I data center sono strutture che ospitano migliaia di computer, server, router e altri dispositivi elettronici che elaborano, memorizzano e trasmettono enormi quantità di dati, analogamente sono essenziali per il funzionamento di Internet e di molti servizi online che usiamo quotidianamente, come le e-mail, i social media, lo streaming video, il cloud computing, le criptovalute e l’intelligenza artificiale.
Al di là di ciò, hanno anche un costo ambientale elevato, poiché richiedono molta elettricità per alimentare e raffreddare le loro apparecchiature, per di più la maggior parte dell’elettricità che usano proviene da fonti fossili, come il carbone, il gas naturale e il petrolio, che emettono gas serra nell’atmosfera e contribuiscono al riscaldamento globale.
Secondo un nuovo rapporto dell’Agenzia internazionale per l’energia (IEA), i data center potrebbero assorbire il doppio dell’elettricità entro il 2026 grazie in gran parte alle criptovalute e all’intelligenza artificiale, e questo potrebbe avere gravi conseguenze per il clima, la sicurezza energetica e lo sviluppo sostenibile.
Il consumo di elettricità dei data center
L’IEA stima che nel 2022 i data center abbiano consumato circa 460 TWh di elettricità, pari al 2% della domanda globale di elettricità. Questa cifra include sia quelli tradizionali, che forniscono servizi di base come l’archiviazione dei dati e il web hosting, sia quelli specializzati, che si occupano di attività più avanzate come il mining di criptovalute e l’addestramento dell’intelligenza artificiale.
Il mining di criptovalute è il processo che consente di creare e verificare nuove unità di valute digitali come il Bitcoin, il quale richiede molta potenza di calcolo e quindi molta elettricità, si stima infatti che il solo mining di criptovalute abbia rappresentato quasi un quarto del consumo di elettricità dei data center nel 2022, bruciando 110 TWh.
L’intelligenza artificiale è la scienza e la tecnologia che permette di creare sistemi e applicazioni in grado di imitare o superare le capacità cognitive umane, come il riconoscimento visivo, il linguaggio naturale, la decisione e l’apprendimento, ma richiede anch’essa molta potenza di calcolo e quindi molta elettricità, soprattutto per addestrare i modelli di apprendimento automatico che ne costituiscono il cuore.
Si prevede che l’intelligenza artificiale sia uno dei principali fattori di crescita del consumo di elettricità dei data center nei prossimi anni, con l’IEA prevede che entro il 2026 il consumo di elettricità dei data center, compresi quelli utilizzati per le criptovalute e l’intelligenza artificiale, potrebbe aumentare fino a 1.050 TWh a seconda del ritmo di sviluppo della tecnologia.
Tale crescita equivale ad aggiungere la domanda di elettricità di un ulteriore paese: la Svezia in uno scenario più modesto, o la Germania in quello più negativo.
Il loro impatto ambientale
L’aumento del consumo di elettricità ha implicazioni ambientali significative poiché, come precedentemente detto, la maggior parte dell’elettricità che usano proviene da fonti fossili, fonti che non solo sono limitate e non rinnovabili, ma sono anche responsabili delle emissioni di gas serra che causano il cambiamento climatico.
L’IEA stima che nel 2022 i data center abbiano emesso circa 230 milioni di tonnellate di CO2 equivalente, pari allo 0,8% delle emissioni globali di gas serra. Se il consumo di elettricità dei data center dovesse raddoppiare entro il 2026, le loro emissioni potrebbero raggiungere i 500 milioni di tonnellate di CO2 equivalente, pari all’1,7% delle emissioni globali di gas serra.
Queste emissioni potrebbero compromettere gli sforzi internazionali per limitare l’aumento della temperatura media globale a 1,5°C rispetto ai livelli preindustriali, come stabilito dall’Accordo di Parigi sul clima del 2015. Per raggiungere questo obiettivo, le emissioni globali di gas serra dovrebbero diminuire del 45% entro il 2030 e raggiungere la neutralità entro il 2050.
Inoltre, il consumo di elettricità dei data center potrebbe influire sulla sicurezza energetica e sullo sviluppo sostenibile di molti paesi e regioni, infatti richiedono una fornitura di elettricità affidabile, continua e di qualità, che non sempre è garantita dalle reti elettriche esistenti.
In alcuni casi, i data center possono creare problemi di congestione, instabilità o scarsità di elettricità, soprattutto se si trovano in aree con una domanda già elevata o con una capacità limitata di generazione o trasmissione.
Ad esempio, si prevede che l’Irlanda, con una delle aliquote fiscali sulle società più basse dell’Unione Europea, vedrà un boom di nuovi data center. I suoi 82 data center rappresentavano già il 17% del consumo di elettricità del Paese nel 2022, e altri 54 sono in costruzione o di recente è stata approvata la costruzione.
Entro il 2026, tutti questi data center potrebbero essere responsabili di quasi un terzo della domanda annuale di elettricità del Paese, e questo potrebbe mettere a dura prova il sistema elettrico irlandese, che dipende ancora in gran parte da fonti fossili e importazioni, e rendere più difficile il raggiungimento degli obiettivi di riduzione delle emissioni e di aumento delle energie rinnovabili.
Un altro esempio è il Texas, un hub per il mining di Bitcoin negli Stati Uniti, che deve fare i conti con nuove miniere di criptovalute (data farm di criptovalute, ovvero data farm) che aggiungono pressione alla sua rete elettrica già invecchiata e stressata.
Il Texas ha infatti subito un grave black-out nel febbraio 2021, quando una forte ondata di freddo ha causato il crollo della produzione di elettricità e il picco della domanda, black-out che ha lasciato milioni di persone senza luce, acqua e riscaldamento per giorni, provocando decine di morti e danni economici ingenti.
Le possibili soluzioni per ridurre l’impatto dei data center
Per ridurre l’impatto dei data center sul consumo di elettricità e sull’ambiente, sono necessarie diverse azioni da parte dei governi, delle imprese, dei consumatori e degli sviluppatori di tecnologia, ed alcune di queste azioni sono:
- migliorare l’efficienza energetica dei data center, adottando tecnologie e pratiche che riducano il consumo di elettricità per unità di dati elaborati, memorizzati o trasmessi. Questo include l’uso di apparecchiature più efficienti, il consolidamento dei server, il raffreddamento a liquido, l’ottimizzazione del software e l’impiego di intelligenza artificiale per gestire la domanda e l’offerta di elettricità;
- aumentare l’uso di energie rinnovabili per alimentarli, scegliendo fonti di energia pulita, come il solare, l’eolico, l’idroelettrico e il geotermico, che non emettono gas serra e non esauriscono le risorse naturali.
Questo include la costruzione di data center in aree con una buona disponibilità di energie rinnovabili, l’acquisto di elettricità da fornitori verdi, la firma di accordi di acquisto di energia (PPA) con produttori di energia rinnovabile e l’installazione di pannelli solari o turbine eoliche sui tetti o nei pressi dei data center;
- ridurre la domanda di elettricità dei data center, sensibilizzando i consumatori e gli utenti finali sull’impatto ambientale dei servizi online che usano e incoraggiandoli a ridurre il loro consumo di dati o a scegliere servizi più efficienti e responsabili. Questo include l’eliminazione dei dati inutili o duplicati, la limitazione dello streaming video ad alta definizione, la preferenza di servizi basati su cloud che utilizzano data center alimentati da energie rinnovabili e la partecipazione a iniziative di compensazione delle emissioni di carbonio;
- innovarne la tecnologia, sviluppando nuove soluzioni che possano ridurre il consumo di elettricità o aumentare l’efficienza energetica dei data center, come l’uso di chip quantistici, neuromorfici o ottici, il riciclaggio del calore residuo, il trasferimento di dati tramite laser o satelliti, o la creazione di data center sottomarini, spaziali o mobili.
I data center sono fondamentali per il progresso tecnologico e sociale, ma hanno anche un costo ambientale elevato, poiché consumano molta elettricità e producono molte emissioni di gas serra.
Per ridurre il loro impatto sul consumo di elettricità e sull’ambiente, sono necessarie azioni coordinate e urgenti da parte di tutti gli attori coinvolti, dai governi alle imprese, dai consumatori agli sviluppatori di tecnologia, solo così si potrà garantire un uso sostenibile e responsabile dei data center, che sia in linea con gli obiettivi di mitigazione del cambiamento climatico e di promozione dello sviluppo sostenibile
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