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L’Edge Computing abilita sostenibilità ed efficienza energetica

Il continuo utilizzo di applicazioni e tecnologie ICT ha la conseguenza negativa di incrementare il consumo energetico dei Data Center Hyperscale. Un’alternativa più efficiente è rappresentata dall’Edge Computing

Edge computing e sostenibilità: un abbinamento che, di primo acchito, può sembrare tutt’altro che scontato. Da una parte infatti abbiamo una tecnologia emergente, che consente alle imprese – e in particolare a quelle del comparto industriale – di massimizzare l’efficienza operativa, migliorare prestazioni e sicurezza, automatizzare i processi principali e garantire una disponibilità “always on”, mentre, sull’altro fronte, abbiamo a che fare con un mega-trend globale che interessa tutti i settori produttivi e anche la nostra vita personale.
Eppure, la correlazione esiste e si sta facendo sempre più evidente per tutti gli esperti del settore. La prima considerazione da fare è che la diffusione di comportamenti e attività sostenibili, ovvero a basso impatto ambientale, è sempre più legata alla disponibilità di moderne tecnologie informatiche.
Parliamo di tecnologie che consentono di monitorare e dunque conoscere nel dettaglio l’impatto ambientale delle nostre attività e azioni, permettendo così di prendere le opportune contromisure. A puro titolo di esempio, vale la pena ricordare le ormai numerose applicazioni che permettono di individuare da che cosa dipendano i consumi energetici degli edifici, scoprire la presenza di eventuali anomalie e di porvi rimedio in maniera efficace, magari attraverso azioni automatizzate.

L’impatto dei Data Center Hyperscale

D’altra parte, però, dal punto di vista della sostenibilità, la sempre maggiore diffusione dell’ICT e delle tecnologie digitali rappresenta un problema non da poco da gestire.
Come si è potuto osservare in maniera evidente in occasione della pandemia, la nostra vita professionale e lavorativa è sempre più legata alla fruizione di servizi disponibili on line: i film che guardiamo in streaming, i database che consultiamo per lavoro, sono infatti abilitati dal digitale e dalla Rete Internet.
Inoltre, ci troviamo nel pieno della rivoluzione dell’Internet of Things, ovvero della connessione alla rete di qualsiasi tipo di apparecchio e dispositivo, sia utilizzato in ambito domestico sia inserito in contesti industriali, allo scopo di trasmettere informazioni e parametri.
Conseguenza diretta della sempre più massiva adozione di tecnologie digitali nelle imprese, nelle città, nella vita professionale e nella vita privata è la produzione di una crescente quantità di dati, che devono essere trasportati, corretti e gestiti nella maniera più opportuna possibile, perché siano non solo disponibili, ma anche utilizzabili per trarne quegli insight e quelle informazioni che abilitano nuovi servizi a valore.
Questo compito è sempre più affidato alla disponibilità di Data Center, in particolare a quelli di più grandi dimensioni e capacità, adibiti alla gestione e alla cura delle infrastrutture e delle applicazioni cloud, ovvero i cosiddetti Hyperscale Data Center.
Dal punto di vista della sostenibilità, appare subito chiaro che il funzionamento di questi grandi data center cloud non è certo a impatto zero: anzi si tratta di strutture particolarmente energivore, che divorano, letteralmente, enormi quantità di energia elettrica. Non solo: l’elevato consumo di larghezza di banda comporta un elevato utilizzo di energia (e di conseguenza elevate emissioni di carbonio). In queste condizioni, infatti, la rete viene utilizzata più pesantemente e richiede quantità significative di energia per assicurare i livelli di servizio e di disponibilità dei dati richiesti.

 

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La corsa dei consumi energetici

Nel 2020 i data center hanno utilizzato circa 200 TWh di elettricità in totale, di cui circa il 25% attribuibile ai centri di elaborazione aziendali e il restante 75% proprio agli Hyperscale. La stima è che la quota di elettricità globale utilizzata dai data center sia del 3% (fonte global e-sustainability initiative, GeSI), tanto da generare il 2% delle emissioni di CO2 a livello mondiale (alla pari con l’industria aeronautica). Addirittura, secondo alcune ricerche, al 2030 circa il 20% dell’elettricità globale sarà utilizzato da data center, tecnologie per il trasporto dati e dispositivi correlati. Questi immensi e crescenti consumi energetici, non hanno soltanto un costo economico ma anche ambientale: nonostante i progressi sul fronte delle energie rinnovabili, nel mondo la maggioranza dell’elettricità è prodotta a partire dalle fonti di origine fossile, ovvero gas, petrolio e carbonio. Ovvero risorse che producono gigantesche quantità di CO2 che, a sua volta, è la responsabile del processo di climate change che – tra mille titubanze – la comunità internazionale sta cercando di limitare e contenere. Per farla breve: il consumo di energia elettrica da parte dei Data Center Hyperscale produce delle conseguenze ambientali notevoli. Per questo motivo, con crescente regolarità, le grandi corporation annunciano la propria di alimentare i propri Data Center esclusivamente con energia elettrica di provenienza green. Una buona pratica che ha senza dubbio il pregio di limitare gli aspetti ambientali negativi, ma che è lasciata al buon senso delle singole organizzazioni e che, per il momento, sta avendo seguito soltanto nei Paesi occidentali. Inoltre, a parte il fabbisogno elettrico, occorre considerare che fornire e mantenere in piedi un’infrastruttura cloud nel lungo termine (produzione e spedizione di hardware dedicato, manutenzione di edifici e linee) produce a fine vita anche un’enorme quantità di gas a effetto serra e anche molti rifiuti anomali (ad esempio i refrigeranti tossici).

L’alternativa sostenibile: l’Edge Computing

Per fortuna, esiste un’altra tecnologia che può consentire di alleggerire il carico e i consumi dei Data Center Hyperscale, puntando su una concezione estremamente differente dell’ICT, basata sul paradigma della decentralizzazione, e che può garantire evidenti vantaggi dal punto di vista della sostenibilità. Questa tecnologia risponde al nome di Edge Computing ed è stata concepita proprio per superare molti degli svantaggi e dei limiti insiti nell’elaborazione centralizzata.
Rispetto ai Data Center tradizionali, l’Edge Computing è intrinsecamente decentralizzato, poiché i dati – anziché essere spediti per centinaia e migliaia di chilometri fino ai data Center Hyperscale – vengono analizzati direttamente a livello locale, ai margini della rete. Questo significa, ad esempio, che un device IoT che produce informazioni (ad esempio un termostato intelligente) possiede già al suo interno (o nelle immediate vicinanze) un’adeguata capacità computazionale, che permette un’elaborazione dei dati a livello locale, limitando notevolmente la quantità di informazioni e bytes che devono essere trasferiti al cloud.
Abilitando così uno dei principali benefici dell’edge, ovvero la drastica diminuzione dei tempi di latenza e di attesa, rendendo possibile la fruizione di applicazioni in tempo reale e ad alta intensità di dati, senza necessità di aspettare la risposta di Data Center distanti fisicamente. Come è facile da intuire, queste caratteristiche possono ridurre enormemente il traffico di rete e la potenza di calcolo utilizzati nei data center, diminuendo di conseguenza anche l’energia richiesta dagli stessi.

Da dove nasce il risparmio energetico

La potenza di calcolo distribuita ha un ulteriore vantaggio: buona parte dei consumi elettrici di un centro di elaborazione dati sono legati alla necessità di raffreddare il calore emesso dalle apparecchiature hardware (server e storage) nel loro funzionamento. È chiaro che quanti più dispositivi sono collegati in una medesima sala server, tanto più occorre investire nel condizionamento, così da evitare un pericoloso surriscaldamento, al di là di tutte le tecniche di efficientamento inventate negli anni dagli specialisti. Ma se l’elaborazione dei dati avviene all’estremità della rete a livello locale, è chiaro che la necessità di concentrazione delle soluzioni hardware in un medesimo spazio fisico viene meno, abbattendo dunque in maniera consistente il fabbisogno legato al condizionamento.
Inoltre, è da considerare che lo stesso trasporto dei dati presenta un dispendio energetico considerevole: le reti richiedono alimentazione per funzionare, sia che si tratti del router che fornisce la connettività a Internet che degli switch che supportano la rete all’interno della struttura. Inoltre, in caso di disservizi importanti in termini di connettività, la trasmissione dei dati si interrompe inevitabilmente, problema che invece si presenta in maniera estremamente più ridotta con l’edge. Occorre inoltre considerare che i data center cloud spesso funzionano 24 ore su 24, 7 giorni su 7, anche quando non vengono utilizzati. I micro-data center edge, invece, possono essere progettati per gestirli in modo più efficiente, ad esempio, rendendo le risorse “dormienti” nei momenti di mancato utilizzo.

Edge Computing e sostenibilità: quanto si risparmia?

Ma è possibile quantificare il risparmio energetico? Secondo alcune stime, un’architettura IT distribuita, a causa del mancato utilizzo della rete all’interno del data center e all’assenza di sistemi di raffreddamento di grandi dimensioni, consuma tra il 14% e il 25% in meno di energia rispetto a una completamente centralizzata. Ovviamente non bisogna vedere in contrapposizione Cloud ed edge computing: piuttosto, anche in una logica di sostenibilità, occorre attrezzarsi per ridurre il più possibile il traffico cloud non necessario, spostando parte della propria capacità di calcolo sull’edege, mantenendo comunque il ruolo del cloud per quelle elaborazioni e applicazioni più focalizzate sul lungo termine.

L’edge per la sostenibilità delle supply chain

Oltre alle differenze con i data Center Hyperscale in ottica di consumi energetici, la diffusione dell’Edge computing può essere vista come la chiave per abilitare ulteriormente la sostenibilità, grazie alla stretta connessione con l’IoT. Ad esempio, le applicazioni dell’Internet of Things possono svolgere un ruolo importante per la riduzione degli sprechi alimentari lungo la catena logistica: la sensoristica di campo, opportunamente potenziata dall’Edge computing, può garantire che il cibo mantenga una certa temperatura, permettendo così che i prodotti rimangano sani e freschi più a lungo, riducendo lo spreco di cibo. Un discorso analogo può essere fatto analogamente alle risorse idriche, ancora oggi oggetto di enormi perdite a causa di controlli soprattutto manuali. Utilizzando una soluzione intelligente di gestione dell’acqua basata sull’IoT e l’edge computing, diventa possibile ridurre l’irrigazione dei campi e delle coltivazioni, risparmiando acqua e migliorando così la sostenibilità. Addirittura, i sistemi edge computing possono rivelarsi estremamente utili per garantire il funzionamento delle fonti rinnovabili intermittenti come eolico e fotovoltaico che, come noto, non producono energia 24 ore su 24. Creando così criticità per il sistema elettrico nel suo complesso: l’edge computing permetterebbe invece ai gestori della Rete e ai fornitori di elettricità di conoscere in tempo reale la produzione di questi impianti, riuscendo così a soddisfare al meglio la domanda elettrica su base locale.

Schneider Electric: Un impegno a tutto campo sull’Edge Computing

Le potenzialità dell’edge computing sono ben note a un protagonista del mercato come Schneider Electric, che grazie a questa tecnologia ha aiutato molte organizzazioni a digitalizzare i propri processi di produzione, con un occhio attento alla sostenibilità. In un momento storico in cui le organizzazioni di tutti i settori e dimensioni sono sotto maggiore pressione da un punto di vista della sostenibilità ambientale (sia per le normative che per la pressione dell’opinione pubblica) c’è una maggiore necessità di dati e analisi per migliorare il funzionamento delle catene di approvvigionamento, inclusa la gestione delle risorse, anche in ottica CSR (Corporate Social Responsability). Sempre più spesso l’edge computing è la chiave per permettere che ciò avvenga in maniera scalabile e sostenibile. Ad esempio, i dati possono essere utilizzati per la produzione di feedback e avvisi in tempo reale, così da limitare gli sprechi e le emissioni di carbonio, oppure per ottenere una maggiore efficienza lungo la catena di fornitura.

In particolare, la scelta di Scheneider Electric è quella di puntare su micro-data center installabili a livello locale, detti altrimenti edge data center, progettati e realizzati per essere efficienti dal punto di vista energetico, delle risorse e dei costi.
Va detto che, sotto ogni punto di vista, ci si aspetta una forte crescita nella domanda di soluzioni Edge: entro i prossimi 4-5 anni dovrebbero essere installati circa 7,5 milioni di nuovi micro data center, con una potenza di 120 GW a livello globale.
Nella visione di Schneider Electric sono quattro i punti focali sui quali una strategia che punti allo sviluppo di green data center anche in ambito edge dovrebbe investire: maggiore standardizzazione e integrazione; maggiore efficienza, facilità ed economicità nella manutenzione; monitoraggio e gestione remoti supportati dall’AI. Da un punto di vista software e architetturale, l’edge computing è gestito da Schneider Electric attraverso la sua piattaforma EcoStruxure IT, abilitata per tecnologie IoT, pronta all’uso, aperta e interoperabile, configurata per abitazioni, edifici, data center, infrastrutture e industrie.

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