CATALYST-project maakt van datacenters multi-energie hubs

Het door de EU gefinancierde CATALYST-project ontwikkelt het kader om van datacenters flexibele multi-energie hubs te maken, die investeringen in hernieuwbare energiebronnen en energie-efficiëntie kunnen ondersteunen. Door gebruik te maken van de resultaten van eerdere projecten is CATALYST bezig met het aanpassen, opschalen, inzetten en valideren van een innovatief technologisch en zakelijk kader dat datacenters in staat stelt een reeks wederzijdse diensten op het gebied van energieflexibiliteit aan te bieden aan zowel elektriciteits- als warmtenetten. En tegelijkertijd hun eigen veerkracht op het gebied van energievoorziening te vergroten.

De afgelopen tien jaar hebben datacenters – de ruggengraat van onze onderling verbonden wereld en digitale samenlevingen – vooruitgang geboekt bij het succesvol implementeren van energie-efficiënte maatregelen om hun energie- en CO₂-voetafdruk te verminderen en de bijbehorende kosten te verlagen. Naarmate de industrie echter volwassener wordt en zich meer bewust wordt van haar sociale en ecologische impact en verantwoordelijkheden, is het duidelijk geworden dat er nieuwe mogelijkheden kunnen ontstaan. Bovendien bieden ontwikkelingen inverwante sectoren zoals de integratie van hernieuwbare energiebronnen in elektriciteitsnetwerken, warmtenetwerken en opkomende modellen voor energiediensten een vruchtbare voedingsbodem voor de verdere ontwikkeling van de interacties tussen datacenters en hun lokale ecosystemen om hun energie-efficiëntie voortdurend te verbeteren.

Geen passende bedrijfsmodellen

Recente initiatieven en projecten, zoals EU KP7 GEYSER en DOLFIN, hebben dergelijke mogelijkheden verkend en hebben technologische en zakelijke proof of concepts opgeleverd ter ondersteuning van de integratie van datacenters met hun slimme stadsecosysteem. Desalniettemin worden slechts weinig van dergelijke oplossingen met succes toegepast op operationele datacenters. Dit is vooral te wijten aan de technologische versnippering, overmatige CAPEX en het ontbreken van passende bedrijfsmodellen.

Om deze uitdagingen aan te pakken, ontwikkelt CATALYST het kader en het begeleidend materiaal om datacenters om te vormen tot flexibele multi-energie hubs, die investeringen in hernieuwbare energiebronnen en energie-efficiëntie kunnen ondersteunen.

Door gebruik te maken van de resultaten van eerdere projecten is CATALYST bezig met het aanpassen, opschalen, inzetten en valideren van een innovatief technologisch en zakelijk raamwerk dat datacenters in staat stelt een scala aan wederzijdse diensten op het gebied van energieflexibiliteit aan te bieden aan zowel elektriciteits- als warmtenetwerken, terwijl ze tegelijkertijd hun eigen veerkracht op het gebied van energievoorziening vergroten.

Potentieel demonstreren

Het aanpassings- en replicatiepotentieel van de CATALYST-oplossing zal worden gedemonstreerd door het uitvoeren van vier pilots in operationele datacenters, verspreid over het volledige spectrum van datacentertypes – van volledig gedistribueerde, High Performance Computing (HPC) tot colocatie en legacy, en architecturen, van grote gecentraliseerde versus gedecentraliseerde micro-datacenters.

Er worden nieuwe businessmodellen ontwikkeld om datacenters te ondersteunen om zich volledig onder te dompelen in de markt van de energieflexibiliteit, het hergebruik van warmte en hernieuwbare energie, en om tools te bieden om de huidige gereedheid ervan te beoordelen, en om routekaarten te maken om de mogelijkheden ervan te bepalen.

Het CATALYST banner logo (figuur 1) is ontworpen om de interacties tussen de kernprincipes van de projecten te laten zien. In het midden neemt het datacenter de input van de beschikbare hernieuwbare energiebronnen op, hetzij lokaal, hetzij via het elektriciteitsnet. Dat is hier van beide zijden is afgebeeld, wind aan de rechterkant en zon aan de linkerkant. De afvalwarmte van de installatie wordt dan ter plaatse aan de aangrenzende gebouwen of in de stadsverwarmingsinstallaties geleverd.

Tot slot wordt IT Load of Data naar behoefte naar andere DC’s gestuurd als deze voorspellen dat er duurzame energie beschikbaar is.

CATALYST-marktplaats

De CATALYST Marketplace wordt gerealiseerd als een multi-carrier marktplaats, waarin elektrische energie, thermische energie, elektriciteitsflexibiliteit en handel in IT-workloads zijn opgenomen. De vier verschillende Marketplace-varianten hebben verschillende werkingsregels, die verwijzen naar actoren, deelname, clearing en levering. Het ontwerp van de CATALYST Marketplace kent dus een generieke, variant-agnostische architectuur, die een eenvoudige opstart van diverse marktplaatsvarianten mogelijk maakt en die de CATALYST Marketplace As a Service ondersteunt. De gemeenschappelijke CATALYST Marketplace referentie-architectuur die kan worden gebruikt als basis voor de architectuur en implementatie van de vier gedefinieerde CATALYST Marketplace-varianten (en nog meer in de toekomst) is hierboven weergegeven (figuur 2).

Het huidige ontwerp van de technische oplossing is gericht op microdiensten, aangezien het bestaat uit discrete en herbruikbare componenten van onafhankelijke functionaliteit. Door de toepassing van een dergelijke architectuurstijl kan de CATALYST Marketplace ontstaan als een cloud-natieve toepassing of worden ingezet door middel van lichtgewicht containers die op goed omschreven wijze integreren. Het ontwerp van de CATALYST Marketplace voldoet dus volledig aan de eisen van Configuration-as-a-Service en online monitoring van de prestaties van de oplossing (die van vitaal belang zijn in moderne cloud-gebaseerde configuraties), terwijl het de opkomst van clusters mogelijk maakt om de veerkracht van de CATALYST Marketplace bij de productie te ondersteunen.

Architectuur

De kerncomponenten van de CATALYST Marketplace-architectuur zijn onder andere:

• De Information Broker (IB), verantwoordelijk voor het onderhoud en de levering van de CATALYST Marketplace informatie,
• De Market Session Manager (MSM), die de organisatie en het algehele beheer van de marktsessies op zich neemt,
• De Market Clearing Manager (MCM), die de clearing van gesloten markten uitvoert,
• De Access Manager (AM), die de toegang tot de CATALYST Marketplace front-end functionaliteit beheert.

Bovendien fungeert de Marketplace Connector (MC) als de ‘lijm’ tussen een CATALYST-geactiveerd datacenter en de CATALYST Marketplace. Hierdoor kunnen correct geregistreerde datacenters automatisch deelnemen aan de CATALYST Marketplace. Zij kunnen hierdoor beschikken over een door CATALYST aangegestuurde optimalisatie van het gebruik van de datacenter-middelen. Tot slot zijn met deze architectuur multicarrier-marktplaatsen mogelijk, door de juiste combinatie van verschillende Marketplace-varianten in sequentiële of parallelle werking.

In dit eerste CATALYST Marketplace prototype zijn de belangrijkste CATALYST Marketplace componenten ontwikkeld. De verdere ontwikkeling van de CATALYST Marketplace gaat door en we zullen in toekomstige nieuwsbrieven een aantal updates geven.

EU Green Deal

Op 19 februari heeft de Europese Commissie ‘Shaping Europe’s Digital Future’ gepubliceerd. Dit is hier te vinden https://ec.europa.eu/info/strategy/priorities-2019-2024/europe-fit-digital-age/shaping-europe-digital-future_en.

In essentie heeft de Commissie drie hoofddoelstellingen gedefinieerd:

• Technologie die werkt voor mensen.
• Een eerlijke en concurrerende economie.
• En een open, democratische en duurzame samenleving. 

In dit laatste doel gaat de verklaring verder met te zeggen: “Een Europese weg naar digitale transformatie die onze democratische waarden versterkt, de grondrechten respecteert en bijdraagt aan een duurzame, klimaatneutrale en hulpbron-efficiënte economie”. Er is in dit document ook een grafiek opgenomen die bestaat uit negen stukken, waarvan er één ‘handhaving’ is. Al is niet direct duidelijk wat dit betekent.

De datacenter-sector werd genoemd met de commissie die stelt dat: 

“Datacenters en telecommunicatie zullen energiezuinig moeten worden, energie uit afval hergebruiken en gebruik maken van meer hernieuwbare energiebronnen. Ze kunnen en moeten tegen 2030 klimaatneutraal zijn”.

Natuurlijk zijn wij van het CATALYST-project hier erg blij mee, want het onderstreept de kernprincipes van onze projecten. Deze moeten de sector helpen versnellen in het aankopen of bouwen van meer hernieuwbare energie, het gebruik van de afvalwarmte, en slimme IT-migraties wanneer er elders hernieuwbare energie bestaat, via de CATALYST-marktplaats.

Wij zijn van mening dat het evaluatie-instrument en de routekaart van groene datacenters die willen voldoen aan de ‘spirit’ van de nieuwe Green Deal zullen helpen, voordat zij verplicht zijn om, in het kader van een eventuele handhaving of belangrijke acties van de EU, maar over het geheel genomen is het een opwindende tijd voor het project.

Green Datacenter Roadmap

Een van de doelstellingen van het CATALYST-project is het maken van een Green Data Centre Roadmap. De laatste versie is te zien in figuur 3. De kaart is gebaseerd op een metrokaart en we hebben relevante informatie opgesplitst in een aantal verschillende lijnen die met elkaar in verbinding staan om een optimale route voor een datacenter-eigenaar/exploitant te bieden om de resultaten te bereiken zoals die door het project zijn gedefinieerd. Dat wil zeggen, met behulp van hernieuwbare energie, waarbij de afvalwarmte wordt gebruikt, op commerciële basis met behulp van de CATALYST Marketplace.

We maken een interactieve online-versie. We hadden gehoopt de roadmap te lanceren op een evenement in het tweede kwartaal, maar dat is uiteraard momenteel niet mogelijk. Zodra de situatie wat verbeterd is, zullen we informatie geven over de lancering en het bijbehorende Green Data Centre Handbook dat eveneens in voorbereiding is.

John Booth is project manager bij Green IT Amsterdam