Här svalnar dina likes

I utkanten av Luleå ligger Facebooks två gigantiska datorhallar. På en yta motsvarande åtta fotbollsplaner står tiotusentals servrar som har hand om trafiken när användarna i Europa kollar de senaste uppdateringarna och lägger ut bilder och filmer på det sociala nätverket.

Enligt Facebooks egna uppgifter förbrukade hallarna 187000 megawattimmar under 2015, lika mycket som 7 500 eluppvärmda villor.

Den här typen av gigantiska datorhallar ökar i antal runt om i världen med it-jättar som Google, Microsoft och Amazon i spetsen. Utbyggnaden drivs av att allt fler företag lägger sina tjänster på internet i det så kallade molnet.

Tillgången på förnybar el och kallt klimat har gjort Norden attraktivt. Facebook är inte det enda företag som placerat sina datorer här. Google har förvandlat ett före detta pappersbruk i Finland till datorhall, och i Danmark bygger Apple ett jättecenter i Viborg.

På grund av sin skala är det lätt att peka ut dem som energislukare. Men enligt en rapport från det amerikanska energidepartementet som kom i somras bidrar de till att minska den totala energiförbrukningen från it.

I rapporten konstaterar forskarna att den totala energiförbrukningen från datorhallar i USA inte har ökat nämnvärt sedan 2010. Från att ha stigit brant från internets barndom på 1990-talet har kurvan planat ut, en trend som väntas hålla i sig under de närmaste åren.

En viktig orsak till detta är de nya stora datorhallarna i ”hyperskala”, där hårdvaran kan utnyttjas mycket mer effektivt. Samtidigt går en högre andel av den instoppade energin till att driva datorerna tack vare effektiva kylsystem.

– En server gör samma jobb som flera servrar i ett mindre datacenter, och med mycket effektiva drift- och kylsystem går bara en bråkdel av energin till annat än it. I mindre datacenter ligger den siffran typiskt på 50 procent, säger Arman Shehabi, forskare vid Berkeley Lab, Kalifornien, och en av huvudförfattarna till rapporten.

För tio år sedan kom flera rapporter som pekade ut it-sektorn som ett stort miljöhot. Analysföretaget Gartner räknade till exempel ut att it stod för lika stora koldioxidutsläpp som flyget. Sedan dess har datamängderna ökat exponentiellt. Det amerikanska it-företaget Cisco, som tillverkar och säljer nätverksutrustning, talar om zettabyte-eran. I slutet av 2016 passerade internettrafiken en zettabyte – där zetta står för en etta följd av 21 nollor. Och kurvorna fortsätter att peka uppåt.

Till 2020 kommer ytterligare en miljard människor på jorden att börja använda internet. Dessutom väntas drygt 26 miljarder prylar vara uppkopplade. Hur går det då med energiförbrukningen?

– Alla tror att den bara ökar och ökar linjärt med datautvecklingen, säger Dag Lundén, miljöchef på Telia i Sverige.

Tillsammans med Jens Malmodin, hållbarhetsforskare på Ericsson, har Dag Lundén gjort flera studier av hur mycket energi som it- och mediesektorn gör av med i Sverige.

I den senaste studien har de tagit ett helhetsgrepp och beräknat hur mycket energi som går åt i Sverige inklusive tillverkning, användning och återvinning. Här ingår till exempel mobiltelefoner, nätutrustning, datorer hemma och i datacenter, tv-apparater och annan it-utrustning.

När de såg resultatet blev de förvånade. Trots att it-användningen fortsätter att öka så minskar den totala energiförbrukningen.

– Det är en ny trend. För första gången ser vi att datavolymen och energiförbrukningskurvorna inte längre följs åt, utan har frikopplats från varandra, säger Jens Malmodin.

Studien som de gjort på Centre for sustainable communication vid Kungliga tekniska högskolan, KTH, i Stockholm, fick många att höja på ögonbrynen när den presenterades i höstas.

Trendbrottet, som kom 2010, beror framför allt på mindre och energisnålare skärmar. När mobiler och läsplattor ersätter stationära datorer och tv-apparater går det åt mindre energi, både när apparaterna tillverkas och när de används.

Även i näten minskar energibehovet när gammal utrustning byts ut mot ny.

– När vi till exempel fasar ut äldre telefonväxlar (AXE) så minskar vi samtidigt energibehovet med 25 procent, säger Dag Lundén.

Han och Jens Malmodin vill nu gå vidare och göra en större, global studie.

– Sverige ligger långt fram i it-utvecklingen, men vi tror att samma trend kan ses även globalt. Se bara på hur många utvecklingsländer som hoppar direkt till den nya tekniken, säger Jens Malmodin.

Men även om kurvorna vänder nedåt finns det fortfarande mycket kvar att göra. Inte långt från Facebook i Luleå har forskningsinstitutet Sics North Swedish ICT i samarbete med Luleå tekniska universitet byggt ett testdatacenter för att bland annat utveckla nya sätt att kyla hallarna.

– En idé är att minska behovet av fläktar genom att placera servrarna kring en hög skorsten, som då skulle ge ett självdrag, säger Tor Björn Minde, chef för Sics North.

Facebook använder fläktar för att suga in kall utomhusluft som får blåsa förbi de varma processorerna. En del av den varma luften återanvänds för att få rätt temperatur på insugsluften. Resten släpps ut.

Det finns exempel på att spillvärmen tas till vara. På Parallelldatorcentrum vid KTH går till exempel överskottsvärmen från superdatorn in i högskolans allmänna värmesystem. I Stockholm finns flera exempel på datorhallar som återanvänder värme i fjärrvärmenätet, som annars hade fläktats bort.

I Boden har man undersökt möjligheterna att använda spillvärmen från ett datacenter på orten för växthusodling.

– I stället för att elda för kråkorna är idén att till exempel odla blommor på våren, grönsaker på sommaren och svamp övrig tid på året, säger projektledaren Marcus Sandberg vid Luleå tekniska universitet.

I projektet ska forskarna bygga datormodeller för olika sätt att utforma växthuset och värmeöverföringen. Svårigheterna är, enligt Marcus Sandberg, att hitta sätt för att fånga upp stora luftvolymer som håller cirka 30 grader och transportera dem till växthuset.

Men kan inte själva datorn jobba mer effektivt? Det är en fråga som David Black-Schaffer, docent på avdelningen för informationsteknik vid Uppsala universitet, ägnar sig åt. Innan han flyttade till Sverige med sin svenska fru jobbade han på Apple i Silicon Valley. Han säger att alla de stora it-företagen har energieffektivitet i fokus.

–Det är fråga nummer ett och en förutsättning för att datorerna ska kunna fortsätta att bli snabbare och snabbare.

På hans avdelning jobbar forskarna med att bygga effektivare hårdvara i form av minnen och processorer, men också med att hjälpa programmerare att skriva energieffektiv kod. Det kan handla om automatiska verktyg som avlastar programmeraren genom att optimera koden i efterhand. Programmen kan till exempel delas upp i olika delar så att hårdvaran utnyttjas så effektivt som möjligt. Problemet är att it-systemen blir alltmer komplexa. I början av 2000-talet hade kretsarna på chippen krympt så mycket och elektronerna rörde sig så snabbt att det inte längre gick att öka takten. Chippen blev så varma att det inte lönade sig att försöka kyla ner dem.

Lösningen blev att dela upp processorerna i flera separata delar – kärnor. Med tiden har processorerna dessutom blivit mer specialiserade. Då är det avgörande att kunna matcha programkoden med rätt processor.

– Om man kör ett program på fel processor kan det gå åt tio gånger mer energi. Resultatet blir då att batteriet tar slut snabbare i mobilen eller att programmen inte går så snabbt som man vill, säger David Black-Schaffer.