Цифровой журнал «Компьютерра» 2013 № 34 (187) - [23]
Число постоянно включённых сетевых устройств неуклонно растёт, и они требуют всё больше и больше электричества. С распространением облачных технологий к «облакам» подключается всё новые и новые устройства. В результате стремительно увеличиваются и сами «облака», для функционирования которых необходимо всё больше электроэнергии.
По оценкам Digital Power Group, объём интернет-трафика за один час скоро будет превышать таковой за весь 2000 год. Информационно-коммуникационная экосистема принципиально изменила всю структуру потребления электричества. При этом спрос на информационные технологии растёт не только за счёт желания потребителей посмотреть новое кино или получить доступ к каким-то данным, но и в связи с новой организацией других общественных процессов — от производства и здравоохранения до банковской системы и сельского хозяйства. Однако исторически спрос на информационные технологии всегда рос быстрее, чем их энергоэффективность, поэтому, учитывая тот факт, что требуемые объёмы электроэнергии для этого сегмента в ближайшее десятилетие удвоятся, уже прямо сейчас нужны беспрецедентные прорывы в области снижения энергопотребления и в мировой энергетике.
К счастью, в настоящее время объёмы выработки электричества в мире растут быстрее, чем спрос на него. Рост населения и экономики — движущие силы развития электроэнергетики. По прогнозу Exxon, в 2035 году мировое потребление электричества превысит потребление всех других видов энергии; в США это произошло ещё в 1995 году. И главная причина этого — именно развитие и повсеместное распространение информационно-коммуникационной инфраструктуры.
Людям требуется ограниченное число лампочек на квадратный метр, разумные объёмы еды и определённое количество бензина на заправку автомобиля. Но измерить потребность человека в информационных технологиях даже на самую ближайшую перспективу просто невозможно. Сегодня, когда традиционный интернет гиперссылок превращается в интернет вещей и то, что называют «облаком», ещё сложнее предположить, какой может быть реальный спрос на услуги передачи, хранения и обработки информации. Масштабы изменений сопоставимы с переходом от мейнфреймов к персональным компьютерам и от отдельных ПК к проводному интернету.
Вместе с тем недостаточно знать энергопотребление только одного смартфона или планшета — необходимо оценивать всю информационно-коммуникационную экосистему, которая делает возможным полноценную работу всех этих устройств, включая доступ в «облака». Для включения лампочки не требуется поворачивать миллионы выключателей и включать ещё тысячи лампочек. Но когда вы собираетесь посмотреть потоковое видео с iPad, используется вся инфраструктура, физически расположенная в самых разных частях света. Никакая другая технология не работает таким образом: включая телевизор, вы не активируете никаких других приборов, заводя автомобиль, не включаете фары у всех окрестных машин.
Существует четыре главных потребителя электричества в рамках информационно-коммуникационной инфраструктуры: это «серверные фермы», то есть крупные дата-центры, хранящие, передающие и обрабатывающие данные (250–350 тВт•ч в год во всём мире); проводные и беспроводные сети различных типов, включая сотовые (250–600 тВт•ч); пользовательское оборудование (460–1 200 тВт•ч) и, наконец, заводы, на которых выпускается вся эта электроника (560–800 тВт•ч).
Отлично видно, что хотя «серверные фермы» потребляют огромное количество электроэнергии, но они сосредоточены в одном месте; на пользовательские устройства — смартфоны, планшеты, роутеры и телеприставки — приходится намного больше электричества, но при этом они рассеяны по площади всего земного шара.
Общее энергопотребление всей глобальной информационно-коммуникационной инфраструктуры в Digital Power Group оценивают в 1 100–2 800 тВт•ч. Столь значительный диапазон объясняется тем, что многие исследования проводились в «допланшетную эпоху», а предоставляемые предприятиями данные не отражают реального потребления. К тому же сумма может меняться в зависимости от того, какие устройства включать в расчёты: например, телевидение во многих странах переходит от эфирного распространение на кабельное, разные каналы доступны также и через интернет.
Между тем каменный уголь остаётся главным сырьём для выработки электроэнергии в мире: сегодня 40% электростанций работают именно на угле, а в ближайшие 20 лет доля угля вырастет, по прогнозам, до 50–60%. Доминирование угля (на втором месте — природный газ, на третьем — вода, на четвёртом — ядерная энергия) объясняется необходимостью удержания низкой себестоимости и тарифов, особенно для развивающихся стран, причём какие-либо приемлемые альтернативы, доступные в сравнимых объёмах, отсутствуют. Можно без преувеличения сказать, что «цифровая вселенная» и «облачные технологии» начинаются с угля.
Однако уголь относится к исчерпаемым и невозобновляемым природным ресурсам, поэтому с ростом спроса на электроэнергию должна повышаться доля воспроизводимых ресурсов в качестве её источника. Но здесь возникает проблема доступности: в информационно-коммуникационной экосистеме энергия должна быть доступна именно в момент передачи информации. Традиционные электростанции, работающие на угле, газе или уране, действуют постоянно и обеспечивают 80–90-процентную доступность, в то время как, к примеру, доступность энергии ветра не превышает 20–30%. Строительство гидроэлектростанций также ограничено естественными природными особенностями.
