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. Een aantal grondstoffen zoals wind, zonne-energie en waterkracht zijn schone, hernieuwbare grondstoffen die geen koolstof uitstoten. Andere fossiele brandstofbronnen stoten verschillende hoeveelheden koolstof uit om elektriciteit te produceren. Gasgestookte energiecentrales stoten bijvoorbeeld minder koolstof uit dan centrales die op steenkool worden gestookt.
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 stoot helemaal geen koolstof uit om diezelfde elektriciteit te produceren. Maar de meeste mensen kunnen hun stekker niet rechtstreeks in een waterkrachtcentrale steken. In plaats daarvan gebruiken ze stopcontacten die zijn aangesloten op een elektriciteitsnet waarvan de elektriciteit afkomstig is van een combinatie van grondstoffen die elk hun eigen hoeveelheid koolstof uitstoten. Daarom is uw koolstofgehalte bij het aansluiten van een raster meestal groter dan nul.
De variabiliteit van het koolstofgehalte
Koolstofgehalte verandert per locatie, omdat sommige regio's een energiemix hebben die meer schone energiebronnen bevat dan andere.
Ook verandert het koolstofgehalte na verloop van 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. Voor een deel van dat aanbod kan eenvoudig worden bepaald hoeveel vermogen er wordt geproduceerd: een kolengestookte energiecentrale kan bijvoorbeeld besluiten om minder kolen te stoken. 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.
Marginaal 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.
De vraag verplaatsen
Er is momenteel weinig in de manier van opslag of buffering in elektrische rastersystemen. Doorgaans wordt elektriciteit zodanig geproduceerd dat het aanbod altijd aan de vraag voldoet. 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.
Het koolstofgehalte berekenen
U kunt verschillende services gebruiken om realtimegegevens over het huidige koolstofgehalte van verschillende elektriciteitsnetten te krijgen. 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.
De vraag aanpassen is een vergelijkbare strategie, maar in plaats van de vraag naar een andere regio of een ander tijdstip te verplaatsen, passen we onze vraag aan het bestaande aanbod aan.
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 progressieve uitbreiding op internet. De webervaring verbetert, afhankelijk van de resources en bandbreedte van het apparaat van de eindgebruiker.
Het verschil tussen koolstofbewuste en koolstofefficiënte apparaten
Koolstofefficiëntie kan transparant aan de eindgebruiker worden getoond. 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 het niet meer voldoende om alleen maar transparant te zijn in de manier waarop u koolstofefficiënter probeert te werken. Als de koolstofkosten voor het uitvoeren van een toepassing op dit moment te hoog zijn, kunnen we de gebruikerservaring aanpassen om de koolstofuitstoot nog verder te beperken. Op het moment dat gebruikers zich realiseren dat de toepassing anders werkt, is er sprake van 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 worden toegepast, maar de gebruiker kan ook zelf kiezen.
De vraag aanpassen heeft met een breder duurzaamheidsconcept te maken, namelijk het verlagen van het verbruik. 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 deze apparaten worden ingeschakeld, veranderen de prestaties omdat ze minder grondstoffen (gas/elektriciteit) gebruiken om dezelfde taak uit te voeren. Het is niet kostenvrij (anders kiezen we altijd ecomodi), dus maken we compromissen. Omdat ecomodi enkele nadelen kennen, krijgen gebruikers ze vrijwel altijd als een keuze aangeboden. Gebruikers bepalen vervolgens zelf of ze deze modi willen gebruiken en of ze de nadelen voor lief nemen.
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.