Datakeskusten ympäristövaikutukset : Millaisilla menetelmillä pystymme luomaan hiilineutraaleja datakeskuksia?
Axelsson, Mikko (2022-04-10)
Axelsson, Mikko
10.04.2022
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2022041027993
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2022041027993
Tiivistelmä
Datakeskusten olemassaolo on välttämättömyys tietojärjestelmien ja nykyaikaisen informaatioteknologian olemassaololle. Datakeskusten päätehtävänä on tallentaa ja käsitellä kaikkea globaalisti tuotettua sähköistä dataa. Datan määrän räjähdysmäinen kasvu on johtanut datakeskusten energiankulutuksen suureen kasvuun. Datakeskusten tuotannosta aiheutuvan energian kulutuksen hiilidioksidipäästöt ovat nousseet samalle tasolle kuin lentoliikenteestä aiheutuvat hiilidioksidipäästöt. Tutkimukset osoittavat datakeskuksista syntyvien hiilidioksidipäästöjen olevan hyvin ajankohtainen ongelma. Hiilineutraalien datakeskusten olemassaolo on vasta nostamassa päätään globaaleissa keskusteluissa ja on löydettävä vastaus siihen, kuinka hallitaan jatkuvasti kasvava datamäärä kestävällä tavalla. Pro gradu -tutkielman tutkimusongelmana on, millaisilla menetelmillä luodaan hiilineutraaleja datakeskuksia? Tutkimuksen tavoittee- na on määritellä tilanne, jossa datakeskusten hiilikädenjälki on keskuksissa syntyvää hiilijalanjälkeä suurempi.
Tämän työn tutkimusmenetelmänä toimii suunnittelutiede ja tutkimus toteutettiin suunnitte- lutieteisiin kehitetyn DSRM-mallin vaiheiden mukaisesti. Suunnittelutiede tukee tutkimusta, sillä tutkimusmenetelmän tarkoituksena on luoda uutta ja innovoida sen sijaan, että käsiteltäisiin jo olemassaolevia ratkaisuja. Aineiston keräämisessä on hyödynnetty kirjallisuuskatsausta alan kirjallisuudesta, jonka jälkeen tämä aineisto on käsitelty DSRM-mallissa luoden artefakti ratkaisemaan tutkielman tutkimusongelma.
Tutkimuksen tuloksena selvisi, että kestävän kehityksen mukaisten datakeskusten tuotantoon vaikuttavat seuraavat kolme päätekijää. 1) Datakeskusten käyttämän energian alkuperä: hyödynnetäänkö datakeskusten käyttämässä energiassa uusiutuvia energianlähteitä vai fossiilisia energianlähteitä. 2) Datakeskusten lokaatio: rakennetaanko datakeskuksia suurkaupunkeihin tukemaan niiden massiivisia tiedonkäsittelytarpeitaan ja tarjoamaan nopeampaa tiedonkulkua vai energian kulutuksen kannalta edullisimmille viileän ilman vyöhykkeille, joissa viileää ilmastoa voidaan käyttää apuna datakeskusten jäähdytyksessä. 3) Datakeskuksista syntyvä hukkalämpö: hyödynnetäänkö datakeskusten toiminnasta jälkituotteena syntynyttä lämpöä kaukolämpöverkoissa vai päästetäänkö tämä hukkalämpönä ilmakehään.
Tutkimuksessa on luotu artefakti, joka määrittää kolmeportaisen vaatimusmääritelmän datakeskuksille. Datakeskuspalveluita tarjoavien toimijoiden tulee noudattaa luotua artefaktia ja sen jokaista askelmaa toimintaohjeen mukaisesti. Artefaktissa on hyödynnetty jo olemassa olevia teknologioita ja koottu niistä yhtenäinen kokonaisuus. Tutkimus sekä siihen liittyvä kirjallisuuskatsaus osoittaa, että meidän on mahdollista luoda hiilineutraaleja datakeskuksia maapallolle. Jatkotutkimusta varten jääkin jäljellä kysymys siitä voimmeko luoda hiilinegatiivisia datakeskuksia keskittymällä yllä mainittuun kolmeen päätekijään?
Tämän työn tutkimusmenetelmänä toimii suunnittelutiede ja tutkimus toteutettiin suunnitte- lutieteisiin kehitetyn DSRM-mallin vaiheiden mukaisesti. Suunnittelutiede tukee tutkimusta, sillä tutkimusmenetelmän tarkoituksena on luoda uutta ja innovoida sen sijaan, että käsiteltäisiin jo olemassaolevia ratkaisuja. Aineiston keräämisessä on hyödynnetty kirjallisuuskatsausta alan kirjallisuudesta, jonka jälkeen tämä aineisto on käsitelty DSRM-mallissa luoden artefakti ratkaisemaan tutkielman tutkimusongelma.
Tutkimuksen tuloksena selvisi, että kestävän kehityksen mukaisten datakeskusten tuotantoon vaikuttavat seuraavat kolme päätekijää. 1) Datakeskusten käyttämän energian alkuperä: hyödynnetäänkö datakeskusten käyttämässä energiassa uusiutuvia energianlähteitä vai fossiilisia energianlähteitä. 2) Datakeskusten lokaatio: rakennetaanko datakeskuksia suurkaupunkeihin tukemaan niiden massiivisia tiedonkäsittelytarpeitaan ja tarjoamaan nopeampaa tiedonkulkua vai energian kulutuksen kannalta edullisimmille viileän ilman vyöhykkeille, joissa viileää ilmastoa voidaan käyttää apuna datakeskusten jäähdytyksessä. 3) Datakeskuksista syntyvä hukkalämpö: hyödynnetäänkö datakeskusten toiminnasta jälkituotteena syntynyttä lämpöä kaukolämpöverkoissa vai päästetäänkö tämä hukkalämpönä ilmakehään.
Tutkimuksessa on luotu artefakti, joka määrittää kolmeportaisen vaatimusmääritelmän datakeskuksille. Datakeskuspalveluita tarjoavien toimijoiden tulee noudattaa luotua artefaktia ja sen jokaista askelmaa toimintaohjeen mukaisesti. Artefaktissa on hyödynnetty jo olemassa olevia teknologioita ja koottu niistä yhtenäinen kokonaisuus. Tutkimus sekä siihen liittyvä kirjallisuuskatsaus osoittaa, että meidän on mahdollista luoda hiilineutraaleja datakeskuksia maapallolle. Jatkotutkimusta varten jääkin jäljellä kysymys siitä voimmeko luoda hiilinegatiivisia datakeskuksia keskittymällä yllä mainittuun kolmeen päätekijään?