Quanto inquina il Cloud? Ecco perché l’opacità dei vendor non è più sostenibile - Agenda Digitale

emissioni di GHG

Quanto inquina il Cloud? Ecco perché l’opacità dei vendor non è più sostenibile

I principali fornitori di cloud competono per essere i più verdi, ma ad oggi, la sostenibilità ambientale è stata principalmente una tattica di marketing, dato che i vendor che non forniscono ai loro clienti i dati necessari per calcolare le proprie emissioni utilizzando il protocollo GHG. Un problema da risolvere

27 Set 2021
Giovanna Sissa

Università degli Studi di Genova, DITEN

I recenti eventi climatici estremi hanno riportato, in attesa della COP-26 che si terrà il prossimo autunno, l’attenzione ai cambiamenti climatici di origine antropica, alla responsabilità delle emissioni di Gas serra ed alla necessità di ridurle drasticamente e nel più breve tempo possibile. Tutte le attività umane e tutti i settori sono coinvolti in questa partita drammatica; nessun settore può tirarsi indietro o eludere il problema puntando il dito su settori più massicciamente coinvolti. La responsabilità del pianeta è globale e per questo è di tutti.

Ecco perché bisogna accendere i riflettori su un problema sempre più evidente legato alla mancanza di trasparenza dei cloud vendor, che non forniscono ai loro clienti nessuno dei dati richiesti per poter calcolare le emissioni di gas serra (GHG).

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Le emissioni GHG del cloud

I consumi di elettricità si traducono in emissioni di gas serra mediante un semplice calcolo: l’energia consumata viene moltiplicata per un fattore di emissione, espresso in gCO2eq/kWh, associato alla generazione di elettricità. Il fattore di conversione da energia elettrica a GHGs (GreenHouse Gases) dipende da quali fonti sono state utilizzate, se rinnovabili o meno. Le emissioni di GHGs sono fortemente dipendenti dalla distribuzione geografica delle apparecchiature installate, a causa della diversità delle miscele elettriche a seconda del paese e della loro intensità di carbonio

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Per calcolare le emissioni, oltre al fattore di conversione, è necessario conoscere i consumi elettrici.

E per diminuire le emissioni vanno diminuiti entrambe i fattori: i consumi di energia elettrica e il fattore di emissione.

Il settore ICT è responsabile globalmente del consumo di una enorme quantità di energia elettrica, in tutto il ciclo di vita. Il solo consumo di elettricità da parte dei Data center, ad esempio, è considerato da alcuni 200 terawatt hours (TWh) da altri fino 500 TWh. Anche la stima più bassa indica che i data centers consumano almeno il 1% dell’energia elettrica globale. Per questo, oltre a preoccuparsi di usare energia elettrica da fonti rinnovabili, va anche fatto uno sforzo supplementare per contenere i consumi di energia elettrica – diretti e indiretti- anche nel settore ICT.

Questa scomoda verità, che fino a qualche anno fa sembrava confinata in un ristretto ambito di ricerca Green IT, sta via via emergendo, anche a seguito di una nuova attenzione del mercato e dei finanziatori ai temi ambientali.

Ma chi conosce i consumi dei propri servizi ICT su Cloud pubblico e dunque è in grado di calcolare le emissioni da essi prodotte?

La Rendicontazione non finanziaria

Dal 2017 le grandi imprese quotate devono includere nel bilancio un report sulla propria impronta ambientale. Lo prevede il decreto legislativo 30 dicembre 2016, n. 254, che ha recepito la direttiva 2014/95/UE sulla comunicazione di informazioni di carattere non finanziario.

Il provvedimento prevede l’obbligo di presentare una dichiarazione individuale di carattere non finanziario per le imprese di interesse pubblico di grosse dimensioni e prevede, inoltre, che anche tutte le altre imprese non sottoposte all’obbligo possano presentare una dichiarazione in forma volontaria sugli ambiti indicati.

Il passaggio da un approccio di tipo volontario – tipico della Corporate Social Responsability, che a volte si traduceva solo in una operazione di marketing di facciata o green washing – a una prescrizione obbligatoria cambia molto i termini del discorso. Sempre di più gli investitori guardano, oltre che alla solidità finanziaria, anche agli altri aspetti della ESG (Environmental, Social, e Governance), i tre fattori fondamentali per verificare, misurare e sostenere l’impegno in termini di sostenibilità di una impresa o di una organizzazione. E quello ambientale è sempre più importante.

Il report deve contenere indicazioni circa l’utilizzo di risorse energetiche, l’impiego di risorse idriche, le emissioni di gas a effetto serra, oltre all’impatto presente e presumibile dei fattori di rischio ambientali e sanitari che contraddistinguono l’attività dell’impresa. Va dunque calcolata la propria “carbon footprint.

L’idea di fondo è che quanto più si è consapevoli delle proprie emissioni – attribuibili a un prodotto, a un’organizzazione o a un individuo – tanto più si possono costruire strategie per la loro riduzione e operare attivamente in tal senso.

Per il settore IT o per qualsiasi azienda che faccia dell’IT un elemento centrale della sua strategia, esempio come cliente di servizi in Cloud pubblici, sembra dunque iniziata un’era di nuove responsabilità e di nuove opportunità.

In realtà la questione è ben più complessa di come potrebbe sembrare e per capirlo dobbiamo fare un passo indietro.

Le emissioni dei Data Center on-premise

Nella gestione dei data center interna a un’organizzazione (on-premise) i team IT acquisiscono server fisici, dischi e dispositivi di rete dai fornitori e quindi li installano nei propri data center che possono essere costruiti e gestiti dall’azienda stessa, o in uno spazio ospitato (co-located) in strutture di grandi dimensioni.

Le applicazioni IT in esecuzione su hardware fisico hanno un footprint noto: l’attrezzatura è autonoma e può essere fatto risalire a un produttore; può così essere calcolato il costo ambientale incorporato dei componenti. Tutti gli elementi per calcolare l’impronta ambientale dei data center on-premise sono disponibili all’organizzazione stessa: dalle caratteristiche del data center, come alimentazione e raffreddamento, tutti i livelli possono essere monitorati. I Fattori di emissione per il mix di elettricità possono essere determinati.

In passato l’IT era gestito internamente gestito on-premise, prima del massiccio passaggio al cloud computing che ha trasferito su data center dei cloud vendor enormi carichi di lavoro.

Il Cloud computing e le sue emissioni

Un cloud vendor è un’organizzazione commerciale che costruisce e gestisce i servizi cloud. Questi sono venduti al pubblico e chiunque può diventarne un cliente; le risorse sono condivise tra tutti i clienti. Questo è anche noto come “multitenant”.

Questo cambiamento rispetto alla gestione on-premise non solo astrae la sottostante infrastruttura, ma di conseguenza astrae l’impatto ambientale causato da tali apparecchiature.

Il ricorso crescente al cloud ha consentito economie di scala impensabili in precedenza che stanno alla base del successo dello sviluppo digitale.

Per gestire l’offerta di ogni tipo di servizi sono state progettare architetture hw/sw evolutissime realizzate spesso nei data Center Hyperscale – vere cattedrali dell’ingegneria informatica – al cui sviluppo dobbiamo l’esplosione del successo digitale e la “tenuta” delle reti elettriche rispetto alla crescita della domanda.

I miglioramenti dell’efficienza nell’ultimo decennio hanno significato che l’utilizzo di energia del data center si è disaccoppiato (almeno in parte) dalla crescita dei carichi di lavoro IT. Gran parte di questo miglioramento dell’efficienza è stato attribuito alle innovazioni apportate da fornitori di cloud pubblici “hyperscale”, in cui viene ora implementata una grande porzione di nuovi carichi di lavoro IT.

Sull’effettivo disaccoppiamento – se davvero totale e se permanente anche in prospettiva – vi possono essere differenze di valutazione, anche notevoli. Differisce il peso attribuito ai miglioramenti dell’efficienza energetica e delle tecniche intelligenti di elaborazione, ovvero in che misura gli enormi progressi tecnologici, sia hardware che software, siano in grado di controbilanciare gli effetti dell’aumento dei volumi di traffico sui consumi energetici. Il punto su cui ogni stima o analisi concorda è che l’andamento della curva di crescita – di dispositivi, dati e traffico Internet – sia in accelerazione.

A di là delle differenze di valutazione sulla capacità delle soluzioni di efficienza energetica di tenere testa all’aumento di domanda tutte le valutazioni sono unanimi sul fatto che la distribuzione nel cloud sia significativamente più ecologica dei vecchi data center on premise.

Nonostante questo, va detto che – sia che l’utilizzo di energia del data center cresca in modo modesto o aumenti notevolmente – anche con il crescente utilizzo di rinnovabili nel settore tecnologico le emissioni dei data center e altri impatti ambientali associati devono essere contabilizzate.

Come sempre però quando una tecnologia nuova si adotta massicciamente per la prima volta ci sono sempre dei risvolti inaspettati – e il cloud computing non fa eccezione.

I principali fornitori di cloud competono per essere i più verdi, ma ad oggi, la sostenibilità ambientale è stata principalmente una tattica di marketing per i cloud vendor. Tutti i materiali di marketing suggeriscono che il passaggio al cloud può ridurre l’impatto ambientale dell’IT. In effetti, i grandi fornitori di cloud sono i maggiori acquirenti di energia rinnovabile, hanno i valori PUE più bassi e stanno innovando con apparecchiature efficienti e progettate su misura. Tuttavia, tutto ciò significa poco se i clienti dei cloud vendor non dispongono dei dati necessari per calcolare l’impronta ambientale dei propri servizi ospitati su cloud pubblico.

Protocollo GHG

Per rendicontare le emissioni di carbonio viene utilizzato il GHG Protocol [1]

Uno dei pilastri del protocollo GHG è il concetto di “scope”(categoria):

  • lo scope 1 conteggia le emissioni da fonti controllate direttamente dall’impresa;
  • lo scope 2 aggiunge le emissioni associate alla generazione di energia elettrica e delle altre fonti energetiche impiegate;
  • lo scope 3, somma ai precedenti le emissioni da altre attività, che sono conseguenza indiretta delle attività dell’impresa. In altre parole, nello scope 2 rientra l’acquisto di energia elettrica, mentre nello scope 3 rientra tutto ciò che un’impresa acquista (servizi esternalizzati compresi).

Quando un servizio IT viene messo in cloud è considerato esternalizzato: l’organizzazione non genera più direttamente emissioni in Scope 1 e non acquista energia nell’ambito dello Scope 2. Le emissioni del servizio IT in cloud passano a Scope 3.

Dove le norme nazionali in materia di rendicontazione richiedono la divulgazione delle statistiche sulle emissioni, solo emissioni di Scope 1 e Scope 2 sono obbligatorie.

Sul sito web del protocollo GHG possiamo trovare materiale di supporto come database gratuiti e commerciali. Le attività industriali sono ben coperte da molti database specifici del dominio (energia, trasporti, imballaggi, ecc.) [2].  Le cose sono diverse nel settore IT, dove dalla stessa documentazione si evince una minore maturità nell’effettuare queste valutazioni.

La guida al protocollo GHG per il settore ICT [3] nella sezione 4.5 fornisce un metodo di contabilizzazione per calcolo delle emissioni di GHG relative ai data center.

Rendicontazione dei client di cloud pubblico e rendicontazione dei vendor

Il risvolto inaspettato di una tecnologia nuova e della sua prima massiccia adozione è che l’avere spostato in Cloud pubblico infrastrutture, piattaforme, software – diventati servizi fruibili in remoto e in modo scalabile – ha creato una dipendenza da infrastrutture globali e private. I dati necessari per calcolare le proprie emissioni utilizzando il protocollo GHG sono accessibili solo ai fornitori di cloud e non ai clienti, che non dispongono di tali informazioni. Il passaggio al cloud rende dunque più difficile valutare l’impatto ambientale dei carichi di lavoro.

Una soluzione sarebbe che i fornitori cloud pubblicassero i dati richiesti dal Protocollo GHG in modo da consentire ai clienti di completare i propri calcoli. Ma per la maggior parte i dati sono considerati un segreto competitivo che è pesantemente custodito dai Cloud Vendor.

Sebbene i grandi fornitori di cloud siano tra i maggiori acquirenti di elettricità rinnovabile, i clienti non hanno accesso ai dati di cui hanno bisogno per completare le valutazioni delle emissioni nell’ambito della serra

Attualmente, le emissioni di Scope 3 sono segnalate solo volontariamente, e le emissioni sono aggregate nei report globali sulle emissioni dei grandi fornitori di cloud.

Come la rivista Nature ha evidenziato le emissioni del cloud computing rischiano così di rimanere nascoste nel cloud stesso [4].

Se fino ad ora questa asimmetria nel poter calcolare le emissioni di GHG – da parte dei vendor rispetto ai clienti – non è stata al centro dell’attenzione proprio a causa della non obbligatorietà della rendicontazione delle emissioni nello scope 3 del GH protocol, con una maggiore consapevolezza pubblica dei problemi dell’ambiente e con più imprese coperte da segnalazione obbligatoria, i fornitore cloud dovrebbero essere in grado di calcolare l’impronta ambientale del loro ambiente IT per i propri clienti, esattamente come se essi stessero eseguendo i servizi acquisiti su cloud pubblico on-premise.

La rendicontazione on-premise infatti è sempre stata possibile storicamente, secondo la guida del Protocollo GHG.

Tutti i fornitori cloud forniscono ai clienti l’accesso ai dettagli del loro utilizzo con i relativi costi. Suddividendo l’utilizzo ai fini della fatturazione, cloud vendor hanno dimostrato di poter eseguire in modo dettagliato la contabilità delle risorse per fatturare ai clienti a livello granulare. Dovrebbero quindi fare lo stesso per la ripartizione delle emissioni di gas serra.

Il problema sta nella mancanza di trasparenza verso i clienti. Nessuno dei dati richiesti per poter calcolare le emissioni di gas serra (GHG) di un’organizzazione è disponibile una volta che si spostano sul cloud.

I rapporti globali aggregati dei fornitori di cloud non forniscono i dati necessari per quantificare l’impronta ambientale [5]. Dati come l’efficienza nell’utilizzo dell’energia, i fattori di emissione e l’energia incorporata nelle apparecchiature non sono resi disponibile dai fornitori di cloud pubblico. Secondo David Mytton [5], in un recente articolo sul Journal of Cloud Computing, il metodo del Greenhouse Gas Protocol per la valutazione delle emissioni IT non funziona per gli ambienti cloud pubblici.

Inoltre, se un’organizzazione desidera mitigare le proprie emissioni, ad esempio attraverso compensazioni, l’unica opzione è fare affidamento sul fatto che sia il fornitore del cloud a farlo per essa. Alcune aziende hanno tentato di valutare l’impronta ambientale della loro piattaforma software in cloud [6].

Di fatto l’attenzione è stata sempre concentrata solo sul tipo di fonti utilizzate per produrre l’energia usata nei Data center. È giusto ed importante che i fornitori di servizi in cloud si sforzino sempre di più di usare realmente energie rinnovabili (e non crediti a compensazione), puntando a essere sempre di più carbon free. Ma questo non elimina comunque la necessità di ridurre quanto possibile i consumi energetici dei data center.

Scriveva qui recentemente Ernesto Damiani, a proposito della progettazione dei HPC [7], che la piattaforma di supercalcolo europea deve essere coerente con gli obiettivi di transizione verde dell’UE. L’attuale equazione energetica del supercalcolo, che genera una potenza di calcolo estremamente elevate in punti localizzati, ma assorbe una quantità altrettanto grande di energia, andrà profondamente rivista nei progetti EuroHPC. La potenza di calcolo può essere trasferita quando serve verso i bordi della rete, in modo da eseguire preelaborazioni che aumentano il valore da trasferire verso il cuore HPC. L’inferenza a due livelli del modello, che va fatta costantemente, diviene così un’attività molto meno energivora del suo addestramento centralizzato.

L’efficienza energetica di dispositivi e infrastrutture digitali è in continuo miglioramento. Comporta però un turnover alto dei dispositivi (smartphone, tablet, computer, televisori collegati, ma anche server o router) e questo invece non è per nulla positivo per l’ambiente perché oltre alla fase d’uso pesano la fase di produzione e smaltimento. Con la complessità e la scala di miniaturizzazione dei dispositivi aumenta anche la difficoltà nel riuso di componenti e nel riciclo dei materiali.

Architetture sempre più energivore e applicativi sviluppati senza considerare i consumi energetici in esecuzione come un parametro al pari di altri requisiti di qualità non sono la strada giusta. Del requisito software di sostenibilità by design abbiamo parlato di qui di recente [8].

Conclusioni

La rapidità crescente del cambiamento climatico e la necessità di limitare le emissioni di GHG in ogni settore pongono all’attualità il tema della rendicontazione non finanziaria.

Tutti i cloud vendor forniscono ai clienti l’accesso a report dettagliati sul loro utilizzo e sui costi associati. I fornitori di servizi cloud hanno dimostrato di poter eseguire una contabilità dettagliata delle risorse per fatturare ai clienti a livello granulare. Potrebbero quindi fare lo stesso per la ripartizione delle emissioni di GHG

Vari cloud vendor hanno dimostrato di avere i dati di base necessari per calcolare le emissioni di GHG perché hanno prodotto materiali di marketing contenenti confronti competitivi e/o dati aggregati nei rapporti annuali. In combinazione con i meccanismi di contabilità per la fatturazione, ciò dovrebbe consentire ai fornitori cloud di fornire ai clienti anche un rapporto sulle emissioni dei singoli clienti.

La misurazione dei consumi energetici – da cui discendono le emissioni di gas serra durante la fase d’uso – di un’applicazione IT in esecuzione quando ospitata in cloud resta invece di fatto non conoscibile. La trasparenza è necessaria per valutare l’impronta ambientale di qualsiasi prodotto o servizio. La mancanza di dati rende impossibile per i clienti cloud vendor rispettare i requisiti di reporting se desiderano includere le emissioni di Scope 3.

I cloud vendor dovrebbero rilasciare tutti i dati necessari per consentire ai clienti di completare i propri calcoli oppure eseguire tali calcoli per conto dei propri clienti.

Considerato quanto tendano ad essere riservati i Cloud Vendor, la prima opzione sembra improbabile, anche se fornirebbe informazioni e conoscenza ai clienti, favorendo la consapevolezza e la crescita di una cultura green.

Nella seconda opzione, che sembra più realistica, i fornitori cloud dovranno invece fornire i calcoli in modo conforme al protocollo GHG.

Qualcosa in questo senso sta muovendosi. All’inizio del 2020, Microsoft ha annunciato la disponibilità di un suo calcolatore di sostenibilità [9]. È uno strumento per i clienti cloud di Azure. È attualmente limitato ai clienti “Enterprise” ed è un add-on a un prodotto di reportistica commerciale, PowerBI, – non è disponibile per ogni cliente Azure.

Questo strumento potrebbe essere il catalizzatore necessario per incoraggiare gli altri a fare lo stesso. Anche se i dati sottostanti usati per fare i calcoli non sono disponibili, conoscere le emissioni finali è la cosa più importante.

I fornitori di cloud, fino ad oggi, hanno mantenuto i loro sforzi ambientali interni e vaghi. Con l’aumentare del rischio climatico, dati ambientali tempestivi diventeranno importanti quanto informazioni contabili accurate. I fornitori di cloud devono sviluppare calcolatori di sostenibilità a disposizione di tutti.

Il protocollo GHG non è adatto ai clienti per valutare le emissioni dei loro ambienti IT situati nel cloud pubblico perché le informazioni necessarie per calcolare le emissioni non sono fornite dai player di cloud.

Il protocollo GHG ipotizza la disponibilità di dati, che non sono disponibili per i clienti di Cloud pubblico.

Man mano che più carichi di lavoro si spostano nel cloud, più aziende desiderano dimostrare le proprie credenziali ambientali. Regole di contabilità finanziaria coerenti e trasparenti consentono alle aziende di essere analizzate e confrontate – ci si dovrebbe aspettare lo stesso per la rendicontazione ambientale.

Ed enormi potenzialità e opportunità per rendere l’IT Green potrebbero così aprirsi alle aziende [10].

Bibliografia

[1] The Greenhouse Gas Protocol: A Corporate Accounting and Reporting Standard (World Business Council for Sustainable Development and World Resources Institute, 2015); https://ghgprotocol.org/corporate-standard

[2] https://ghgprotocol.org/life-cycle-databases

[3] The Greenhouse Gas Protocol: ICT Sector Guidance built on the GHG Protocol Product Life Cycle Accounting and Reporting Standard (Global eSustainability Initiative, 2017) https://ghgprotocol.org/sites/default/files/GHGP-ICTSG%20-%20ALL%20Chapters.pdf

[4] D. Mytton Hiding greenhouse gas emissions in the cloud, Nature — July 2020

https://www.nature.com/articles/s41558-020-0837-6

[5] Mytton, D. Assessing the suitability of the Greenhouse Gas Protocol for calculation of emissions from public cloud computing workloads. J Cloud Comp 9, 45 (2020).

https://journalofcloudcomputing.springeropen.com/articles/10.1186/s13677-020-00185-8

[6] Evaluating the carbon footprint of a software platform hosted in the cloud

https://medium.com/teads-engineering/evaluating-the-carbon-footprint-of-a-software-platform-hosted-in-the-cloud-e716e14e060c

[7] Ernesto Damiani, EuroHPC, l’Ue insegue il supercomputing verde e “sovrano”: strategia e tasselli mancanti, Agenda Digitale, 3 Agosto 2021

https://www.agendadigitale.eu/infrastrutture/eurohpc-lue-insegue-il-supercomputing-verde-e-sovrano-strategia-e-tasselli-mancanti/

[8] Giovanna Sissa, Sostenibilità ICT requisito “by design”: così ci lavorano gli enti internazionali, Agenda Digitale, 20 Gennaio 2021

Sostenibilità ICT requisito “by design”: così ci lavorano gli enti internazionali

[9] https://appsource.microsoft.com/en-us/product/power-bi/coi-sustainability.sustainability_dashboard

[10] San Murugesan, Greening IT: Need & Opportunities Technical Report, Aug 2021

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