cloud e ambiente

Datacenter alla prova della sostenibilità: il caso di Microsoft



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Dalla gestione oculata di energia elettrica e acqua ai programmi di supporto locali, sono diverse le strade per adottare misure sostenibili che limitino l’impatto dei datacenter sul pianeta: vediamo l’esempio aziendale di Microsoft

Pubblicato il 12 dic 2023

Matteo Mille

Chief Marketing and Operations Officer di Microsoft



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Con una diffusione sempre più pervasiva del cloud computing, i datacenter – ovvero l’infrastruttura fisica alla base del cloud – stanno diventando sempre più cruciali. In un momento storico in cui le economie mondiali devono far fronte a una costante instabilità e a sfide globali sempre più urgenti, il ruolo dei datacenter nella società moderna diventa fondamentale, alimentando il cloud e la rivoluzione digitale che sta trasformando tutti i settori dell’economia.

Dall’assistenza sanitaria alla spesa, dalla didattica a distanza, all’online banking, è difficile pensare a un aspetto della vita che non dipenda da servizi cloud ospitati nei datacenter: dalla gestione dei dati sanitari, agli strumenti per i servizi di investimento, al monitoraggio e all’organizzazione di magazzini e supply chain, fino al coordinamento di carichi di lavoro critici per la gestione delle reti elettriche. I datacenter Microsoft, per esempio, sono in funzione 24 ore su 24 per supportare un’ampia gamma di servizi critici, a partire dai servizi essenziali fino ad arrivare alla gestione delle attività quotidiane di imprese e cittadini.

È innegabile la domanda importante di risorse idriche ed energetiche di queste infrastrutture e l’urgente necessità di adottare misure in grado di ridurne drasticamente e in tempi rapidi i consumi.

Sostenibilità e tecnologia: il caso di Microsoft

Come Microsoft siamo impegnati da anni nel ridurre il nostro impatto ambientale. Entro il 2030 Microsoft sarà carbon negative ed entro il 2050 elimineremo dall’ambiente tutte le emissioni di carbonio che l’azienda ha emesso direttamente o tramite il consumo elettrico dalla sua fondazione nel 1975, comprese le attività dei datacenter. Entro il 2025, l’azienda passerà a una fornitura di energia rinnovabile al 100%, il che significa che avrà stipulato contratti di acquisto di energia verde per il 100% dell’elettricità consumata da tutti i suoi data center.

Mentre continuiamo a lavorare per rispondere all’aumento della domanda di cloud nei settori pubblico e privato, è fondamentale dedicare risorse per trovare soluzioni creative e innovative per ridurre l’impatto dei datacenter. Investiamo in R&S per ridurre le emissioni sia in fase di costruzioni sia nelle operation, eliminare progressivamente l’uso dell’acqua per il raffreddamento, ridurre i rifiuti elettronici dando nuova vita alle parti dei server e a sostenere gli ecosistemi locali in cui risiedono i nostri datacenter.

La roadmap

Il nostro impegno si declina lungo diverse direttrici. In primis una riduzione del 95% dell’uso dell’acqua nelle operazioni dei datacenter entro il 2024: grazie alla nostra ampia ricerca globale sulle prestazioni dei server a temperature più calde, siamo in grado di creare set point più elevati per una serie di climi diversi, per quando il raffreddamento evaporativo ad acqua è necessario per preservare le prestazioni e l’affidabilità dei server. Quando sarà implementato – prevediamo entro il 2024 – questo sistema ha il potenziale di eliminare l’uso di acqua per il raffreddamento in region datacenter come quella di Amsterdam, Dublino, Virginia e Chicago, e ridurlo sensibilmente in altre, come quella in Arizona dove stimiamo una riduzione del 60% del consumo di acqua.

La ricerca sul raffreddamento a immersione in liquido

Continua poi la ricerca sul raffreddamento a immersione in liquido, verso opzioni di raffreddamento senza acqua: Quest’anno abbiamo raggiunto un’importante pietra miliare nella ricerca & sviluppo del raffreddamento a liquido, rendendo Microsoft il primo cloud provider a utilizzare il raffreddamento a immersione a liquido bifase in un ambiente di produzione, dimostrando la fattibilità di un uso più ampio nei nostri datacenter.

Le nostre ultime ricerche sul raffreddamento a liquido riguardano il concetto di overclocking, che consiste nel far funzionare i componenti dei chip oltre i limiti di tensione, termici e di potenza predefiniti per migliorare ulteriormente le prestazioni. In base ai nostri test, abbiamo scoperto che per alcuni chipset le prestazioni possono aumentare del 20% grazie all’uso del raffreddamento a liquido. Questo dimostra come il raffreddamento a liquido possa essere utilizzato non solo per sostenere i nostri obiettivi di sostenibilità per ridurre ed eventualmente eliminare l’acqua utilizzata per il raffreddamento nei datacenter, ma anche per generare chip più performanti operando a temperature di raffreddamento più calde per carichi di lavoro avanzati prodotti per esempio dall’AI. Grazie all’efficienza in termini di potenza e raffreddamento che il raffreddamento a liquido ci consente, si aprono nuove possibilità per la progettazione dei rack dei data center. In breve, il raffreddamento a liquido apre la strada a server più densi in spazi più piccoli, il che significa una maggiore capacità in un datacenter o la possibilità di creare datacenter più piccoli in posizioni più strategiche in futuro. Ciò si aggiunge ai vantaggi del design di raffreddamento senza acqua.

Le emissioni

Come Microsoft stiamo lavorando anche per ridurre le emissioni nella progettazione e costruzione stessa dei datacenter: il carbonio incorporato rappresenta almeno l’11% delle emissioni globali di gas serra, secondo gli ultimi dati della Global Alliance for Buildings and Construction. Si tratta delle emissioni associate ai materiali e ai processi di costruzione durante l’intero ciclo di vita di un edificio o di un’infrastruttura. Gran parte di queste emissioni possono essere attribuite al cemento e all’acciaio e, scegliendo opzioni a basso contenuto di carbonio, possiamo avere un impatto significativo sulla riduzione delle emissioni associate a ogni nuovo edificio.

Per ridurre questo tipo di emissioni nella progettazione e nella costruzione dei nostri datacenter, stiamo utilizzando uno strumento chiamato Embodied Carbon in Construction Calculator (EC3), sviluppato dall’organizzazione no-profit Building Transparency. Come passo iniziale fondamentale per tutti i nuovi datacenter, ora chiediamo ai nostri team di costruzione di utilizzare lo strumento EC3 per identificare materiali da costruzione a basso impatto. Grazie a questo strumento, siamo in grado di ridurre del 30-60% il carbonio incorporato nel cemento e nell’acciaio.

Il supporto agli ecosistemi locali

I datacenter Microsoft sono inoltre pensati e progettati per supportare gli ecosistemi locali. Gestiamo datacenter in tutto il mondo, ognuno localizzato in ambienti diversi con specie autoctone, temperature e modelli climatici diversi. Per capire come progettarli, è necessario capire come un ecosistema si comporta da analizzando per esempio quantità e qualità dell’acqua, dell’aria, emissioni, clima, qualità del suolo, salute e benessere e biodiversità. Il nostro obiettivo è poi quello di rinnovare e rivitalizzare l’area circostante al datacenter, in modo da poter ripristinare e creare un percorso che fornisca valore rigenerativo per la comunità locale e l’ambiente.

Per quanto riguarda la region italiana, per esempio, Microsoft insieme a One Tree Planted ha aderito a Forestami, progetto di forestazione urbana della Città metropolitana di Milano, realizzando un progetto di forestazione nella comunità urbana locale per compensare alle emissioni generate dall’infrastruttura.

I datacenter europei di Microsoft sono stati progettati secondo logiche di sostenibilità e circular economy e stanno adottando diverse misure per essere più sostenibili.  A livello globale riutilizzano il 78% dei componenti a fine vita e il restante 22% dei materiali è riciclato.

L’esempio del datacenter Microsoft in Svezia

Ad esempio, la regione del datacenter Microsoft in Svezia raccoglie l’acqua piovana da utilizzare nella struttura, mentre i server sono raffreddati solo con aria esterna. In Finlandia invece il calore generato dai sistemi di raffreddamento sarà utilizzato come fonte di riscaldamento delle abitazioni delle zone limitrofe. I Paesi nordici in questo contesto rappresentano degli esempi virtuosi: secondo un rapporto IDC, questi Paesi sono in testa all’Europa per quanto riguarda la percentuale di aziende che si affidano ai data center (75% vs 41% della media delle imprese UE).

Anche la cloud region Microsoft italiana è stata progettata per minimizzare l’utilizzo di risorse. Grazie a tecniche moderne e innovative, Microsoft sta riducendo l’uso dell’acqua di raffreddamento nei suoi datacenter e stima che userà acqua per raffreddare il datacenter italiano per meno del 5% dei giorni dell’anno, grazie all’impiego di aria esterna.

I datacenter inoltre aiutano le imprese a raggiungere i propri obiettivi di sostenibilità in linea con le priorità attuali. In tema di sostenibilità e transizione ecologicain senso più ampio, i datacenter si dimostrano infatti dei validi alleati per la decarbonizzazione in generale: secondo una ricerca della società di consulenza Baringa, i datacenter cloud possono infatti risparmiare l’80% delle risorse energetiche rispetto ai servizi tradizionali on premise. Secondo uno studio commissionato a WSP, società di consulenza globale esperta in questioni ambientali e sostenibilità, il cloud di Microsoft può essere tra il 22 e il 93% più efficiente dal punto di vista di energetico rispetto ai datacenter tradizionali, a seconda del confronto specifico effettuato.

È indubbio quindi come i datacenter siano in grado di garantire l’efficienza energetica, perché centralizzano le capacità di dispositivi e tecnologie necessari a generare potenza di calcolo – dalla rete agli switch, fino all’archiviazione dei dati – ottimizzando anche i costi delle aziende.

Il nodo del cambiamento climatico

Sostenibilità ambientale significa anche affrontare la sfida del cambiamento climatico. A questo proposito, Microsoft ha avviato tempo fa il Microsoft Climate Innovation Fund. Si tratta di un fondo di oltre 1 miliardo di dollari che si pone l’obiettivo di sostenere progetti, start-up e iniziative in grado di accelerare le soluzioni ambientali e la realizzazione di tecnologie innovative per ridurre le emissioni di carbonio e mitigare gli effetti del riscaldamento globale.

Il fondo rappresenta un importante impegno da parte di Microsoft nel promuovere l’innovazione verde e sostenibile, contribuendo così a raggiungere gli obiettivi di sostenibilità e a svolgere un ruolo significativo nella lotta contro il cambiamento climatico. Tra gli obiettivi principali del Microsoft Climate Innovation Fund, il finanziamento di progetti che sviluppano soluzioni tecnologiche per l’energia pulita, la gestione sostenibile delle risorse naturali, la mobilità a basse emissioni di carbonio e molte altre sfide legate all’ambiente.

Microsoft Climate Innovation Fund si concentra su innovazioni tecnologiche in settori chiave come l’energia rinnovabile, l’efficienza energetica, l’agricoltura sostenibile e l’Internet delle cose e mette a disposizione finanziamenti, mentorship e risorse per aiutare queste iniziative a crescere e avere un impatto reale sulle sfide climatiche globali. Inoltre, attraverso questo progetto, Microsoft abilita collaborazione tra aziende, istituzioni accademiche ed NGO per creare un ecosistema di innovazione e sostenibilità.

Come saranno i datacenter del futuro

Ma Microsoft guarda già al futuro. Per raggiungere gli obiettivi di sostenibilità in termini di emissioni e consumo di acqua e al contempo rispondere alla domanda crescente di server più veloci e potenti, i team di ricerca e ingegneria di Microsoft stanno lavorando ai datacenter del futuro. Il ritmo del cambiamento, infatti, sarà molto più veloce che in passato: reti più efficienti consentiranno applicazioni di intelligenza artificiale su larga scala e la capacità di trasferire ingenti quantità di dati.

Questi datacenter veloci ed efficienti saranno resi possibili grazie a innovazioni come il raffreddamento a liquido e, per esempio, al loro posizionamento sott’acqua. Queste tecnologie consentono di avere server più compatti e aprono la porta a nuove architetture software e hardware ottimizzate per applicazioni di intelligenza artificiale ad alta potenza e a bassa latenza. Microsoft ha già condotto delle sperimentazioni sui datacenter sottomarini per esempio. Si tratta di Project Natick progetto di ricerca che ha visto l’installazione di datacenter sottomarini, prima in California e poi al largo della Scozia, vicino alle Isole Orcadi, per sfruttare le potenzialità del mare come ambiente di raffreddamento e ridurre l’impatto ambientale dei datacenter tradizionali. In questo progetto, i datacenter sono stati alloggiati in contenitori sottomarini sigillati e raffreddati dall’acqua circostante.

Il progetto ha avuto lo scopo di esplorare nuove modalità di realizzazione dei datacenter per rispondere alla crescente domanda di capacità di calcolo e gestire meglio le sfide legate alla sostenibilità ambientale.

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