Internetin serverit kuluttavat maailman sähköntuotannosta 2%

Maailmanlaajuisen tietoverkon eli internetin perustana olevat tietokonekeskukset kuluttavat noin 330 terawattituntia sähköä vuonna 2009 eli noin 2% maailman koko sähköntuotannosta. Osa sähköstä on päästötöntä, osa tuotetaan hiilidioksidia tuottavissa laitoksissa.

Internet-servereiden sähkön tuottamisessa syntyy noin 200 miljoonaa tonnia hiilidioksidia, mikä vastaa noin 0,7% maailman energiantuotantoon liittyvistä CO2-päästöistä. Vertailun vuoksi voi todeta että lentoliikenteen hiilidioksidipäästöt ovat noin nelinkertaiset, vajaa 3%.

Science-lehdessä sveitsiläistutkija G.I. Meijer pohtii keinoja pienentää näiden tietokonekeskittymien energiankulutusta ja hiilidioksidipäästöjä. Sähköstä puolet kuluu itse tietokoneissa, toinen puoli menee tietokoneiden jäähdyttämiseen.

Suuri osa lämmöstä syntyy keskusyksiköiden mikropiireissä, prosessoreissa. Ulkomitoiltaan parin neliösentin kokoiset, vajaan puoli senttiä paksut mikropiirit sisältävät miljoonia transistoreja, joissa suoritetaan erittäin nopeaan tahtiin valtava määrä yksittäisiä laskuoperaatioita. Mikropiirien materiaalina on piidioksidi, johon rakennetaan elektroniset komponentit mikroskooppisen tarkalla tekniikalla. Avuksi tarvitaan valokuvatekniikkaa sekä kemiallisia ja fysikaalisia käsittelyjä.

Mikropiirien pakkaustiheys eli samalle alustalle sijoitettujen komponenttien lukumäärä on kasvanut jatkuvasti. Vaikka pienemmässä komponentissa operaation suorittamiseen tarvitaan vähemmän sähkövirtaa kuin suuremmassa, on pakkaustiheyden kasvu merkinnyt kuitenkin prosessoripiirin energiankulutuksen nousua.

Koska energia ei häviä minnekään - näin sanoo energian häviämättömyyden laki, yksi luonnon peruslaeista - mikropiiriin syötetty sähkö muuttuu lopulta lämmöksi. Energiantuotto on tehokkaimmissa prosessoripiireissä nyt luokkaa 50 wattia neliösentille eli enemmän kuin sähkölieden levyssä. Energiankulutuksen ja siitä seuraavan lämpenemisen pienentämiseksi on kehitetty entistä älykkäämpiä ja mutkikkaampia mikropiirejä, joissa sähkön kulutusta voitaisiin pienentää silloin kun prosessia ei tarvita. Nämä ovat kuitenkin vielä kehitysvaiheessa.

Toinen mahdollisuus pienentää energiankulutusta on parantaa tietokoneiden jäähdytystekniikkaa. Nykyisin ne jäähdytetään pääasiassa voimakkaalla ilmavirralla, aiemmin on käytetty myös vesijäähdytystä. Vesi on monta kertaluokkaa tehokkaampi jäähdytysaine kuin ilma, mutta veden johtaminen tiuhaan pakattujen rakenteiden läpi, ilman vuotoja, on hankalaa. Se on ollut syynä ilmajäähdytyksen yleistymiseen.

Meijer pitää vesijäähdytystä parempana, vaikeuksista huolimatta ja kehottaa panostamaan näiden kehitystyöhön. Hänen työnantajansa on tietotekniikkayhtiö IBM, joten luulisi ehdotuksen pääsevän ainakin harkittavaksi.

(YLE tiede, Science)