чем физически более крупные диски. В отличие от жестких дисков, твердотельные накопители хранят данные в флэш-памяти или DRAM. Благодаря отсутствию движущихся частей, энергопотребление может быть несколько снижено для малоемких устройств на основе флэш-памяти. По мере снижения цен на жесткие диски, хранилища данных стали увеличивать свою емкость, чтобы сделать больше данных доступными в сети. Это включает в себя архивные данные и резервные копии, которые ранее сохранялись на магнитных лентах или других носителях для автономного хранения. Увеличение объемов онлайн-хранения привело к росту энергопотребления. Снижение энергопотребления крупных массивов хранения данных, при сохранении преимуществ онлайн-хранения, является предметом непрерывных исследований.

Показать

В отличие от других технологий отображения, электронная бумага не потребляет энергию во время отображения изображения. CRT-мониторы обычно потребляют больше энергии, чем LCD-мониторы. Они также содержат значительное количество свинца. ЖК-мониторы обычно используют лампу с холодным катодом для подсветки дисплея. Большинство современных дисплеев используют массив светодиодов (LED) вместо люминесцентных ламп, что дополнительно снижает энергопотребление. Люминесцентные лампы также содержат ртуть, в то время как светодиодные – нет. Светлая тема на темном фоне, также известная как темный режим, – это цветовая схема, требующая меньше энергии для отображения на новых технологиях, таких как OLED. Это положительно сказывается на времени работы от батареи и энергопотреблении. OLED-дисплей потребляет около 40% энергии LCD-дисплея при отображении преимущественно черного изображения, но может потреблять более чем в три раза больше энергии при отображении изображения с белым фоном, например, документа или веб-сайта. Это может привести к сокращению времени работы от батареи и увеличению энергопотребления, если не использовать светлую тему на темном фоне. В статье 2018 года в журнале Popular Science утверждается, что "Темный режим бережнее для глаз и батареи", и отображение белого цвета на максимальной яркости потребляет примерно в шесть раз больше энергии, чем чистый черный на Google Pixel с OLED-дисплеем. iOS 13 и iPadOS 13 от Apple поддерживают светлую тему на темном фоне, что позволяет сторонним разработчикам создавать собственные темные темы. Android 10 от Google имеет системный темный режим.

Переработка материалов

Переработка вычислительной техники позволяет предотвратить попадание вредных веществ, таких как свинец, ртуть и шестивалентный хром, на свалки, а также заменяет оборудование, которое в противном случае пришлось бы производить, что позволяет сэкономить энергию и сократить выбросы. Компьютерные системы, отслужившие свой срок, могут быть повторно использованы или переданы в дар различным благотворительным и некоммерческим организациям. Однако многие благотворительные организации в последнее время установили минимальные системные требования к принимаемому оборудованию. Кроме того, компоненты устаревших систем могут быть извлечены и переработаны через определенные розничные сети, а также муниципальные или частные центры переработки. Также подлежат переработке расходные материалы для компьютеров, такие как картриджи для принтеров, бумага и батареи. Недостатком многих подобных программ является то, что компьютеры, собранные в рамках программ переработки, часто отправляются в развивающиеся страны, где экологические стандарты менее строгие, чем в Северной Америке и Европе. Коалиция по борьбе с токсичными отходами Кремниевой долины оценила, что 80% электронных отходов, собранных для переработки, экспортируются в такие страны, как Китай и Индия. В 2011 году уровень сбора электронных отходов оставался низким даже в наиболее экологически ответственных странах, таких как Франция. В США в период с 2006 по 2009 год сбор электронных отходов составлял 14% от объема проданного электронного оборудования. Переработка старых компьютеров поднимает вопросы конфиденциальности. На старых носителях информации все еще могут храниться личные данные, такие как электронная почта, пароли и номера кредитных карт, которые можно восстановить с помощью свободно доступного в Интернете программного обеспечения. Простое удаление файла не стирает его с жесткого диска. Перед переработкой компьютера пользователям следует извлечь жесткий диск или жесткие диски (если их несколько) и физически уничтожить его или надежно сохранить. Существуют также авторизованные компании по переработке оборудования, которым можно передать компьютер для переработки, и они обычно подписывают соглашение о неразглашении.

Облачные вычисления

Облачные вычисления могут помочь решить две ключевые задачи в области ИКТ, связанные с экологичными вычислениями – потребление энергии и скрытый углеродный след. Гипермасштабные центры обработки данных, такие как те, что принадлежат AWS, Azure и GCP, могут воспользоваться экономией от масштаба, а виртуализация, динамическое выделение ресурсов, многопользовательский доступ и экологичные подходы к центрам обработки данных могут обеспечить более эффективное распределение ресурсов. Организации могут сократить прямое потребление энергии и выбросы углерода на 30% и 90% соответственно, перенося определенные локальные приложения в публичное облако. Однако критики указывают на недостатки инструментов отслеживания и управления выбросами углерода, предоставляемых основными поставщиками облачных услуг. GreenOps, также известный как DevGreenOps, DevSusOps или DevSustainableOps, становится основой для интеграции принципов устойчивого развития в управление облачными сервисами. Вычисления с учетом выбросов углерода и вычисления с учетом состояния энергосети могут быть частью подхода GreenOps. Это включает в себя такие методы, как перенос нагрузки, то есть перемещение вычислительных задач в места или время суток, когда в энергосети используется более чистая энергия. Формирование нагрузки – аналогичный метод, который фокусируется на адаптации рабочих нагрузок к объему доступной в данный момент чистой энергии.

Эдж-компьютер

Новые технологии, такие как Edge и Fog Computing, позволяют снизить энергопотребление. Эти технологии обеспечивают перенос вычислений ближе к месту их использования, что снижает энергозатраты в сети. Кроме того, использование меньших центров обработки данных сокращает потребление энергии на операции, такие как охлаждение и обслуживание.

Удаленная работа

Удаленная работа с использованием технологий телеконференций и телеприсутствия часто внедряется в рамках инициатив по экологически чистым вычислениям. К преимуществам относятся повышение удовлетворенности сотрудников, сокращение выбросов парниковых газов, связанных с поездками, и увеличение прибыли за счет снижения накладных расходов на офисные помещения, отопление, освещение и т. д. Среднегодовое потребление энергии офисными зданиями в США превышает 23 киловатт-часа на квадратный фут, при этом на отопление, кондиционирование и освещение приходится 70% от общего объема потребляемой энергии. Другие связанные инициативы, такие как Hoteling, уменьшают площадь, выделяемую на одного сотрудника, поскольку работники бронируют рабочее место только при необходимости. Многие виды деятельности, такие как продажи, консалтинг и выездное обслуживание, хорошо сочетаются с этой практикой. Голосовая связь по IP (VoIP) снижает потребность в телефонной проводке, используя существующую медную инфраструктуру Ethernet. Мобильность телефонных номеров и VoIP также сделали практику гибких рабочих мест более эффективной. Wi-Fi потребляет в 4-10 раз меньше энергии, чем 4G.

Энергетические индексы устройств телекоммуникационных сетей

В 2013 году потребление энергии ИКТ в США и во всем мире оценивалось в 9,4% и 5,3% от общего объема произведенной электроэнергии соответственно. Энергопотребление ИКТ сегодня существенно даже по сравнению с другими отраслями промышленности. Некоторые исследования были направлены на выявление ключевых энергетических показателей, позволяющих проводить сопоставимый анализ различных устройств (элементов сети). Этот анализ был сфокусирован на оптимизации энергопотребления устройств и сетей в сфере связи подвижной связи. Целью было обеспечить наглядное понимание взаимосвязи между сетевыми технологиями и их воздействием на окружающую среду. Эти исследования находятся на начальной стадии, и потребуются дальнейшие исследования.

Суперкомпьютеры

Список Green500 был впервые опубликован 15 ноября 2007 года на конференции SC|07. В дополнение к рейтингу TOP500, составление списка Green500 ознаменовало новую эру, в которой суперкомпьютеры можно сравнивать по производительности на ватт. По состоянию на 2019 год два японских суперкомпьютера возглавили рейтинг энергоэффективности Green500, демонстрируя производительность более 16 GFLOPS/Вт, за ними следовали две системы IBM AC922 с производительностью, превышающей 15 GFLOPS/Вт.

Программы "зеленых" вычислений

Программы бакалавриата и магистратуры обеспечивают обучение по ряду направлений в области информационных технологий, а также устойчивым стратегиям, чтобы обучить студентов созданию и обслуживанию систем, минимизируя их воздействие на окружающую среду. Австралийский национальный университет (ANU) предлагает курс "Устойчивость ИКТ" в рамках своих магистерских программ по информационным технологиям и инженерии. Университет Атабаски предлагает аналогичный курс "Зеленые стратегии ИКТ", адаптированный Томом Уортингтоном на основе материалов курса ANU. В Великобритании Университет Лидса-Беккета предлагает программу магистратуры (MSc) "Устойчивые вычисления" как в очной, так и заочной форме обучения.

Рейтинги

С 2010 года Greenpeace публикует рейтинги крупных технологических компаний в ряде стран, оценивая экологичность используемой ими энергии по шкале от A (лучшая оценка) до F (худшая оценка).

Потребность в ИКТ и энергии

Цифровизация привела к дополнительному потреблению энергии; эффекты увеличения энергопотребления оказались больше, чем эффекты его снижения. Четыре фактора, увеличивающих потребление энергии:

Прямой эффект – Значительное повышение (технической) энергоэффективности в сфере ИКТ нивелируется ростом самого сектора. Эффект повышения эффективности и обратный эффект – Обратный эффект в сфере ИКТ высок, а повышение производительности часто приводит к появлению новых моделей поведения, требующих больше энергии. Экономический рост – Положительное влияние цифровизации на экономический рост. Структурные изменения – Рост услуг ИКТ, как правило, не заменяет существующие услуги, а добавляется к ним.