Bijna twaalf procent van de Nederlandse stroom gaat naar datacentra. En dat percentage groeit snel. Als we niet oppassen dan gaat straks een meerderheid van onze stroom naar het verwerken van data. Een regelrechte bedreiging van onze klimaatdoelen? Volgens hoogleraar Ton Backx is ICT juist onmisbaar in een duurzame wereld.
Beeld: Shutterstock
Vijf jaar geleden stapte Ton Backx op de mensen van de Topsector Energie af, die proberen om onze energievoorziening te verduurzamen. Hij vroeg de onderzoekers, ambtenaren en bedrijfsvertegenwoordigers hoe zij het aanstormende energieprobleem gingen oplossen: dat van de sterk groeiende datacentra die veel energie verbruiken. Backx is emeritus hoogleraar elektrotechniek Modelgebaseerde Regeltechniek van de Technische Universiteit Eindhoven en zegt dat de aanwezigen hem verbaasd aankeken. “Ze vroegen zich af waar ik het over had. Er was toch niks aan de hand?”, zegt hij. Inmiddels staat dit energievraagstuk hoog op de agenda. Het elektriciteitsverbruik van datacentra in Nederland is in die tijd van zo’n 5 naar 12 procent van het totaal gegaan. Verdere uitbreiding van het informatienetwerk staat op sommige plekken zelfs onder druk. Dat terwijl die gigantische grijze dozen je misschien dierbaarder zijn dan je denkt. Ze bewaren je foto’s, ze distribueren de series die je kijkt en verzorgen het contact met familie, vrienden en collega’s. Datacentra zijn nauwelijks nog los te knopen van het leven dat we leiden. Het zijn de spinnen in het web van het internet. Ze regelen niet alleen het webverkeer zoals dat van sociale media, websites en apps, maar maken financiële transacties mogelijk, zorgen voor goede doorstroming op de weg en het spoor, verzorgen digitale vergaderingen en de soepele aanlevering van levensmiddelen.
Als je het zo bekijkt dan valt die twaalf procent van de elektriciteit misschien nog mee. Maar de verwachte verdere groei leidt tot problemen. “Ons dataverbruik verdubbelt ongeveer ieder jaar en de ontwikkelingen in elektronica gaan snel maar houden dat niet bij. De enige oplossing om de datagroei in goede banen te leiden is méér elektronica installeren”, zegt Backx. Die apparatuur staat in grote datacentra waarvan de grootste worden aangeduid met de veelzeggende term hyperscale. Zo’n datacentrum heeft al gauw de oppervlakte van een paar voetbalvelden.
Zo’n datacentrum slurpt met gemak de energie op van een windmolenpark
Vooral in de Nederlandse polders zoals in de Noord-Hollandse Wieringermeer en de Groningse Eemshaven vinden grote technologiebedrijven zoals Google en Microsoft ruimte om hun datareuzen te bouwen voor de Europese markt. Maar er is ook wat anders dat ze lokt: groene stroom. Zo’n datacentrum slurpt met gemak de energie op van een windmolenpark, of neemt een flinke hap uit de elektriciteitsproductie van een energiecentrale. Zó’n grote energieverbruiker zet je het liefst dicht bij de bron. Dat gaat overigens niet zonder slag of stoot. Lokaal is er verzet tegen de oprukkende grijze dozen en landelijk wordt de vraag gesteld of we de (voornamelijk Amerikaanse) technologiereuzen de door ons gesubsidieerde groene stroom massaal moeten laten opkopen. En naast dat verzet, ondervinden technologiebedrijven dus nog een probleem: een tekort aan energie. Veel ICT-bedrijven trekken naar de regio Amsterdam, inmiddels het belangrijkste internetknooppunt van Europa. “Maar momenteel lukt het daar nauwelijks nog om nieuwe grootschalige datacentra aan de sluiten op het energienetwerk”, zegt Backx.
Naar nul
Ondanks het energieverbruik denkt Backx dat ICT straks een cruciale rol speelt in een duurzame wereld, in bijvoorbeeld de op het eerste gezicht misschien niet zo voor de hand liggende sector van afvalverwerking. “We recyclen materialen al jaren, maar de manier waarop we dat doen is vrij grof”, zegt hij. Backx bedoelt bijvoorbeeld dat al het plastic op een hoop wordt gegooid, terwijl er zeker zeven categorieën plastic bestaan die lastig te hergebruiken zijn zonder scheiding. Ook zijn er veel samengestelde producten, zoals elektronica, waarvan de onderdelen in allerlei verschillende categorieën vallen. Als we al ons afval willen hergebruiken dan moeten we dat veel fijner sorteren, zegt hij. Dat kan op de eerste plaats met geavanceerde scheidingsmachines. Apparaten die de afvalstroom op een lopende band razendsnel analyseren en de verschillende soorten plastic er met een gerichte luchtstoot uitblazen en sorteren.
Afgezien van het feit dat die machines afhankelijk zijn van elektronica is er nog grotere rol voor ICT in de afvalstroom: die van boekhouder. “Bij het recyclen komen op de ene plek materialen en componenten vrij die op een andere plek nuttig zijn. Er ontstaan ketens tussen aan de ene kant de bedrijven die afval verwerken en aan de andere kant bedrijven die producten maken. Je moet iedere verwerkingsstap vastleggen en bijhouden wat de eigenschappen en kwaliteit van de materialen zijn”, zegt Backx. Recycled plastic kan bijvoorbeeld niet de kwaliteiten hebben om er een boterpakje van te maken, maar wel goed genoeg zijn voor de productie van tuinmeubels. “Dit soort ketens zijn complex en kun je alleen met ICT beheersen. De hightech-industrie werkt op deze manier en kan zo met tientallen gespecialiseerde bedrijven een complex product als een mobiele telefoon of auto maken. ICT bewaakt dit proces”, zegt hij.
Ton Backx © TU Eindhoven
Ton Backx: “De enige oplossing om de datagroei in goede banen te leiden is méér elektronica installeren”
Een ander rol van informatietechnologie is weggelegd bij de opwekking en verdeling van energie. Ook hier hebben computers de rol van boekhouder. Waar het energienetwerk in het verleden bestond uit een aantal centrales die elektriciteit leverde voor een groot aantal verbruikers, zijn diezelfde gebruikers inmiddels ook energie aan het opwekken met bijvoorbeeld zonnepanelen. Afhankelijk van het weer komt die elektriciteit het netwerk op, samen met een aantal andere variabele bronnen zoals windmolens. Ook ons stroomverbruik verandert met de introductie van elektrische auto’s en huizen die zijn verwarmd met elektriciteit. Deze grote knoop van energieaanbieders en gebruikers – waar namen zoals het smart grid of het internet of energy voor zijn bedacht – kan alleen opgelost worden door een verregaande integratie van informatietechnologie.
Groene ICT
Goed, dat zijn twee voorbeelden van hoe elektronica de wereld een stukje groener maakt. Maar wat schieten we daarmee op als diezelfde elektronica een groot deel van de beschikbare energie opslurpt? De wereld wordt alleen groener als ook de datacentra groen worden.
Backx denkt in oplossingen en noemt de zogenoemde fotonica als een belangrijke ontwikkeling in het groener maken van ICT. Het is een onderzoeksgebied waar hij zelf veel aan werkt. De fotonica is het verwerken van informatie niet met stroom (ook wel elektronen zoals in elektronica) maar met licht (ook wel fotonen). Een glasvezelkabel is een simpel voorbeeld van informatie verzenden met korte lichtpulsen.
De beloftes zijn groot. Niet alleen kan het transport van informatie pakweg een factor duizend zuiniger, ook is fotonica veel sneller. Backx geeft als voorbeeld het experiment waar door een haardikke glasvezelkabel ruim 230.000 gigabyte per seconde werd verstuurd. Dat is weliswaar onder laboratoriumomstandigheden en over een testcircuit van enkele tientallen kilometers, maar het kan volgens hem de volledige communicatie tussen Noord-Amerika en Europa verzorgen. Het is niet gek dat datacentra al veel gebruikmaken van deze technologie, zeker op de plekken waar de datastromen groot zijn. De toekomst van dataverwerking zal volgens Backx nog veel meer op licht- dan op elektriciteitssignalen leunen.
Volgens Backx zit er weinig anders op dan het toenemende energieverbruik voor lief nemen om uiteindelijk groener te worden
Ondertussen draait de wereld voornamelijk op elektronica, met het bijbehorende (hogere) energieverbruik. Ingenieurs kijken daarom ook naar andere oplossingen voor het energiegebruik, zoals het op stand-by zetten van (delen van) het datacentrum op het moment dat de capaciteit niet nodig is. In datacentra in Amsterdam zijn hiermee succesvolle proeven gedaan. Dat klinkt gek, waarom is hier niet eerder naar gekeken? “Datacentra zijn complex en veel verschillende bedrijven spelen een rol bij de bouw en het draaiende houden ervan. Als je naar het totale kostenplaatje kijkt dan is energie niet een grote kostenpost”, zegt Backx. “Het dreigende energietekort in Amsterdam is een extra reden om daar nu naar te kijken.”
Weerbarstige werkelijkheid
Het energieverbruik van datacentra zal wereldwijd blijven stijgen. Het ING Economisch Bureau berekende eerder dat het stroomverbruik voor data over tien jaar weer verdubbeld is, en dat was voor de coronacrisis die digitalisering een flinke duw gaf. Volgens Backx zit er weinig anders op dan het toenemende energieverbruik voor lief nemen om uiteindelijk groener te worden. Backx vindt het lastig om te zeggen waar dat omslagpunt precies ligt. “Uiteindelijk moeten we naar nul uitstoot, maar hoeveel tijd de samenleving zich gunt om door de bocht te gaan weet ik niet. Gevestigde partijen verdienen geld met de status quo en willen eigenlijk niet veranderen. Er is daarom een verschil tussen het snelste tempo waarin dingen kúnnen, en tijd waarin dingen werkelijk gebeuren.” Toch heeft hij vertrouwen in de toekomst: “Ik merk dat de jongere generaties hiermee bezig zijn, dat zie je in enquêtes maar ook in gedrag. Ik denk zij dit gaan afdwingen.”
Een curieus verhaal. Allereerst omdat het treffen van klimaatregelen onvermijdelijk ook betekent dat beleidsmatige afwegingen en keuzes zullen moeten worden gemaakt. Daarbij staat, mag ik hopen, niet op voorhand vast dat auto- en vliegverkeer, om maar twee voorbeelden te noemen, minder gewicht gaan krijgen dan notoire grootverbruikers als datacenters die een groot deel van de dag onnuttig zijn met het “doorspoelen” van de nationale communicatiediarree. Daar komt bij dat lang niet alle in de Wieringermeer door Google en MS geplande datacenters ook inderdaad bedoeld zijn voor de Europese markt zo dat überhaupt al een overtuigend argument kan zijn om Nederland behalve met windmolens ook nog eens met datacenters vol te gaan plempen. Voor hen die dat even ontgaan was: het met honderden miljoenen door de overheid gesubsidieerde windmolenpark van Vattenfall, gebouwd om in de volledige energiebehoefte van Hollands Kroon in de Wieringermeer te gaan voorzien, bleek tot grote verrassing van de inwoners plotseling alsnog te zijn bedoeld voor de elektriciteitsbehoefte van een gigantisch datacenter van MS dat als cloud voor Afrika en het Midden Oosten moet gaan functioneren. Waar het nieuwe motto is om in Nederlandse geld te komen verdienen aan en desnoods ten koste van het klimaat, houd ik het voorlopig dus maar liever op “klimaatkillers”.