Het internet blijft duizelingwekkend snel groeien. Maar bits en bytes vliegen niet zomaar door de lucht en dus verbruikt het wereldwijde web ook steeds meer elektriciteit. Als het huidige groeitempo aanhoudt, surfen we straks alleen nog bij daglicht.
Het internet heeft een milieuvriendelijk imago. Deels is dat terecht. Een krant die we op het internet lezen, hoeft niet gedrukt, getransporteerd en opgehaald te worden. Er wordt dus energie en materiaal gespaard. Wie internetbankiert, hoeft niet in de auto te stappen om naar de bank te rijden. Dat spaart brandstof, de bank spaart kantoren, papier en personeel. Maar bits and bytes vliegen niet zomaar door de lucht. Ze transporteren en bewaren vraagt opmerkelijk veel energie. Elke zoekopdracht, elke e-mail, elke geraadpleegde webpagina produceert ergens ter wereld rook uit een schoorsteen. Het internet zou wel eens de verklaring kunnen zijn voor het feit dat we steeds meer elektriciteit verbruiken, terwijl apparaten als koelkasten, wasmachines en televisies vele malen zuiniger zijn geworden.
Voor de gebruiker houdt het internet op aan het computerscherm. Daarachter begint de virtuele wereld. Maar elke webpagina die we op ons scherm oproepen, staat ergens op de harde schijf van een computer. Die computers worden ‘servers’ genoemd, naar het fundamentele ‘client-serverprincipe’ van het internet. Het zijn de computers die de informatie ‘opdienen’, terwijl wij via onze desktop of laptop die informatie ‘consumeren’. Servers zijn in essentie dezelfde machines als die op ons bureau staan, alleen zijn ze meestal krachtiger. Bij het energieverbruik van laptops en desktopcomputers is er veel discussie over hoe lang die apparatuur gebruikt wordt. Die factor is immers van grote invloed op het uiteindelijke energieverbruik. Maar bij servers rijst die vraag niet. Ze zijn continu actief. Een website of een database moet immers 24 uur per dag toegankelijk zijn.
Servers staan op elkaar gestapeld in zogenaamde datacenters. Dat zijn goedbeveiligde complexen, beschermd tegen brand, inbraak, natuurrampen en onderbrekingen in de stroomtoevoer. Datacenters hebben het uitzicht van een kantoorgebouw, maar ze verbruiken evenveel energie als een fabriek. Naar internationale normen zijn de Belgische datacenters aan de kleine kant. De grootste onafhankelijke aanbieders van dataruimte in ons land – Interxion, Level3 en LCL – hebben elk ongeveer 1500 vierkante meter aan servers staan. Hun datacenters verbruiken ieder op zich ongeveer 1 megawatt stroom. Dat komt overeen met het continue doen branden van meer dan 16.500 gloeilampen van 60 watt. In Amsterdam, Londen, Parijs en Frankfurt staan computerparken met een stroomverbruik van 5 tot 20 megawatt. Telehousing bouwt in Nederland een datacenter met een capaciteit van 30 megawatt.
In de VS worden momenteel nog veel grotere (private) datacenters gebouwd, vooral door Yahoo, Microsoft en Google. Ze hebben die nodig voor hun zoekmachines (die een kopie opslaan van alle geïndexeerde pagina’s op het internet), hun e-mailservice en een groeiend aantal andere toepassingen zoals bijvoorbeeld GoogleEarth of MSN. Google heeft naar schatting 40 datacenters staan, met in totaal een miljoen servers. Het internetbedrijf bouwt momenteel zeker drie reusachtige computerparken, waarvan er één over een oppervlakte zal beschikken van meer dan 300.000 m2. Het zal naar schatting 200 megawatt elektriciteit nodig hebben, evenveel als een staalfabriek of een groot chemisch bedrijf. Zo’n hoeveelheid elektriciteit is niet eenvoudig te vinden. Het datacenter wordt dan ook vlakbij een grote hydro-elektrische centrale gebouwd.
De uitbaters van publieke datacenters weten niet welke websites er op de computers in hun gebouwen draaien. ‘Wij zijn groothandelaars’, verklaart Juan Gonzalez van Interxion. ‘Wij verhuren onze infrastructuur aan hostingbedrijven, die het voor ons in kleinere stukken verder verhuren aan iedereen die een website wil opzetten. De plaatsing en het beheer van de servers is volledig hun verantwoordelijkheid. Wij zorgen enkel voor stroom, koeling en beveiliging – ‘housing’in het vakjargon. Vijf jaar geleden, na het barsten van de internetzeepbel, stonden de meeste datacenters leeg. Vandaag zijn ze zowel leeg als vol. Vol omdat de zaken goed draaien. Maar ook leeg omdat ze verouderd zijn.’
Servers worden steeds kleiner en krachtiger, zodat er steeds minder plaats nodig is. Tegelijk stijgt echter het energieverbruik van de machines. Vijf jaar geleden bedroeg het gemiddelde stroomverbruik van een server ongeveer 200 watt, vandaag is dat opgelopen tot 400 watt. Samen met het energieverbruik stijgt ook de nood aan koeling, omdat de machines meer hitte produceren naarmate ze compacter worden. Er is nu al evenveel energie nodig om elke server te koelen, via airconditioning en ventilators, dan er nodig is om de machines zelf te laten draaien. Dat betekent dat het gemiddelde stroomverbruik per server is opgelopen tot 800 watt, tegenover zo’n 300 watt vijf jaar geleden. Datacenters die toen werden gebouwd, zijn daar niet op voorzien. ‘De huidige generatie ‘blade’-servers is zo dun dat er 200 servers opeengestapeld in een kast passen’, vertelt Wilbert Ingels van het hostingbedrijf Dedigate. ‘Terwijl de energievoorziening van de meeste datacenters voorzien is op gemiddeld 25 servers per kast. Dus blijft een steeds groter deel van het datacenter leeg staan. Er is gewoonweg niet genoeg elektriciteit om alles vol te zetten.’
ENERGIECRISIS DREIGT
Dat wil niet zeggen dat datacenters steeds kleiner zullen worden. ‘Voor de 1500 vierkante meter servers in onze twee datacenters hebben wij 800 tot 900 m2 dieselgeneratoren, brandstof, batterijen en andere back-upsystemen nodig’, zegt Laurens van Rijen van het housingbedrijf LCL. ‘Als de stroom uitvalt, moeten wij onmiddellijk kunnen overschakelen op onze eigen stroomvoorziening. En hoe meer elektriciteit de servers verbruiken, hoe meer reservecapaciteit je achter de hand moet hebben. Ons datacenter in Diegem zit tegen de maximale stroomcapaciteit van 1 megawatt aan. Voor onze geplande upgrade naar 4,4 megawatt, eind dit jaar, is 700 m2 bijkomende ruimte voor generatoren en batterijen nodig.’
Het opmerkelijk hoge energieverbruik van datacenters doet de vraag rijzen hoeveel elektriciteit het internet in zijn geheel verbruikt. Dat vraagt enig rekenwerk. Twee gespecialiseerde onderzoeksbureaus, Gartner en IDC, schatten het aantal wereldwijd geïnstalleerde servers op respectievelijk 25 en 28 miljoen in 2006. Google zet vooral gewone pc’s in als server en zit dus niet in die cijfers vervat. Dat geldt ook voor de enkele tienduizenden mainframes opgesteld in datacenters. Dat zijn supercomputers die de kracht van tientallen tot honderden servers combineren, maar niet in de statistieken van de servers zijn opgenomen. In datacenters draaien ook veel externe harde schijven, in feite computers zonder processor. Als we ervan uitgaan dat er wereldwijd 30 miljoen servers staan opgesteld, is dat dus eerder een voorzichtige schatting. Vermenigvuldigd met een verbruik per server van 800 watt (de helft voor het stroomverbruik van de machine, de andere helft voor de koeling), komen we zo aan een totaal verbruik van 210 terrawattuur (of een continu vermogen van 24 gigawatt). Dat is ruim twee keer het stroomverbruik van België.
Behalve de servers die voor de opslag van informatie zorgen, zijn er ook nog de computers die instaan voor het verkeer van bits en bytes, en voor de transmissie van optische signalen via het wereldwijd vertakte glasvezelnetwerk: routers, hubs, switches, optische terminals. Die machines verbruiken tot 5000 watt en meer. Er zijn geen betrouwbare cijfers te vinden over hun aantallen. Toch valt er van hun totale verbruik een redelijk goed beeld te schetsen, dankzij een onderzoek van het Amerikaanse Department of Energy (DOE). Die studie berekende in 2001 het elektriciteitsverbruik van het internet in de VS. De cijfers zijn gezien de snelle groei van het internet hopeloos verouderd, maar de opdeling van het toenmalige verbruik geeft een idee van de verhoudingen. De verspreiding van deze machines hangt immers samen: hoe meer servers, hoe meer internetverkeer en dus hoe meer netwerkapparatuur er nodig is. Volgens de onderzoekers verbruikt de netwerkinfrastructuur 1,3 keer zoveel elektriciteit als de servers. Vertaald naar de huidige situatie komt dat neer op 31 gigawatt, exclusief de energie die nodig is voor de koeling van de netwerkapparatuur. Voor UPS-systemen – software en hardware die er in datacenters voor zorgen dat een stroomonderbreking naadloos wordt opgevangen – komt daar nog eens de helft van het stroomverbruik van de servers bij, omgerekend 12 gigawatt. Dat brengt het elektriciteitsverbruik van het internet op 57 gigawatt, net geen 3,5 procent van het globale elektriciteitsverbruik.
Aan de andere kant van het internet bevinden zich uiteraard ook de desktopcomputers, die wij gebruiken om de informatie op de servers te raadplegen. Wereldwijd staan er ongeveer 1 miljard personal computers geïnstalleerd. Om het elektriciteitsverbruik van het internet te kennen, moeten we ten slotte ook rekening houden met de stroom die nodig was om al die apparatuur te fabriceren. Dat is een niet te onderschatten factor omdat computers om de twee tot vijf jaar worden vervangen. Netwerkapparatuur gaat gemiddeld vijf tot zeven jaar mee. Het stroomverbruik van fabricage en desktops komt volgens het onderzoek telkens overeen met 4 keer het elektriciteitsverbruik van de servers, of in totaal nog eens 192 gigawatt. Het totale stroomverbruik van het internet bedraagt dan 260 gigawatt, meer dan 15 procent van het globale elektriciteitsverbruik. En dat is nog maar het begin: ‘Het internetverkeer in België verdubbelt elke 9 maanden’, zegt Laurens van Rijen. ‘Ons stroomverbruik stijgt van maand op maand met 5 tot 10 procent.’
EXPONENTIëLE GROEI
Als we dat groeipercentage wereldwijd extrapoleren (en daarbij uitgaan van slechts 5 procent groei per maand), komen we tot een onthutsende vaststelling: over zes jaar, eind 2012, neemt het internet 100 procent van het wereldwijde elektriciteitsverbruik op zich. En dat is een zeer voorzichtige schatting, want we houden hier enkel rekening met de 57 gigawatt die de servers en netwerkcomputers nu verbruiken. Als we ook rekening houden met de elektriciteit die het kost om de machines te maken, en met de elektriciteit die de desktopcomputers verbruiken, slokt het internet al in 2010 alle elektriciteit ter wereld op. En dan zit nog lang niet de hele wereldbevolking te surfen.
Het is vooral de opkomst van bewegende beelden die de datacenters dreigt te doen crashen. Bewegende beelden hebben véél meer schijfruimte nodig dan foto’s of muziek, die op hun beurt al veel meer ruimte nodig hebben als tekst. Enerzijds is er de opkomst van lageresolutiefilmpjes, zoals op YouTube, anderzijds is er het groeiende aanbod van bioscoopfilms en televisieprogramma’s. Ook blogs en fenomenen als ‘MySpace’ en ‘Second Life’ stapelen servers op elkaar: het zijn steeds vaker de gebruikers zelf die informatie op het internet zetten. ‘Een andere tendens is dat er van websites die vroeger in het buitenland stonden, nu een kopie dichter bij de eindgebruiker wordt geplaatst’, merkt Wilbert Ingels op. ‘Heel grote websites zoals CNN of Google zijn over de hele wereld gekopieerd. Zo komt een webpagina veel sneller op het scherm te voorschijn. Bedrijven beginnen nu ook al hun digitale informatie dubbel op te slaan. Internet is cruciaal geworden in de bedrijfsvoering, steeds meer ondernemingen draaien hun hele omzet online. Ze nemen dus het zekere voor het onzekere en slaan hun informatie op in verschillende datacenters.’
Het besef groeit dat het internet voor een crisis staat. De Amerikaanse overheid riep in december de chipfabrikanten en de grootste uitbaters van datacenters bij elkaar, om oplossingen te zoeken voor het uit de pan swingende energieverbruik. ‘Het probleem moet aangepakt worden door de efficiëntie van de machines op te drijven’, vindt Ingels. ‘Belangrijk is dat je het langs twee kanten gaat benaderen: hardware én software. Processors moeten zuiniger draaien, maar ook softwareprogramma’s moeten dat doen. Er is op dat vlak erg veel ruimte voor verbetering. Maar zelfs dan zal het nog een uitdaging blijven om al die datacenters van energie te voorzien. Het internet groeit exponentieel.’
‘Het is dweilen met de kraan open’, verzekert Laurens van Rijen. ‘Processors worden zuiniger, maar dan stopt men weer meer processors op een kleinere plek. Zodat er altijd weer krachtiger servers ontstaan, die meer koeling vragen. Het energieverbruik zal blijven stijgen, ondanks efficiëntere technologie. Maar het internet zal nooit 100 procent van de elektriciteit verbruiken. Het ‘hosten’ van een website zal steeds duurder worden, zodat de groei zal worden afgeremd. Onze klanten betalen nu per vierkante meter, maar eind dit jaar gaan wij over naar een model waarbij het stroomverbruik prijsbepalend is.’
DOOR KRIS DE DECKER
