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 in verwante 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 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 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 hieronder weergegeven.

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 aangestuurde 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 hierover regelmatig updates geven.

EU Green Deal

Op 19 februari heeft de Europese Commissie ‘Shaping Europe’s Digital Future’ gepubliceerd. Dit is hier te vinden https://bit.ly/2ZaxQab. In ­essentie heeft de Commissie drie hoofddoelstellingen gedefinieerd:

1. Technologie die werkt voor mensen.
2. Een eerlijke en concurrerende economie.
3. Een open, democratische en duurzame samenleving.

Ten aanzien van dit laatste doel gaat de verklaring verder met te zeggen:

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:

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 op de rechter pagina te zien. 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 die kan worden vergroot. 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.

Cloudificering van framework

Een belangrijk aandachtspunt is verder de ‘cloudification’ van het ­CATALYST market framework. De nieuwe website is inmiddels live en het definitieve ontwerp van de promotionele cartoon is vrijgegeven aan de leden van het consortium voor definitieve goedkeuring. Het werk aan andere aspecten van het project wordt voortgezet, maar als gevolg van het coronavirus zijn sommige activiteiten, zoals de ­deelname aan evenementen en plenaire vergaderingen van het ­consortium uitgesteld totdat de situatie duidelijker is. We hebben ­verder gemerkt dat Google, al een grote gebruiker van hernieuwbare energie, enkele van de CATALYST-principes heeft opgenomen in een recente update.

De datacentersector is de afgelopen maanden wereldwijd geroemd, omdat we mensen de middelen verschaffen om tijdens de lockdown verder te gaan door alle aspecten van het moderne leven te onderhouden, inclusief het bankwezen, de detailhandel, de overheid, entertainment en gezondheidsdiensten via het internet. We kunnen ons niet voorstellen hoe het zou zijn als we geen datacenters en deskundig personeel zouden hebben om de faciliteiten te onderhouden?

Ons project biedt, net als andere projecten, de middelen om datacenters nog energiezuiniger en duurzamer te maken, iets waarvan wij denken dat het heel belangrijk zal worden nadat het virus is overwonnen.

Nieuwe website

De nieuwe website is nu live en: https://project-catalyst.eu/. De reden voor de herziening waren opmerkingen van de EC en enkele technische kwesties met betrekking tot de zichtbaarheid op mobiele ­netwerken. Dit is nu allemaal opgelost. We hebben de look and feel van de site op elk gebied vernieuwd.

De startpagina is nu duidelijker en met betere scherpere graphics, de 'Over CATALYST-pagina' bevat 4 subpagina’s met meer informatie over het project, het consortium, de pilot-sites en de Green Data Centre Stakeholders Group.

De 'Resultaten-pagina' bevat de eerste proefresultaten van de pilots en zal meer informatie bevatten over de CATALYST-marktplaats en het Green Data Centre Roadmap en het Green Data Centre Handbook dat momenteel in voorbereiding is. De 'Nieuws en evenementen-pagina’s' bieden de laatste nieuwscontent, informatie over evenementen en zullen de CATALYST-cartoon, pilot-video’s en webinars bevatten zodra deze zijn geproduceerd. De 'Bibliotheek' bevat nu alle documentatie en informatie die het project tot nu toe heeft opgeleverd.

Tot slot kunnen gebruikers en bezoekers via de contactpagina contact met ons opnemen voor meer informatie, voor het geven van suggesties of voor het geven van feedback en commentaar. De pagina’s zijn ontwikkeld door ondergetekende als project manager van Green IT Amsterdam en is gebouwd door een Green IT Amsterdam-participant Cobra Systems. Zij helpen eveneens bij het ontwikkelen van de Green Data Centre Roadmap-site, die overigens zeer dicht bij voltooiing is

CATALYST in gebruik in Italiaans datacenter

We hebben inmiddels ook details kunnen verzamelen over de pilot-sites die door de respectievelijke projectleiders zijn geschreven. Hier (https://bit.ly/381333L) legt Diego Arnone, de CATALYST project­coördinator en senior onderzoeker bij Engineering Ingegneria Informatica SpA, de achtergronden en resultaten uit van het gebruik van het CATALYST framework door het datacenter Pont Saint Martin in Italië.

Ons ENEL-X-consortiumlid Giuseppe Laudicina heeft gewerkt aan ­CATALYST-bedrijfsmodellen. De huidige bedrijfsmodellen voor stadsverwarming en stroomvoorziening worden geconfronteerd met een ingrijpende verandering, zij het met verschillende snelheden. Snel gaan de ontwikkelingen rond de flexibilisering van de elektriciteitsmarkt. De elektrificatie van bijvoorbeeld verwarming en keukens, de elektrische mobiliteit en de groei van hernieuwbare energie worden de laatste tijd sterk gestimuleerd. Aan de andere kant onderzoekt de markt voor thermische energie nieuwe oplossingen om afvalwarmte te gebruiken. Hierdoor neemt de vraag naar fossiele brandstoffen voor ruimteverwarming en dus ook de uitstoot van broeikasgassen af. Het zwaartepunt van initiatieven op het gebied van afvalwarmte ligt echter nog steeds duidelijk in Noord-Europa.

Standards en EU Code of Conduct

Als onderdeel van het project ontwikkelen we een Green Data Centre Roadmap waarmee we alle relevante standaarden wereldwijd signaleren. We hebben de afgelopen 2 jaar alle informatie verzameld die we konden krijgen, maar het was een moeilijke taak omdat het landschap voortdurend in beweging is. Op een recent virtueel evenement, het Data Centre Dynamics Energy Smart, en in het bijzonder op een van de rondetafels met betrekking tot innovatieve koelinfrastructuren, stelde Green IT Amsterdam dat de ontwikkelingscyclus voor standaarden tot 2 jaar kan duren. Dat betekent dat dit voor sommige innovaties relatief veel tijd kan kosten om het ‘standaardisatie’-proces te ondergaan. We kennen echter ook een kortere route, namelijk via de EU Code of Conduct for Data Centres (Energy Efficiency), die jaarlijks wordt bijgewerkt. Het CATALYST-project heeft hierdoor inderdaad drie nieuwe best practices op een rijtje kunnen zetten.

De Interactive Green Data Centre Roadmap bevat twee lijnen: de EN 50600 DC Standards-lijn en de Global DC Standards-lijn die alle tot nu toe gepubliceerde aan datacenters gerelateerde normen (maart 2020) opsomt. Het is onze bedoeling om het website ook na afloop van het CATALYST-project te blijven onderhouden, zodat het in de toekomst de ‘trusted source’ op dit gebied kan worden.

Het werk aan de interactieve versie van de roadmap gaat door en we hebben een aantal calls gehad om de user interface en de lay-out te ontwerpen. Een testversie kan ieder moment live gaan.

John Booth is project manager bij Green IT Amsterdam