Princip: Povědomí o emisích uhlíku
Obsah tohoto videa je stále platný, ale základní čísla se můžou lišit v důsledku principu přečíslování Green Software Foundation.
Povědomí o emisích uhlíku
Ne všechna elektřina se vyrábí stejným způsobem. V různých lokalitách a časech se elektřina vyrábí pomocí různých zdrojů s různými emisemi uhlíku. Některé zdroje, jako je například vítr, slunce nebo voda, představují čisté a obnovitelné zdroje, které neprodukují žádný uhlík. Ostatní zdroje fosilních paliv generují různé množství uhlíku pro výrobu elektřiny. Například elektrárny spalující plyn produkují méně uhlíku než elektrárny spalující uhlí.
Intenzita emisí uhlíku
Intenzita emisí uhlíku na elektřinu je měřítkem toho, kolik emisí uhlíku se vyrábí na kilowatthodinu spotřebované elektřiny.
Standardní jednotka intenzity emisí uhlíku je gCO₂eq/kWh, nebo gramy uhlíku na kilowatthodinu.
Pokud byl váš počítač připojen přímo do hydroelektrárna, pak spotřebovaná elektřina by měla intenzitu emisí uhlíku zero gCO₂eq/kWh. Hydroelektrárna neprodukuje při výrobě elektřiny žádný uhlík. Jen málokdo se ale může přímo připojit k hydroelektrárně. Místo toho se připojujeme k rozvodným sítím, jejichž elektřina pochází z mixu zdrojů, které produkují různé objemy uhlíku. Proto při zapojení do mřížky je intenzita emisí uhlíku obvykle větší než nula.
Variabilita intenzity emisí uhlíku
Intenzita emisí uhlíku se mění podle umístění, protože některé oblasti mají energetický mix obsahující více čistých zdrojů energie než jiné.
Intenzita emisí uhlíku se také mění v čase v důsledku proměnlivé povahy obnovitelných zdrojů energie. Například když je zatažená nebo vítr nefouká, intenzita emisí uhlíku se zvyšuje, protože více elektřiny ve vašem mixu pochází ze zdrojů, které generují uhlík.
Poptávka po elektřině se v průběhu dne liší a nabídka musí splňovat danou poptávku. U části této nabídky lze produkovanou energii snadno řídit: například uhelná elektrárna může spalovat méně uhlí. Některé z těchto dodávek nemohou snadno ovládat výkon, který vytváří; Například větrná farma nemůže řídit, kolik větru fouká, a může hodit pouze (zkrácenou) elektřinu, která byla vyrobena v podstatě zdarma.
Jako vedlejší produkt způsobu, jakým trhy s energií pracují, protože poptávka po elektřině obvykle klesá, jsou zdroje energie s vysokým objemem fosilních paliv nejprve škálovány zpět, přičemž obnovitelné zdroje se zvětšují jako poslední.
Snížení množství elektřiny spotřebované ve vašich aplikacích může snížit intenzitu emisí uhlíku v energetickém mixu místní sítě.
Navýšená intenzita emisí uhlíku
Mezní elektrárna je obvykle systém, který může rychle reagovat na změny poptávky po elektřině, jako je plynová turbína.
Pokud spotřebováváte více energie, tato energie pochází z mezní elektrárny. Nemůže to ale být větrná turbína ani solární buňky, protože jim nemůžete přikázali, aby vytvářely více.
Tato elektrárna může řídit energii, kterou vypíše. Obnovitelné zdroje nemohou ovládat slunce ani vítr, takže mezní elektrárny jsou často poháněny fosilními palivy.
Mezní rostlina generuje uhlík, a v každém okamžiku máme intenzitu emisí uhlíku energetického mixu v mřížce a intenzitu emisí uhlíku energie, která by musela být přenesena do online režimu, abychom splnili novou poptávku. Tomu se říká mezní intenzita emisí uhlíku.
Fosilní elektrárny zřídka dosáhnou nuly; mají minimální funkční prahovou hodnotu. Některé nejsou škálované a považují se za konzistentní, vždy založené zatížení. Z tohoto důvodu můžeme někdy dosáhnout nerozumného scénáře, kdy jsme vyhodili (zkrácenou) obnovitelnou energii vytvořenou zdarma ke spotřebě energie z fosilních paliv vyrobených s palivem, které stojí peníze.
Pokud by nové zatížení bylo dosaženo dodávky z obnovitelného zdroje, který by jinak byl omezen, pak je mezní intenzita zero gCO₂eq/kWhemisí uhlíku .
Existují chvíle, kdy je zero gCO₂eq/kWhmezní intenzita emisí uhlíku elektřiny . Spuštění výpočetních prostředků během těchto dob vede k tomu, že se z spotřeby elektřiny nevysílají žádné emise uhlíku.
Posuny poptávky
V současné době není v cestě skladování nebo ukládání do vyrovnávací paměti v elektrických rozvodných systémech. Elektřina se typicky vyrábí tak, aby nabídka vždy odpovídala poptávce. Pokud se z obnovitelných zdrojů generuje více energie, než je potřeba k podpoře poptávky, a všechny naše možnosti úložiště jsou plné, omezíme (vyhodíme) tuto čistou energii. Jedním z řešení je přesun úloh na časy a místa s více obnovitelnými zdroji energie, koncept označovaný jako posun poptávky.
Pokud můžete být flexibilní s tím, kdy a kde spouštíte úlohy, můžete spotřebovat elektřinu, když je intenzita emisí uhlíku menší a pozastaví se, když je intenzita emisí uhlíku vysoká. Například trénování modelu strojového učení v jiném čase nebo v oblasti s mnohem nižší intenzitou emisí uhlíku.
Studie, jako je uvedení obrázku COkódu na část výpočtů , ukázaly, že tyto akce mohou snížit emise uhlíku až o 45 % až 99 % v závislosti na počtu obnovitelných zdrojů energie sítě.
Podívejte se na vaši aplikaci na konci, identifikujte příležitosti pro flexibilitu týkající se úloh a použijte intenzitu emisí uhlíku elektřiny k signalizaci, kdy nebo jestli se mají tyto úlohy spouštět.
Výpočet intenzity emisí uhlíku
K dispozici je několik služeb, které vám umožní data o aktuální intenzitě emisí uhlíku v různých elektrických sítích zjišťovat v reálném čase. Některé poskytují odhad budoucí intenzity emisí uhlíku a některé poskytují mezní intenzitu emisí uhlíku.
Rozhraní API intenzity emisí uhlíku: Bezplatný zdroj pro údaje o intenzitě emisí uhlíku ve Velké Británii
ElectricityMap: Bezplatná pro neskuteční použití jedné země/oblasti, prémiová řešení pro komerční a více zemí/oblast přístupu
WattTime: Free for a single grid region, premium solutions for multi-grid, and real-time margin emissions
Posun poptávky je strategie přesunu výpočetních prostředků do oblastí nebo časů, kdy je intenzita emisí uhlíku menší, nebo pokud je nabídka obnovitelné elektřiny vysoká.
Formování poptávky je podobná strategie, ale místo posunů poptávky do jiné oblasti nebo času se snažíme formovat vlastní poptávku tak, aby odpovídala existují nabídce.
Pokud je nabídka energie z obnovitelných zdrojů vysoká, zvyšte poptávku (více v aplikacích); pokud je nabídka nízká, snižte poptávku (méně v aplikacích).
Skvělým příkladem tohoto konceptu je software pro videokonference. Místo neustálého streamování s nejvyšší možnou kvalitou často tvarují poptávku snížením kvality videa tak, aby upřednostňovala zvuk.
Dalším příkladem je protokol TCP/IP. Rychlost přenosu se zvyšuje v reakci na to, kolik dat lze vysílat přes drát.
Třetím příkladem je progresivní vylepšování webového prostředí. Webové prostředí se zlepšuje v závislosti na prostředcích a šířce pásma zařízení koncového uživatele.
Zvyšování povědomí o emisích uhlíku versus uhlíková efektivita
Uhlíková efektivita může být pro koncového uživatele neviditelná. Při převodu uhlíku na užitečnou funkčnost můžete být efektivnější na všech úrovních a zároveň zachovat uživatelské prostředí stejné.
Ale v určitém bodě se už uhlíková efektivita musí u uživatele projevit. Pokud je uhlíková náročnost aplikace v daném okamžiku příliš vysoká, můžeme změnit uživatelské prostředí s cílem ještě více snížit emise uhlíku. V této chvíli uživatel pozná, že aplikace běží jinak – můžeme říct, že se z ní stala aplikace zvyšující povědomí o emisích uhlíku.
Poptávka formování aplikací pracujících s uhlíkem se týká dodávek uhlíku. Když se uhlíkové náklady na provoz vaší aplikace změní na vysoké, tvarujte poptávku tak, aby odpovídala nabídce uhlíku. K tomu může dojít automaticky nebo na základě volby uživatele.
Formování poptávky souvisí s širším konceptem v oblasti trvalé udržitelnosti, kterým je snižování spotřeby. Toho můžeme dosáhnout tím, že se staneme efektivnějšími prostředky, ale v určitém okamžiku musíme spotřebovávat méně. Jako technici udržitelného softwaru, aby byli uhlíkově efektivní, znamená to, že když je intenzita emisí uhlíku vysoká, místo přechodu na poptávku, zvažme její zrušení, čímž snížíme požadavky naší aplikace na očekávání koncových uživatelů.
Ekorežimy
Eko-režimy se často používají v životě; například v autech nebo pračkách. Když je zapneme, výkon se změní, protože se při vykonávání stejné úlohy spotřebovává méně zdrojů (palivo/elektřina). Není to nákladově bezplatné (jinak bychom vždy zvolili eko-režimy), takže děláme kompromisy. A protože ekorežim skrývá určitou nevýhodu, téměř vždy se uživateli nabízí jako volba, kterou může přijmout – i se všemi kompromisy.
Softwarové aplikace můžou mít také ekologické režimy, které při zapojení mohou měnit chování aplikace dvěma způsoby:
Inteligentní funkce: Poskytování informací uživatelům, aby mohli provádět informovaná rozhodnutí.
Automaticky: Aplikace automaticky provádí agresivnější rozhodnutí ke snížení emisí uhlíku.