Pożeracze energii

W ramach szeroko pojętej troski o środowisko Unia Europejska wprowadziła zakaz używania plastikowych słomek i sztućców. To działania pozorne – zanieczyszczenie mórz i oceanów plastikiem spowodowane jest głównie przez statki floty transportowej. Szacowany nielegalny dzienny zrzut z takich statków to 20 tys. ton różnego rodzaju plastików. Oczywiście dokładają się do tego odpady plastikowe z nadmorskich miast i portów oraz zanieczyszczenie plaż przez coraz liczniejszych turystów. Udział samych słomek i plastikowych sztućców jest raczej ułamkiem procenta wszystkich zanieczyszczeń.
Jednak z ideologicznego punktu widzenia problem słomek dotyczy każdego, a w szczególności młodzieży, która jest przecież głównym celem ideologów marksizmu kulturowego. Takie działanie to również skuteczne odwracanie uwagi od rzeczywistych przyczyn problemu zanieczyszczenia mórz plastikiem. Przecież realna redukcja produkcji plastiku wymagałaby uderzenia w koncerny chemiczne, kosmetyczne, samochodowe czy też w producentów telefonów i sprzętu komputerowego. A to poważny problem, instytucje Unii Europejskiej naraziłyby się na krytykę potężnego lobby, zatem lepiej uderzyć w zazwyczaj małych lokalnych producentów słomek, którzy nie są w stanie skutecznie przeciwstawić się potężnym eurokratom.

Energetyczny dyktat

Podobny schemat chciano zastosować podczas czerwcowego szczytu Unii Europejskiej dotyczącego neutralności energetycznej w perspektywie długoletniej do 2050 roku. Polska, Węgry, Czechy i Estonia zablokowały tzw. zapisy wniosków końcowych. Założenia projektu zakładały, że każdy kraj może produkować tyle CO2, ile jest w stanie zredukować poprzez mechanizmy kompensujące emisję gazów cieplarnianych, takie jak limity emisji i formy wtórnego obrotu limitami emisji.
W całościowym planie nie uwzględniono w sprawiedliwy sposób możliwości pochłaniania CO2 np. przez procentowy udział lasów w powierzchni poszczególnych krajów, ale skupiono się na tzw. dekarbonizacji, czyli maksymalnej redukcji użycia węgla kamiennego w produkcji energii elektrycznej. A przecież naukowcy z Politechniki Federalnej (ETH) w Zurychu obliczyli, że aby skompensować nadmiar emisji CO2 na całym świecie, należy dodatkowo zasadzić 1,6 mld ha lasu, który w ciągu kilkunastu lat poradzi sobie z pochłonięciem CO2. Nowe technologie produkcji energii powinny raczej powodować oszczędne korzystanie z energii elektrycznej i redukcję emisji, a nie totalną eliminację klasycznych elektrowni węglowych, ponieważ popyt na energię elektryczną na świecie ciągle rośnie.
W UE wybrano jednak rozwiązanie promujące kraje, które np. przestawiają swoją energetykę z elektrowni węglowych na gazowe. Promując w ten sposób gaz jako bardziej ekologiczne paliwo, co jest bardzo wygodnym argumentem politycznym za budową gazociągu Nord Stream 2 przez Niemcy i Rosję. Takie postępowanie zupełnie nie uwzględnia specyfiki innych państw europejskich, które posiadają swoje atuty energetyczne. Jednak w obliczu dyktatu dekarbonizacji i nakazu wykorzystywania energii wiatrowej i słonecznej nawet na terenach, gdzie nie wieją stabilne silne wiatry, a nasłonecznienie jest znikome, pozostaje im jedynie wyrażenie sprzeciwu.

Niesyte komputery

Chciałbym zwrócić uwagę na problem, który właściwie nie jest dyskutowany, a już dzisiaj jest poważnym wyzwaniem dla przemysłu energetycznego. Wykonywane współcześnie obliczenia numeryczne wymagają coraz większej mocy obliczeniowej, zwiększenie mocy obliczeniowej bezpośrednio przekłada się na zapotrzebowanie na energię elektryczną. Wiedzą o tym dobrze informatycy wykorzystujący w swojej codziennej pracy komputery stacjonarne wyposażone w coraz większe i sprawniejsze systemy chłodzące.
Niestety, sprawność energetyczna współczesnych komputerów jest dość niska, duża część energii elektrycznej zasilającej komputery jest marnowana i emitowana w postaci ciepła. Chłodzenie systemów komputerów jest konieczne dla ich prawidłowej pracy, ale wymaga znowu energii elektrycznej zasilającej generatory chłodnicze.
Realizowane obecnie w laboratoriach projekty symulacyjne analizy BigData wymagają coraz więcej energii. Według szacunków prof. Kwabeny Boahena z Uniwersytetu Stanforda, wykonanie efektywnej symulacji pracy ludzkiego mózgu, jakie są prowadzone zarówno w ramach projektów dotyczących sztucznej inteligencji, jak i projektów badawczych, np. Blue Brain Project, wymaga dostarczenia nawet 10 MW mocy. To olbrzymia ilość energii, dlatego takie obliczenia prowadzone są w systemach rozproszonych, na różnych serwerach obliczeniowych znajdujących się często w różnych krajach.
Gdyby taką symulację komputerową miała zasilać np. promowana przez urzędników unijnych turbina wiatrowa, to tylko dla niej musiałaby pracować największa obecnie na świecie turbina wiatrowa amerykańskiej firmy GE, która waży prawie 400 ton i jest zamontowana na wieży o wysokości 105 metrów, a jej łopaty mają długość 80 metrów. Ze względów ekologicznych tak wielkie turbiny nie mogą być budowane na lądzie, więc ich lokalizacja została wyznaczona na morzu, 50 kilometrów od brzegu. Zresztą turbina wiatrowa to nie jest dobry system zasilania dla systemów komputerowych, które wymagają ciągłego zasilania o wysokiej mocy, a przecież wiatr, nawet nad morzem, może czasami być słabszy. Problem z zasilaniem w energię elektryczną współcześnie pracujących systemów komputerowych staje się więc bardzo poważny.
Według szacunków SIA (Semiconductor Industry Association), obecnie branża komputerowa oraz telekomunikacyjna (w sektorze telefonii komórkowej) zużywa rocznie około 200-300 TWh energii elektrycznej, ale do 2025 roku to zużycie ma wzrosnąć nawet o 500 proc. Zatem kiedy analizujemy problematykę energetyczną, musimy uwzględnić bardzo znaczący wzrost zapotrzebowania energetycznego w związku z rozwojem i powszechnym stosowaniem technologii komputerowych.
W nadchodzących latach dojdzie do strukturalnej zmiany w wykorzystywaniu energii elektrycznej, ponieważ systemy komputerowe wymagają nie tylko coraz większej ilości energii elektrycznej, ale stawiają też coraz bardziej rygorystyczne warunki co do jej jakości, aby była ona stała i bardzo stabilna. Jeśli chcemy szukać realnych oszczędności i zaproponować skuteczne rozwiązania na przyszłość, musimy się dokładniej przyjrzeć, które działy technologii komputerowej zużywają najwięcej energii i gdzie szukać możliwości zmniejszenia zapotrzebowania.

Skąd wziąć prąd

Wiemy już, że najwięcej energii elektrycznej zużywają „farmy serwerowe” i „centra danych”, na których dokonywane są obliczenia rozproszone i gdzie magazynowane są dane zebrane przez gigantów internetowych. Firma Google pilnie strzeże informacji dotyczących wielkości i lokalizacji swoich serwerów. Jednak pomimo braku oficjalnych danych w 2016 roku firma Gartner, powołując się na własne źródła, oszacowała ich liczbę na ponad 2,5 mln. Tyle urządzeń jest wymaganych do prawidłowej pracy programów oferowanych przez Google.
Jednak najwięcej energii zużywają nie pojedyncze serwery wykorzystywane w wyszukiwaniu informacji, ale centra danych. Obecnie tych największych jest 15, kolejne znajdują się w budowie, ponieważ firma ciągle rozszerza zakres swojej działalności. Najwięcej, osiem z nich, znajduje się oczywiście na terytorium USA, w stanach Iowa, Oklahoma, Karolina Południowa i Oregon. Jedno centrum znajduje się w Chile w Ameryce Południowej, dwa na Tajwanie i w Singapurze oraz cztery w Europie (Irlandia, Holandia, Belgia i Finlandia). Jak wielkie są to instalacje, może świadczyć przykład centrum w Oklahomie, która ma powierzchnię 91 tys. m2. Nowe centrum budowane jest obecnie w Danii, w okolicy miasta Fredericia, i będzie kosztować 890 mln dolarów. Ma być gotowe w 2021 roku i będzie zatrudniać ok. 200 pracowników. Kolejne, mniejsze centrum powstaje w Henderson w stanie Nevada, gdzie koszt inwestycji szacowany jest na 600 mln dolarów.
Google, choć jest potentatem, to nie jedyny globalny właściciel dużych centrów komputerowych. Swoje własne, wcale nie mniejsze, posiadają firmy Apple, Netflix oraz oczywiście popularny serwis społecznościowy Facebook. Według danych z 2016 roku przedstawionych w raporcie Green House Data, wszystkie centra danych na świecie zużywają ponad 34 GW energii rocznie. Jeśli średniej wielkości klasyczna elektrownia węglowa produkuje 500 MW energii elektrycznej, to do zasilania samych centrów danych trzeba wykorzystać energię z 34 takich elektrowni. Warto ten szacunek porównać z mocą największej polskiej elektrowni w Bełchatowie, która posiada zainstalowaną moc 5,47 GW i jest podstawą polskiego systemu energetycznego. Zatem aby zasilić komputery, które przechowują nasze wpisy z Facebooka, filmy i zdjęcia oraz obsługują nasze wyszukiwania w systemach Google’a, trzeba aż sześć takich elektrowni jak w Bełchatowie. Jednak najgorsze jest to, że według Departamentu Energii USA, moc ta będzie się podwajała co kolejne cztery lata.
Kiedy dyskutujemy o globalnym zapotrzebowaniu energetycznym, chcemy tworzyć plany na przyszłość albo – jak urzędnicy Unii Europejskiej – planujemy jakieś „perspektywy energetyczne”, to najpierw zastanówmy się, skąd wziąć tak ogromne ilości dodatkowej energii. Na podstawie prostych wyliczeń i porównań możemy zauważyć, że żadne promowane technologie energii odnawialnej nie są w stanie dostarczyć tak dużej ilości energii elektrycznej, nawet jak zabudujemy wybrzeża morskie wiatrakami i pokryjemy bateriami słonecznymi dachy większości domów.

Drogie inwestycje

Spójrzmy teraz na ten problem z punktu widzenia użytkownika. Według szacunków firmy Google, pojedyncze użycie jej wyszukiwarki, czyli wpisanie frazy i wygenerowanie wyników, wymaga około 0,0003 KWh energii, czyli tyle ile zużywa 60-watowa żarówka, świecąc przez 17 s. Kiedy idziemy spać, gasimy światło, aby oszczędzać prąd, żarówka świecąca przez 8 godzin zużyłaby 0,48 KWh, czyli mniej więcej tyle samo, co wpisanie w okienko wyszukiwarki Google’a około 1600 zapytań. Czy korzystając z wyszukiwarki, również myślimy o oszczędzaniu energii? Pamiętajmy, że Google realizuje 5,5 mld takich procesów dziennie. Zużywają one tyle energii elektrycznej, ile małe miasteczko składające się ze 100 domów przez cały rok.
Jednak farmy serwerów Google’a zużywają prąd nie tylko po to, by umożliwiać wyszukiwanie informacji. Zapisują one również wszystkie informacje, jakie dostarcza im użytkownik, ale przede wszystkim muszą być nieustannie chłodzone. Szacuje się, że pojedyncze centrum danych ma takie samo zapotrzebowanie na energię jak 200 tys. domów naraz, a to już spore miasto.
Zatem to chłodzenie serwerów i ich infrastruktury jest największym problemem. Aby zmniejszyć ilość energii elektrycznej potrzebnej do tego procesu, można wykorzystać algorytmy sztucznej inteligencji, które w odpowiedni sposób będą sterowały procesami chłodzenia w olbrzymich halach z tysiącami urządzeń. Odpowiednie ustawienie i aktywne sterowanie systemami klimatyzacji, za które odpowiada specjalny algorytm sztucznej inteligencji, umożliwiają oszczędności nawet 30 proc. energii elektrycznej. Jednak są to rozwiązania kosztowne, które wymagają znacznych inwestycji.
Warto więc w tym miejscu zaznaczyć, że na dzień 6 lutego 2019 roku wartość giełdowa Google’a wynosiła ponad 798 mld dolarów. Dla porównania, wycena innego giganta technologii komputerowych Apple osiągnęło tego dnia wartość 821 mld dolarów. Mówimy więc o bardzo bogatych firmach, które mogą sobie pozwolić nie tylko na wizerunkowe inwestycje w ekologię. Największe opisywane na początku artykułu turbiny wiatrowe są budowane właśnie na zlecenie Google’a do zasilania jego belgijskiego centrum danych. Takie firmy są również w stanie wpływać na globalne decyzje dotyczące zasad regulacji energetyki.
Dla porównania, największa polska firma, PKN Orlen, osiągnęła kapitalizację w wysokości 44 mld zł. Kiedy przeliczymy wartości kursowe dolara, przekonamy się, że 1 Google = 72 Orleny. To pokazuje skalę możliwości tak dużej firmy. Takim gigantom technologicznym nikt nie nakaże dekarbonizacji, chociaż ich instalacje wymagają stosowania stabilnych i potężnych źródeł energii elektrycznej, którą mogą zapewnić jedynie elektrownie węglowe i atomowe.

Pożyteczne rady

Zamiast zajmować się lansowanym przez lewicowe organizacje oszczędzaniem „słomek do napojów”, chrońmy środowisko, ograniczając użycie energii elektrycznej przez rozsądne korzystanie z technologii internetowych. Pracownicy Uniwersytetu San Diego wykazali, że każdego dnia internetu używa 3,18 mld osób, a każda z nich generuje dziennie 12 gigabajtów. Rocznie statystyczny internauta przetwarza 3 terabajty informacji. Pamiętając, ile energii wymaga pojedynczy proces przetwarzania jednego zapytania w wyszukiwarce Google’a, spróbujmy zmniejszyć tę ilość. Aby zrobić to skutecznie i efektywnie, wystarczy stosować się jedynie do kilku podstawowych zasad.
Przede wszystkim czyśćmy regularnie nasze archiwa sieciowe, usuwajmy zbędne zdjęcia i filmy wideo. Polecam tworzenie domowego archiwum na zewnętrznych nośnikach, najlepiej w postaci dysków sieciowych o pojemności kilku TB, które za 100-200 zł mogą nam skutecznie zastąpić oferowane przez firmy internetowe „magazyny w chmurze”. Po zapisaniu danych nie wymagają one żadnego zasilania i można je bezpiecznie przechowywać w archiwach domowych.
Poza tym rozsądnie używajmy kamery i aparatu w smartfonie, zawsze zastanówmy się, czy kolejne 100 zdjęć z wydarzenia, w którym uczestniczyliśmy, jest absolutnie konieczne. Nie umieszczajmy zbyt dużo informacji w sieci. Korzystajmy rozsądnie z wyszukiwarki Google’a, pamiętajmy, że istnieją inne, często bardziej rzetelne, źródła informacji: słowniki i encyklopedie w wersji elektronicznej czy też klasyczne biblioteki. Pamiętajmy też, że prawidłowo wykorzystywana ludzka pamięć, jeśli będziemy o nią dbali, jest często skuteczniejsza niż Google. Nie przenośmy się do wirtualnych przestrzeni, które w rzeczywistości są potężnymi chłodzonymi halami z setkami serwerów – prawdziwy świat jest wokół nas.