Przejdź do treści
CALC-07 · Zrównoważony rozwój · CUE i WUE · 5 MIN

Kalkulator śladu węglowego i wodnego

Doskonałe PUE w sieci opartej na węglu to efektywny sposób spalania węgla.

PUE mówi, ile energii budynek zużywa na obsługę IT. Nie mówi nic o tym, skąd ta energia pochodzi ani ile kosztowała wody. Ten kalkulator przelicza ten sam obiekt na roczne emisje CO2e i metry sześcienne wody, a obok wartości bezwzględnych podaje CUE (carbon usage effectiveness) i WUE (water usage effectiveness).

Wskaźniki znaczą mniej niż sumy. Obiekt może poprawić CUE, dokładając obciążenie IT – dokładnie tak jak PUE – więc spadać muszą emisje bezwzględne.

Przykład obliczeniowy – 250 kW przy PUE 1,5 w sieci 300 g

Chłodzenie wyparne przy 1,8 L/kWh, bez umów na czystą energię.

  • Obciążenie IT – 250 kW. Średnioroczna moc pobierana przez urządzenia IT.
  • PUE – 1,5. Energia obiektu podzielona przez energię IT w tym samym roku.
  • Emisyjność sieci – 300 gCO2e/kWh. Emisje na kilowatogodzinę dostarczoną przez sieć zasilającą obiekt.
  • Zakontraktowana czysta energia – 0 %. Część zużycia pokryta umowami zakupu energii lub gwarancjami pochodzenia. Zmienia raportowanie metodą rynkową, a nie to, co wyemitowała sieć.
  • WUE obiektu – 1,8 L/kWh energii IT. Woda zużyta na miejscu na kilowatogodzinę energii IT. Instalacje w obiegu zamkniętym i chłodzone powietrzem są blisko zera; chłodzenie wyparne – nie.

Roczne emisje: 986 t CO2e – Metoda lokalizacyjna, z 3285 MWh energii obiektu

CUE
Całkowite emisje na energię IT – węglowy odpowiednik PUE
0,450 kgCO2e/kWh
Emisje metodą rynkową
Po zbilansowaniu 0% zużycia
986 t CO2e
Energia obiektu3285 MWh/rok
Energia IT2190 MWh/rok
Woda zużyta na miejscu
10 800 l na dobę
3942 m³/rok
WUE
Woda zużyta w obiekcie na energię IT – bez wody zużytej do wytworzenia energii elektrycznej
1,80 L/kWh
Emisje na kW mocy IT3,94 t CO2e/kW/rok

WUE obiektu powyżej mniej więcej 1,2 L/kWh wskazuje na chłodzenie wyparne lub adiabatyczne. Z punktu widzenia energii to często dobra wymiana – i właśnie tej wymiany PUE nie widzi: wody wydanej na obniżenie wskaźnika.

Wzór

CUE = energia obiektu × emisyjność sieci ÷ energia IT · WUE = woda zużyta w obiekcie ÷ energia IT

Energia obiektu to obciążenie IT × PUE × 8760 godz. Emisje metodą lokalizacyjną (location-based) liczy się z emisyjności sieci, która faktycznie zasila obiekt; emisje metodą rynkową (market-based) pomniejsza się o zakontraktowaną czystą energię. Zwykle raportuje się obie wartości, bo tylko pierwsza opisuje to, co faktycznie wyemitowano.

Emisyjność sieci – w dużym przybliżeniu

Rzędy wielkości do orientacji, a nie wartości do raportowania. Rzeczywista emisyjność zmienia się z godziny na godzinę, z sezonu na sezon i z roku na rok, a średnia roczna ukrywa to, że obiekt pracuje całą dobę – zarówno w czystych godzinach, jak i w brudnych.

SiećOrientacyjnie gCO2e/kWhCo dominuje
Islandia, NorwegiaPoniżej 50Energia wodna i geotermalna
Francja, Szwecja50 – 100Energia jądrowa i wodna
Wielka Brytania, Hiszpania150 – 250Wiatr i gaz
Średnia dla USA350 – 400Gaz, węgiel i rosnący udział OZE
Niemcy, Japonia350 – 450Gaz, węgiel i import
Polska, Indie600 – 750Węgiel

Metoda lokalizacyjna i rynkowa – obie są prawdziwe

Emisje metodą lokalizacyjną liczy się z emisyjności sieci, która fizycznie zasila obiekt. Metoda rynkowa uwzględnia umowy firmy – umowy zakupu energii (PPA), gwarancje pochodzenia, wskaźniki konkretnego dostawcy. Różnica między nimi to granica księgowa, a nie fizyczna, a obiekt, który raportuje tylko wynik rynkowy, opowiada tę połowę historii, która mu pochlebia.

Roczne bilansowanie ma ten sam problem w mniejszej skali. Obiekt, który w ciągu roku kupuje tyle energii z wiatru, ile zużywa, o trzeciej w nocy w styczniu i tak pobiera to, co akurat wytwarza sieć. Bilansowanie godzinowe istnieje właśnie dlatego, że wersja roczna może osiągnąć zero na papierze, podczas gdy elektrownia obok pracuje dalej.

Woda nie znika, tylko się przenosi

Chłodzenie wyparne i adiabatyczne zużywa wodę na miejscu i zmniejsza zużycie energii, co poprawia PUE. Instalacje w obiegu zamkniętym i chłodzone powietrzem prawie nie zużywają wody na miejscu, ale zwykle zwiększają zużycie energii. Żadne z tych rozwiązań nie jest po prostu lepsze: właściwa odpowiedź zależy od tego, czy w danej lokalizacji brakuje wody, mocy, czy jednego i drugiego.

WUE obiektu nie obejmuje też wody zużytej do wytworzenia samej energii elektrycznej – wytwarzanie w elektrowniach cieplnych jest wodochłonne, a obiekt z niemal zerowym zużyciem wody na miejscu, zasilany z sieci opartej na elektrowniach cieplnych, wciąż ma znaczny pośredni ślad wodny. Ujmuje go source WUE (WUE źródłowe) – i to właśnie tę wartość większość raportów po cichu pomija.

Czego to obliczenie nie obejmuje

  • Wbudowany ślad węglowy (embodied carbon) serwerów, budynku, betonu i instalacji – przy czystej sieci coraz częściej dominująca część całości.
  • Wycieki czynnika chłodniczego, którego potencjał tworzenia efektu cieplarnianego (GWP) jest od setek do tysięcy razy większy niż CO2.
  • Praca agregatów rezerwowych i zużyte przez nie paliwo, łącznie z harmonogramem testów.
  • Godzinowa zmienność sieci, na której opiera się całe harmonogramowanie z uwzględnieniem emisyjności (carbon-aware scheduling).
  • Użyteczna praca. Pytanie, które naprawdę ma znaczenie, to emisje na jednostkę obliczeń – i żadna metryka na poziomie obiektu go nie rozstrzyga.

Najczęściej zadawane pytania

Czym jest CUE w centrum danych?

CUE (carbon usage effectiveness) to całkowite emisje CO2e obiektu podzielone przez energię IT, podawane w kilogramach CO2e na kilowatogodzinę. To węglowy odpowiednik PUE: obiekt o PUE 1,5 w sieci o emisyjności 300 gCO2e/kWh ma CUE około 0,45 kgCO2e/kWh.

Jakie WUE jest dobre dla centrum danych?

Obiekty chłodzone powietrzem i z obiegiem zamkniętym raportują WUE obiektu około 0,1 L/kWh lub mniej; przy chłodzeniu wyparnym typowo 1,0–2,0. Niska wartość nie jest automatycznie lepsza – zwykle oznacza, że wodę wymieniono na energię elektryczną, a to, czy to dobra wymiana, zależy od lokalizacji.

Jak obliczyć ślad węglowy centrum danych?

Pomnóż obciążenie IT przez PUE i przez 8760 godzin, żeby dostać roczną energię obiektu, a potem pomnóż ją przez emisyjność sieci zasilającej obiekt. Obiekt 250 kW przy PUE 1,5 zużywa około 3285 MWh rocznie; w sieci 300 gCO2e/kWh to mniej więcej 985 ton CO2e, zanim policzysz jakikolwiek wbudowany ślad węglowy.

Czy zakup energii odnawialnej sprawia, że centrum danych jest zeroemisyjne?

Sprawia, że zero wychodzi w metodzie rynkowej. Sieć i tak wyemitowała to, co wyemitowała w godzinach, w których obiekt pobierał energię – dlatego obok raportuje się emisje metodą lokalizacyjną, a bilansowanie godzinowe uważa się za mocniejszą deklarację niż roczne.

Dlaczego PUE nie jest metryką zrównoważonego rozwoju?

Bo to stosunek energii do energii. Jest ślepy na emisyjność dostaw energii, na wodę zużytą do jego obniżenia, na wbudowany ślad węglowy sprzętu i na to, czy obciążenie IT robi cokolwiek użytecznego. Dwa obiekty o identycznym PUE mogą różnić się emisjami o rząd wielkości.

Ile wody zużywa centrum danych?

Przy WUE obiektu 1,8 L/kWh obiekt 250 kW zużywa mniej więcej 3900 m³ rocznie – około 10 800 litrów na dobę. Obiekty chłodzone powietrzem zużywają na miejscu niewielki ułamek tej ilości, ale zwykle pobierają więcej energii elektrycznej, co przenosi część śladu wodnego w górę łańcucha, do wytwarzania energii.

Gdzie kończy się to obliczenie

To szacunek energii operacyjnej na jednej granicy. Nie obejmuje wbudowanego śladu węglowego, wycieków czynnika chłodniczego, paliwa agregatów ani wody zużytej do wytworzenia energii elektrycznej – a każda z tych pozycji może zdominować całość.

Wartości emisyjności sieci to przybliżenia, które zmieniają się co roku i co godzinę. Do raportowania potrzebne są wskaźniki konkretnego dostawcy albo opublikowane wskaźniki regionalne dla danych lat, a nie reguła kciuka.

Źródła

Powiązane materiały

Skąd się bierze ta liczba

  • PUE i efektywność energetyczna obiektu – Prześledź każdy kilowat od licznika na przyłączu do użytecznych obliczeń i zobacz, co ten wskaźnik może – a czego nie może – powiedzieć operatorowi.
  • CRAC, CRAH, chillery i chłodzenie cieczą – Prześledź drogę ciepła od krzemu do otoczenia i dopasuj architekturę chłodzenia do gęstości, klimatu, dostępności wody i ograniczeń eksploatacyjnych.

Przetestuj model mocniej

  • Granica PUE – Zbuduj roczny bilans energii obiektu i zobacz, które dokładnie obciążenia pomocnicze zmieniają szacowane PUE.
  • Droga ciepła w chłodzeniu – Idź za ciepłem, zamiast zakładać, że RDHx, direct-to-chip czy immersja wyznaczają całą granicę instalacji.

Porównanie wprost

Decyzje projektowe stojące za danymi wejściowymi

  • Granica pomiaru PUE – Traktuj PUE jako stosunek energii w zadeklarowanej granicy i okresie – nie jako uniwersalną, bieżącą ocenę efektywności.

Inne kalkulatory

  • Kalkulator PUE – Oblicz PUE z obciążenia IT i mocy instalacji pomocniczych – razem z DCiE, roczną energią obiektu i kosztem energii zużytej na narzut.
  • Kalkulator obciążenia chłodniczego – Przelicz obciążenie IT na BTU/h, tony chłodnicze i przepływ powietrza w CFM, jakiego potrzebuje sala – z zapasem projektowym i liczbą jednostek chłodzących.

Pojęcia użyte na tej stronie