Principe: Koolstofbewustzijn
De inhoud van deze video is nog steeds geldig, maar de principenummers kunnen verschillen als gevolg van de hernummering van het principe van de Green Software Foundation.
Koolstofbewustzijn
Niet alle elektriciteit wordt op dezelfde manier geproduceerd. In verschillende locaties en tijden wordt elektriciteit gemaakt met behulp van verschillende bronnen met verschillende koolstofuitstoot. Sommige bronnen, zoals wind, zonne-energie of waterkracht, zijn schone, hernieuwbare bronnen die geen koolstof uitstoten. Andere fossiele brandstofbronnen stoten verschillende hoeveelheden koolstof uit om elektriciteit te produceren. Gasverbrandingscentrales geven bijvoorbeeld minder koolstof uit dan kolenverbrandingscentrales.
Koolstofgehalte
Het koolstofgehalte van elektriciteit is een meting van het aantal koolstofuitstoots (COHDEQ) per kilowatt-uur aan verbruikte elektriciteit.
De standaardeenheid van koolstofgehalte is gCO₂eq/kWh, of gram koolstof per kilowattuur.
Als uw computer rechtstreeks in een waterkrachtcentrale was aangesloten, zou de verbruikte elektriciteit een koolstofgehalte zero gCO₂eq/kWhhebben. Een waterkrachtcentrale verzendt geen koolstof om die elektriciteit te produceren. De meeste mensen kunnen niet rechtstreeks aansluiten op waterkrachtcentrales. In plaats daarvan worden ze aangesloten op elektriciteitsnetten die worden geleverd met elektriciteit uit een combinatie van bronnen die verschillende hoeveelheden koolstof produceren. Daarom is uw koolstofgehalte bij het aansluiten van een raster meestal groter dan nul.
Variabiliteit van koolstofgehalte
Koolstofgehalte verandert per locatie, omdat sommige regio's een energiemix hebben die meer schone energiebronnen bevat dan andere.
Het koolstofgehalte verandert ook in de loop van de tijd vanwege de variabele aard van hernieuwbare energie. Als het bijvoorbeeld bewolkt is of de wind niet blaast, neemt het koolstofgehalte toe omdat meer elektriciteit in uw mix afkomstig is van bronnen die koolstof uitstoten.
De vraag naar elektriciteit varieert gedurende de dag en de vraag moet voldoen aan de vraag. Een deel van die voeding kan eenvoudig de energie regelen die het produceert; Een kolencentrale kan bijvoorbeeld minder kolen verbranden. Een deel van die voeding kan niet eenvoudig de energie regelen die het produceert; Een windmolenpark kan bijvoorbeeld niet bepalen hoeveel de wind waait en kan alleen elektriciteit weggooien die in wezen gratis is gemaakt.
Als bijproduct van de manier waarop de energiemarkten werken, wordt de vraag naar elektriciteit gewoonlijk teruggeschaald, terwijl de vraag naar elektriciteit afneemt, de hooguitstotende fossiele brandstofbronnen van energie eerst teruggeschaald, waarbij hernieuwbare energiebronnen het laatst teruggeschaald zijn.
Door de hoeveelheid verbruikte elektriciteit in uw toepassingen te verminderen, kan het koolstofgehalte in de energiemix van het lokale netwerk worden verlaagd.
Marginal koolstofgehalte
Normaal gesproken is een marginale elektriciteitscentrale een systeem dat snel kan reageren op veranderingen in de vraag naar elektriciteit, zoals een gasturbine.
Als u meer energie verbruikt, komt die energie uit de marginale energiecentrale. Het kan echter geen windturbine of zonnecellen zijn, omdat u ze niet kunt opdracht geven om meer te produceren.
Die energiecentrale kan de energie regelen die het produceert. Hernieuwbare energie kan de zon of de wind niet beheersen, dus marginale energiecentrales worden vaak aangedreven door fossiele brandstoffen.
De marginale installatie verzendt koolstof uit en op elk moment hebben we het koolstofgehalte van de energiemix in het raster en het koolstofgehalte van de energie die online moet worden gebracht om aan nieuwe vraag te voldoen. Dat wordt het marginale koolstofgehalte genoemd.
Fossiele energiecentrales bereiken zelden nul; ze hebben een minimale drempelwaarde voor functioneren. Sommigen worden niet geschaald en worden beschouwd als een consistente, altijd-op-basisbelasting. Daarom kunnen we soms het onredelijke scenario bereiken waarin we hernieuwbare energie weggooien (beperk) die gratis is gemaakt om energie te verbruiken van fossiele energiecentrales die zijn gemaakt met een brandstof die geld kost.
Als een nieuwe belasting zou worden bereikt met levering van een hernieuwbare bron die anders zou zijn beperkt, dan is zero gCO₂eq/kWhhet marginale koolstofgehalte .
Er zijn momenten waarop het marginale koolstofgehalte van elektriciteit is zero gCO₂eq/kWh. Het uitvoeren van rekenkracht tijdens deze tijden resulteert in geen koolstof die wordt gegenereerd uit het elektriciteitsverbruik.
Verschuiving van de vraag
Er is momenteel weinig in de manier van opslag of buffering in elektrische rastersystemen. Meestal wordt elektriciteit geproduceerd, zodat het aanbod altijd voldoet aan de vraag. Als er meer energie wordt gegenereerd op basis van hernieuwbare energie dan nodig is om de vraag te ondersteunen en al onze opslagopties vol zijn, beperken we die schone energie (weggooien). Eén oplossing is het verplaatsen van workloads naar tijden en locaties met meer hernieuwbare energielevering, een concept dat vraagverschuift.
Als u flexibel kunt zijn met wanneer en waar u workloads uitvoert, kunt u elektriciteit verbruiken wanneer het koolstofgehalte kleiner is en pauzeert wanneer het koolstofgehalte hoog is. Bijvoorbeeld het trainen van een machine learning-model op een ander tijdstip of in een regio met een veel lager koolstofgehalte.
Studies zoals het plaatsen van een COHD-figuur op een deel van de berekening hebben aangetoond dat deze acties de koolstofuitstoot kunnen verminderen tot 45% tot 99%, afhankelijk van het aantal hernieuwbare energiebronnen dat het net aangeeft.
Bekijk uw toepassing end-to-end, identificeer mogelijkheden om flexibel te zijn met betrekking tot workloads en gebruik het koolstofgehalte van elektriciteit om aan te geven wanneer of als deze workloads moeten worden uitgevoerd.
Koolstofgehalte berekenen
Met verschillende services kunt u realtime gegevens verkrijgen met betrekking tot het huidige koolstofgehalte van verschillende elektriciteitsnetten. Sommige bieden schattingen van het toekomstige koolstofgehalte en sommige geven het marginale koolstofgehalte.
Koolstofgehalte-API: Gratis resource voor gegevens over koolstofgehalte in het Verenigd Koninkrijk
ElectricityMap: Gratis voor niet-commercieel gebruik van één land/regio, premium-oplossingen voor commerciële en toegang tot meerdere landen/regio's
WattTime: Gratis voor één rasterregio, premium-oplossingen voor multiraster en realtime marginale emissies
Verschuiving van de vraag is de strategie voor het verplaatsen van rekenkracht naar regio's of tijden waarin het koolstofgehalte kleiner is, of, om het op een andere manier te doen, wanneer de levering van hernieuwbare elektriciteit hoog is.
Het vormgeven van de vraag is een vergelijkbare strategie, maar in plaats van de vraag naar een andere regio of tijd te verplaatsen, vormen we onze vraag zo dat deze overeenkomt met het bestaande aanbod.
Als het aanbod van hernieuwbare energie hoog is, verhoogt u de vraag (doe meer in uw toepassingen); als het aanbod laag is, verlaagt u de vraag (doe minder in uw toepassingen).
Een goed voorbeeld van dit concept is software voor videovergaderingen. In plaats van voortdurend te streamen op de hoogst mogelijke kwaliteit, vormen ze vaak de vraag door de videokwaliteit te verminderen om prioriteit te geven aan audio.
Een ander voorbeeld is TCP/IP. De overdrachtssnelheid neemt toe als reactie op hoeveel gegevens via de kabel kunnen worden uitgezonden.
Een derde voorbeeld is een progressieve verbetering van het web. De webervaring verbetert, afhankelijk van de resources en bandbreedte van het apparaat van de eindgebruiker.
Koolstofbewust versus koolstofefficiënt
Koolstofefficiëntie kan transparant zijn voor de eindgebruiker. U kunt efficiënter zijn op elk niveau bij het converteren van koolstof naar nuttige functionaliteit, terwijl de gebruikerservaring hetzelfde blijft.
Maar op een bepaald moment is transparanter koolstofefficiënter niet genoeg. Als de koolstofkosten voor het uitvoeren van een toepassing op dit moment te hoog zijn, kunnen we de gebruikerservaring wijzigen om de koolstofuitstoot verder te verminderen. Op het moment dat de gebruiker zich bewust is dat de toepassing anders wordt uitgevoerd, wordt deze een koolstofbewuste toepassing.
De vraag naar koolstofbewuste toepassingen draait allemaal om de koolstoftoevoer. Wanneer de koolstofkosten voor het uitvoeren van uw toepassing hoog worden, kunt u de vraag vormgeven zodat deze overeenkomt met het koolstofaanbod. Dit kan automatisch gebeuren of de gebruiker kan een keuze maken.
De vraagvorming is gerelateerd aan een breder concept in duurzaamheid, namelijk om het verbruik te verminderen. We kunnen veel bereiken door efficiënter te worden met resources, maar we moeten op een bepaald moment minder verbruiken. Als duurzame softwaretechnici, koolstofefficiënt zijn, betekent dit dat wanneer het koolstofgehalte hoog is, in plaats van vraagverschuifende rekenkracht, we overwegen het te annuleren, waardoor de eisen van onze toepassing aan de verwachtingen van eindgebruikers worden verminderd.
Ecomodi
Ecomodi worden vaak gebruikt in het leven; bijvoorbeeld in auto's of wasmachines. Wanneer de functie is ingeschakeld, veranderen de prestaties naarmate ze minder resources (gas/elektriciteit) verbruiken om dezelfde taak uit te voeren. Het is niet kostenvrij (anders kiezen we altijd ecomodi), dus maken we compromissen. Omdat het een compromis is, worden ecomodi bijna altijd aan een gebruiker aangeboden als een keuze, en de gebruiker besluit of ze ermee willen gaan en de compromissen willen accepteren.
Softwaretoepassingen kunnen ook ecomodi hebben, die, wanneer ze betrokken zijn, het gedrag van toepassingen op twee manieren wijzigen:
Informatie: gebruikers informatie geven om weloverwogen beslissingen te nemen.
Automatisch: De toepassing neemt automatisch agressievere beslissingen om koolstofemissies te verminderen.