Zasada: Świadomość emisji dwutlenku węgla
Zawartość tego klipu wideo jest nadal prawidłowa, ale liczby podstawowe mogą się różnić ze względu na ponowne numerowanie zasady Green Software Foundation.
Świadomość emisji dwutlenku węgla
Energia elektryczna jest wytwarzana na różne sposoby. W różnych lokalizacjach i czasach energia elektryczna jest wytwarzana przy użyciu różnych źródeł z różnymi emisjami dwutlenku węgla. Niektóre źródła, takie jak wiatr, energia słoneczna lub energia wodna, są czystymi, odnawialnymi źródłami, które nie emitują węgla. Inne źródła paliw kopalnych emitują różne ilości węgla do wytwarzania energii elektrycznej. Na przykład elektrownie bazujące na spalaniu gazu emitują mniej dwutlenku węgla niż elektrownie, w których spalany jest węgiel.
Wskaźnik emisji dwutlenku węgla
Wskaźnik emisji dwutlenku węgla energii elektrycznej to miara liczby emisji dwutlenku węgla (CO ZEQ) generowanych na kilowat godzinę zużywanej energii elektrycznej.
Standardową jednostką wskaźnika emisji dwutlenku węgla jest gCO₂eq/kWh, lub gramy węgla na kilowat godzinę.
Gdyby komputer był podłączony bezpośrednio do elektrowni wodnej, zużycie energii elektrycznej miałoby wskaźnik emisji zero gCO₂eq/kWhdwutlenku węgla . Elektrownia wodna w procesie wytwarzania energii elektrycznej nie emituje dwutlenku węgla. Większość ludzi nie ma jednak możliwości podłączenia się bezpośrednio do elektrowni wodnych. Zamiast tego korzystają oni z energii elektrycznej dostarczanej z mieszanych źródeł, z których każde emituje różne ilości dwutlenku węgla. Dlatego w przypadku podłączenia do siatki wskaźnik emisji dwutlenku węgla jest zwykle większy niż zero.
Zmienność wskaźnika emisji dwutlenku węgla
Wskaźnik emisji dwutlenku węgla zmienia się według lokalizacji, ponieważ niektóre regiony mają mieszankę energetyczną zawierającą więcej czystych źródeł energii niż inne.
Wskaźnik emisji dwutlenku węgla zmienia się również w czasie ze względu na zmienny charakter energii odnawialnej. Na przykład, gdy jest pochmurny lub wiatr nie wieje, wskaźnik emisji dwutlenku węgla wzrasta, ponieważ więcej energii elektrycznej w miksie pochodzi ze źródeł, które emitują węgiel.
Zapotrzebowanie na energię elektryczną różni się w ciągu dnia, a podaż musi spełniać ten popyt. W przypadku niektórych źródeł można łatwo kontrolować wytwarzaną przez nie moc. Na przykład w elektrowni węglowej można ograniczyć spalanie węgla. Niektóre z tych dostaw nie mogą łatwo kontrolować mocy, jaką produkuje; na przykład farma wiatrowa nie może kontrolować, ile wieje wiatr, i może wyrzucić (ograniczyć) energię elektryczną, która została wykonana zasadniczo bezpłatnie.
Jako produkt uboczny sposobu działania rynków energii, ponieważ popyt na energię elektryczną spada, zwykle, wysoko emitowane źródła paliwa kopalnego energii są skalowane z powrotem z powrotem, a odnawialne źródła energii są skalowane z powrotem w zeszłym roku.
Zmniejszenie ilości energii elektrycznej zużywanej w aplikacjach może zmniejszyć wskaźnik emisji dwutlenku węgla w miksie energii lokalnej sieci.
Marginalny wskaźnik emisji dwutlenku węgla
Zazwyczaj marginalna elektrownia jest systemem, który może szybko reagować na zmiany zapotrzebowania na energię elektryczną, taką jak turbina gazowa.
Jeśli zużywasz więcej energii, ta energia pochodzi z marginalnej elektrowni. Jednak nie może być turbiną wiatrową lub ogniwami słonecznymi, ponieważ nie można dowodzić nimi, aby produkować więcej.
Ta elektrownia może kontrolować energię, którą generuje. Odnawialne źródła energii nie mogą kontrolować słońca lub wiatru, więc marginalne elektrownie są często zasilane przez paliwa kopalne.
Marginalna roślina emituje węgiel, a w każdej chwili mamy wskaźnik emisji dwutlenku węgla mieszanki energii w siatce i wskaźnik emisji dwutlenku węgla energii, który musiałby zostać przeniesiony do internetu, aby sprostać nowemu zapotrzebowaniu. Nazywa się to marginalnym wskaźnikem emisji dwutlenku węgla.
Elektrownie napędzane paliwem kopalnym rzadko osiągają zero; mają minimalny próg funkcjonowania. Niektóre nie są skalowane i są uważane za spójne, zawsze włączone obciążenie podstawowe. Z tego powodu czasami możemy osiągnąć nieuzasadniony scenariusz, w którym wyrzucamy (ograniczyć) energię odnawialną stworzoną bezpłatnie do zużywania energii z elektrowni paliw kopalnych wykonanych z paliwa, które kosztuje pieniądze.
Jeśli nowe obciążenie zostanie spełnione z dostawą ze źródła odnawialnej, które w przeciwnym razie zostałoby ograniczone, marginalny wskaźnik emisji dwutlenku węgla wynosi zero gCO₂eq/kWh.
Istnieją momenty, w których marginalny wskaźnik emisji dwutlenku węgla energii elektrycznej to zero gCO₂eq/kWh. Uruchamianie obliczeń w tych czasach nie powoduje emisji dwutlenku węgla z zużycia energii elektrycznej.
Przesuwanie popytu
Obecnie nie ma możliwości magazynowania lub buforowania w systemach sieci elektrycznych. Zwykle ilość wytwarzanej energii elektrycznej pokrywa zapotrzebowanie na nią. Jeśli większa ilość energii jest generowana z odnawialnych źródeł energii niż jest potrzebna do wsparcia popytu, a wszystkie nasze opcje magazynowania są pełne, ograniczamy (wyrzucamy), że czysta energia. Jednym z rozwiązań jest przeniesienie obciążeń do czasów i lokalizacji z większą ilością energii odnawialnej, pojęcie nazywane przesunięciem popytu.
Jeśli możesz elastycznie korzystać z tego, kiedy i gdzie uruchamiasz obciążenia, możesz zużywać energię elektryczną, gdy wskaźnik emisji dwutlenku węgla jest mniejszy i wstrzymuje się, gdy wskaźnik emisji dwutlenku węgla jest wysoki. Na przykład trenowanie modelu uczenia maszynowego w innym czasie lub w regionie o znacznie niższym wskaźniku emisji dwutlenku węgla.
Badania, takie jak wprowadzenie liczby CO ¢ na podstawie obliczeń wykazały, że działania te mogą zmniejszyć emisję dwutlenku węgla nawet o 45% do 99%, w zależności od liczby odnawialnych źródeł energii zasilającej sieć.
Spójrz na koniec aplikacji, zidentyfikuj możliwości elastyczne dotyczące obciążeń i użyj wskaźnika emisji dwutlenku węgla energii elektrycznej, aby zasygnalizować czas lub czas uruchamiania tych obciążeń.
Obliczanie wskaźnika emisji dwutlenku węgla
Niektóre usługi umożliwiają uzyskanie danych w czasie rzeczywistym dotyczących bieżącej wartości wskaźnika emisji dwutlenku węgla w różnych systemach dystrybucji energii elektrycznej. Niektóre zapewniają szacunki przyszłego wskaźnika emisji dwutlenku węgla, a niektóre dają marginalny wskaźnik emisji dwutlenku węgla.
Interfejs API wskaźnika emisji dwutlenku węgla: wolny zasób dla danych wskaźnika emisji dwutlenku węgla w Wielkiej Brytanii
ElectricityMap: Bezpłatna dla niekomercyjnego użytku w jednym kraju/regionie, rozwiązania Premium dla dostępu komercyjnego i wielopaństwowego/regionu
WattTime: Bezpłatna dla jednego regionu siatki, rozwiązania Premium dla wielu sieci i emisji marginalnych w czasie rzeczywistym
Przesunięcie popytu to strategia przenoszenia mocy obliczeniowej do regionów lub czasów, gdy wskaźnik emisji dwutlenku węgla jest mniejszy, lub, mówiąc inaczej, gdy podaż energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych jest wysoka.
Kształtowanie popytu jest podobną strategią, ale zamiast przenoszenia popytu do innego regionu lub na inne godziny, kształtujemy go tak, aby dopasować go do istniejącej podaży energii.
Jeśli podaż energii odnawialnej jest wysoka, zwiększ zapotrzebowanie (zrób więcej w aplikacjach); jeśli podaż jest niska, zmniejsz popyt (zrób mniej w aplikacjach).
Doskonałym przykładem tej koncepcji jest oprogramowanie wideokonferencje. Zamiast stale przesyłać strumieniowo w najwyższej jakości, często kształtują zapotrzebowanie, zmniejszając jakość wideo w celu nadanie priorytetów dźwiękom.
Innym przykładem jest protokół TCP/IP. Szybkość transferu zwiększa się w odpowiedzi na ilość danych, które mogą być transmitowane za pośrednictwem przewodu.
Trzeci przykład to stopniowe rozszerzanie funkcji w Internecie. Środowisko internetowe poprawia się w zależności od zasobów i przepustowości urządzenia użytkownika końcowego.
Uwzględnianie śladu węglowego a niskoemisyjność
Niska emisja może być przejrzysta dla użytkownika końcowego. Możesz być bardziej wydajny na każdym poziomie w konwersji węgla na przydatne funkcje, jednocześnie zachowując takie samo środowisko użytkownika.
Jednak w pewnym momencie większa niskoemisyjność nie wystarcza. Jeśli dług węglowy działającej w danej chwili aplikacji jest zbyt wysoki, możemy zmienić środowisko użytkownika, aby jeszcze bardziej zmniejszyć emisję. W chwili, gdy użytkownik uświadamia sobie, że aplikacja działa inaczej, staje się ona aplikacją uwzględniającą ślad węglowy.
Kształtowanie popytu w aplikacjach obsługujących emisję dwutlenku węgla polega na dostawie dwutlenku węgla. Gdy koszt emisji dwutlenku węgla w aplikacji staje się wysoki, kształtuj zapotrzebowanie, aby dopasować się do podaży dwutlenku węgla. Może się to odbywać automatycznie lub w wyniku wyboru użytkownika.
Kształtowanie popytu jest związane z szerszym pojęciem zrównoważonego rozwoju polegającego na ograniczeniu konsumpcji. Możemy osiągnąć wiele, stając się bardziej wydajnymi zasobami, ale w pewnym momencie musimy zużywać mniej. Jako inżynierowie zrównoważonego oprogramowania, aby zapewnić efektywność węglową, oznacza to, że gdy wskaźnik emisji dwutlenku węgla jest wysoki, zamiast zmieniać zapotrzebowanie na zasoby obliczeniowe, rozważamy jego anulowanie, zmniejszając w ten sposób wymagania naszych użytkowników końcowych.
Tryby ekologiczne
Tryby ekologiczne są często używane w życiu; na przykład w samochodach lub pralkach. Po ich włączeniu zmienia się wydajność, ponieważ urządzenia zużywają mniej zasobów (gazu/elektryczności) do wykonania tego samego zadania. Nie jest to bezpłatne (w przeciwnym razie zawsze wybieralibyśmy tryby ekologiczne), więc robimy kompromisy. Ponieważ tryby ekologiczne stanowią kompromis, prawie zawsze są oferowane użytkownikowi do wyboru, a użytkownik decyduje o tym, czy chce z nich skorzystać, akceptując kompromisy.
Aplikacje programowe mogą również mieć tryby ekologiczne, które w przypadku interwencji użytkownika zmieniają zachowanie aplikacji na potencjalnie dwa sposoby:
Analiza: przekazywanie użytkownikom informacji w celu podejmowania świadomych decyzji.
Automatyczne: aplikacja automatycznie podejmuje bardziej agresywne decyzje w celu zmniejszenia emisji dwutlenku węgla.