Zo veel als er gesproken wordt over het energieverbruik van vliegen of autorijden, zo weinig wordt er gesproken over het energieverbruik van onze digitale infrastructuur en diensten, zoals datacenters en cloud computing. Maar in 2019 verbruikten alle datacenters in Nederland al drie keer zoveel als de Nederlandse spoorwegen (NS), een stijging van 80% ten opzichte van slechts twee jaar eerder. En er wordt geschat dat tegen 2030 maar liefst 21% van het wereldwijde energieverbruik nodig zal zijn voor alle IT-toepassingen ter wereld.

Terwijl economieën steeds afhankelijker worden van IT - in Nederland draagt IT bij aan 60% van het BBP - groeit het besef dat ook de IT-sector, net als andere sectoren, energiezuiniger moet worden. Aan het Instituut voor Informatica van de UvA werken onderzoekers aan energielabels voor digitale diensten, net als de energielabels die verplicht zijn voor huishoudelijke apparaten als koelkasten en wasmachines.

Energieverbruik

'Ons eerste doel is om het energieverbruik van digitale diensten te kwantificeren', zegt universitair hoofddocent Ana Varbanescu, een van de twee leiders van het Energy Labels-project. Maar het is een hele uitdaging omdat er veel partijen betrokken zijn bij de digitale keten. Varbanescu: ’Wanneer je een YouTube-video op je telefoon bekijkt, gaat de informatie langs verschillende tussenstations: van het datacentrum dat de YouTube-video opslaat tot tussenliggende servers en uiteindelijk tot je telefoon. We willen weten hoeveel energie in elke laag wordt verbruikt. Het uiteindelijke doel is om energielabels te krijgen die vertellen of een digitale dienst veel of weinig energie verbruikt.'

Koolstofvoetafdruk

Zodra deze kwantificering is gedaan, willen de onderzoekers idealiter ook de koolstofvoetafdruk van een digitale dienst uitrekenen en toevoegen. 'We willen de energielabels gebruiken om in te grijpen op het energieverbruik', zegt assistent-professor Anuj Pathania, de andere leider van het project. 'Het idee is om te kijken wanneer en waar je je berekeningen uitvoert. Zodra dat bekend is, kun je gegevens en berekeningen sturen naar plaatsen waar meer groene energie beschikbaar is, en zo de koolstofvoetafdruk verkleinen. Stel dat het in Nederland slecht weer is en de energie voornamelijk afkomstig is van fossiele brandstoffen, terwijl in Spanje de zon schijnt en door zonnepanelen wordt omgezet in elektriciteit. In dat geval zou je de koolstofvoetafdruk kunnen verkleinen door gegevens en berekeningen naar Spanje te sturen.'

Het Energy Labels-project is net in april van dit jaar van start gegaan, met één promovendus die zich er volledig op toelegt. Varbanescu: 'Samen identificeren we nu de instrumenten die we nodig hebben om het energieverbruik in de hele digitale keten van een dienst te modelleren en te meten. We zullen wiskundige modellen ontwikkelen, deze verifiëren met simulaties en uiteindelijk ook metingen doen in een nagebootste omgeving.' Aan het project werken drie externe partijen mee: SURF, Barcelona Supercomputing Center en TNO.

Het Energy Labels-project is een van de zes UvA-projecten die deel uitmaakten van een FNWI-brede oproep voor nieuw onderzoek op het gebied van duurzaamheid, vertelt hoogleraar Andy Pimentel, de groepsleider van de IvI-onderzoeksgroep Parallel Computing Systems (PCS), waarin Varbanescu en Pathania werken. Pimentel: ' Ons project was het enige op het gebied van informatica. Het is een logische uitbreiding van het werk dat mijn groep doet aan eigenschappen en gedrag van computersystemen die buiten de gebruikelijk functionaliteit liggen, zoals prestaties, stroomverbruik en thermisch gedrag.'

Energielabel

Of het project zal resulteren in discrete klassen zoals de labels A tot G in huishoudelijke apparaten, of dat er een continue reeks zal zijn, afhankelijk van hoe de dienst wordt gebruikt, is nog een open vraag. Varbanescu: 'Je kunt je voorstellen dat in Nederland het energieverbruik van een YouTube-video die vanuit het binnenland wordt gestreamd lager is dan wanneer deze vanuit de VS moet worden gestreamd. En een video streamen in een lagere resolutie verbruikt minder energie dan streamen in een hogere resolutie. Dezelfde digitale dienst zou dus een energielabel kunnen krijgen dat varieert van groen, voor een laag energieverbruik, tot rood, voor een hoog energieverbruik. Maar net zoals we momenteel de kamertemperatuur verlagen om energie te besparen, denk ik dat we in de toekomst gevraagd zullen worden voorzichtiger om te gaan met de hoeveelheid computerkracht die we gebruiken.'