Принцип: осведомленность о углероде
Содержимое этого видео по-прежнему допустимо, но основные цифры могут отличаться из-за принципа перемечения принципов Green Software Foundation.
Осведомленность о углероде
Электроэнергия производится по-разному. В различных местах и времени электроэнергия производится с использованием различных источников с различными выбросами углерода. Некоторые источники, например ветер, солнце или вода, являются чистыми и возобновляемыми, без углеродных выбросов. Другие источники ископаемого топлива выдают различные объемы углерода для производства электроэнергии. Например, газовые электростанции производят меньше углерода, чем угольные.
Интенсивность углерода
Интенсивность углерода электроэнергии является мерой того, сколько выбросов углерода (COFxeq) производится на киловатт часов электроэнергии, потребляемой электроэнергией.
Стандартная единица интенсивности углерода — gCO₂eq/kWhграммы углерода на киловатт-час.
Если компьютер был подключен непосредственно к гидроэлектростанции, то электроэнергия, потребляемая им, будет иметь углеродную интенсивность zero gCO₂eq/kWh. Гидроэлектростанция не производит углеродных выбросов для выработки электричества. Большинство пользователей не могут подключиться к гидроэлектростанции напрямую. Они подключаются к энергосети, куда электроэнергия поступает из различных источников с разными углеродными выбросами. Поэтому при подключении к сетке интенсивность углерода обычно больше нуля.
Вариативность углеродной интенсивности
Углеродная интенсивность изменяется по расположению, так как в некоторых регионах есть энергетическая смесь, содержащая более чистые источники энергии, чем другие.
Углеродная интенсивность также изменяется с течением времени из-за изменчивого характера возобновляемых источников энергии. Например, когда это облачная или ветер не дует, интенсивность углерода увеличивается, потому что больше электроэнергии в вашем смешивании происходит из источников, которые генерируют углерод.
Спрос на электричество меняется в течение дня, и это тоже необходимо учитывать. Некоторые поставщики могут легко управлять производительностью. Например, угольная электростанция может сжигать меньше угля. Некоторые из этих поставок не могут легко контролировать мощность, которую она производит; Например, ветряная ферма не может контролировать, сколько ветра ударов, и она может только выбросить (сворачивание) электроэнергии, которая была сделана по сути бесплатно.
Как побочный продукт того, как энергетические рынки работают, так как спрос на электроэнергию падает, как правило, высокоизлучающие источники топлива ископаемого топлива масштабируются в первую очередь, с возобновляемыми источниками возобновляемых источников энергии масштабируются в последний раз.
Уменьшение объема электроэнергии, потребляемой в ваших приложениях, может снизить интенсивность углерода в энергопотреблении локальной сетки.
Углеродная интенсивность
Как правило, маргинальная электростанция — это система, которая может быстро реагировать на изменения спроса на электроэнергию, например газовую турбину.
Если вы потребляете больше энергии, эта энергия исходит от маргинальной электростанции. Однако это не может быть ветряная турбина или солнечные клетки, так как вы не можете командовать им, чтобы производить больше.
Эта электростанция может контролировать энергию, которую она выводит. Возобновляемые источники энергии не могут контролировать солнце или ветер, поэтому маргинальные электростанции часто питаются ископаемыми топливом.
Маргинальный завод выдает углерод, и в любой момент у нас есть углеродная интенсивность энергетического смешивания в сетке и интенсивность энергии, которая должна быть доставлена в интернет для удовлетворения нового спроса. Это называется предельной углеродоемкостью.
Ископаемое топливо электростанций редко достигает нуля; они имеют минимальный порог функционирования. Некоторые не масштабируются и считаются согласованной базовой нагрузкой. Из-за этого мы иногда можем достичь неразумного сценария, где мы бросаем (сворачивать) возобновляемые источники энергии, созданные для бесплатного использования энергии из электростанций ископаемого топлива, сделанных с топливом, которое стоит денег.
Если новая нагрузка будет выполнена с поставкой из возобновляемых источников, которые в противном случае были бы сокращены, то маргинальная интенсивность углерода .zero gCO₂eq/kWh
Есть моменты, когда маргинальная интенсивность углерода электроэнергии zero gCO₂eq/kWh. Тогда выполнение вычислений в это время не приводит к углеродным выбросам в результате потребления электроэнергии.
Перемещение нагрузок
В настоящее время мало в способах хранения или буферизации в системах электросети. Как правило, электричество производится в соответствии со спросом. Если возобновляемые источники создают больше энергии, чем требуется для поддержки спроса, и все хранилища энергии заполнены, мы выбрасываем эту чистую энергию. Одним из решений является смена рабочих нагрузок в места и места с более возобновляемыми источниками энергии, концепция, называемая сдвигом спроса.
Если вы можете быть гибким с тем, когда и где выполняется рабочая нагрузка, вы можете использовать электроэнергию, когда интенсивность углерода меньше и приостанавливается, когда интенсивность углерода высока. Например, обучение модели машинного обучения в другое время или в регионе с гораздо более низкой интенсивностью углерода.
В таких исследованиях, как положить фигуру COFX на часть вычислений , показали, что эти действия могут снизить выбросы углерода до 45% до 99%, в зависимости от количества возобновляемых источников энергии сетки.
Ознакомьтесь с конечным приложением, определите возможности гибкой работы в отношении рабочих нагрузок и используйте углеродную интенсивность электроэнергии, чтобы сигнализировать о том, когда или если выполнять эти рабочие нагрузки.
Расчет углеродной интенсивности
Существуют службы, которые позволяют в реальном времени получать данные о текущей углеродной интенсивности различных энергосетей. Некоторые из них позволяют оценить будущую углеродоемкость; некоторые рассчитывают углеродоемкость при увеличении спроса.
API углеродной интенсивности: бесплатный ресурс для данных о углеродной интенсивности в Великобритании
PowerMap: Бесплатный для использования некоммерциальной отдельной страны или региона, решения premium для коммерческого и многостраничного доступа к регионам
WattTime: бесплатный для одного региона сетки, решения класса Premium для мультисети и маргинальных выбросов в режиме реального времени
Смена спроса — это стратегия перемещения вычислительных ресурсов в регионы или времена, когда интенсивность углерода меньше, или, говоря еще одним способом, когда поставки возобновляемых электроэнергий высоки.
Формирование нагрузок — это похожая стратегия, но, вместо того, чтобы переносить нагрузки в другой регион или время, мы формируем нагрузки в зависимости от существующей подачи энергии.
Если возобновляемые источники энергии высоки, увеличьте спрос (сделайте больше в ваших приложениях); Если предложение низкое, уменьшите спрос (меньше в приложениях).
Отличный пример этой концепции — программное обеспечение для видеоконференций. Вместо того, чтобы постоянно выполнять потоковую передачу по максимальному качеству, они часто формируют спрос, уменьшая качество видео для определения приоритета звука.
Еще один пример — TCP/IP. Скорость передачи увеличивается в ответ на то, сколько данных можно передавать по проводу.
Третий пример — это прогрессивное улучшение в Интернете. Веб-интерфейс улучшается в зависимости от ресурсов и пропускной способности устройства конечного пользователя.
Учет углеродных выбросов и эффективность с точки зрения углеродных выбросов
Эффективность с точки зрения углеродных выбросов может быть прозрачной для конечного пользователя. Вы можете быть более эффективным на каждом уровне при преобразовании углерода в полезные функциональные возможности, сохраняя взаимодействие с пользователем одинаково.
Но в какой-то момент повышения такой эффективности будет недостаточно. Если углеродный след приложения в данный момент слишком велик, мы можем изменить пользовательский опыт для дальнейшего снижения выбросов. Если пользователь замечает, что приложение работает по-другому, значит, приложение учитывает углеродные выбросы.
Спрос на формирование приложений с поддержкой углерода — это все о углеродном предложении. Когда затраты на углерод для запуска приложения становятся высокими, формирует спрос на соответствие углеродного предложения. Это может происходить автоматически или по команде пользователя.
Формирование нагрузок связано с более широкой концепцией устойчивости, которая позволяет сокращать потребление. Мы можем достичь многого, став более эффективным с ресурсами, но нам нужно использовать меньше в какой-то момент. Как устойчивые инженеры программного обеспечения, чтобы быть углеродо эффективным означает, что, когда интенсивность углерода высока, вместо перемещений спроса вычислений, мы рекомендуем отменить его, тем самым уменьшая требования нашего приложения к ожиданиям наших конечных пользователей.
Экорежимы
Экорежимы часто используются в жизни: например, в автомобилях или стиральных машинах. При включении этого параметра производительность меняется, чтобы оборудование потребляло меньше ресурсов (бензина или электричества) для выполнения той же задачи. Это не стоимость (в противном случае мы всегда будем выбирать эко-режимы), поэтому мы делаем компромиссы. Из-за этих компромиссов экорежим почти всегда предоставляется пользователю в качестве варианта, и пользователь сам решает, согласен ли он на эти компромиссы.
Приложения программного обеспечения также могут иметь экологические режимы, которые, когда они задействованы, могут изменить поведение приложения потенциально двумя способами:
Аналитика: предоставление пользователям сведений о принятии обоснованных решений.
Автоматически: приложение автоматически принимает более агрессивные решения по сокращению выбросов углерода.