一个国家可依靠“100%可再生能源”吗

根据最近的一项研究，Eviart/Shutterstock的科学家们公布了一份详细的路线图，到2050年将139个国家的可再生能源转移到100%。斯坦福大学的

能源专家报告说，使用风能、太阳能、地热和水（水力发电，（潮汐和波浪）为所有需要电力运作的经济部门供电的能源，包括电网本身、运输、供暖和制冷、工业以及农业、林业和渔业，将大大减少能源消耗，减少空气污染造成的死亡，创造数以百万计的就业机会，斯坦福大学大气与能源项目主任马克·雅各布森在接受《生活科学》杂志采访时说：“稳定能源价格，节省数万亿美元的医疗保健和气候相关费用。我们为139个国家中的每一个制定了各自的计划，这些计划占全球排放总量的99%以上。”。[十大最疯狂的环保理念]

这项研究着眼于世界能源需求，从2012年开始，预测到2050年。2012年，世界用电量为12.105万亿瓦，相当于12.105万亿瓦。研究人员在研究报告中写道，到2050年，如果不发生任何变化，世界将需要20.604tw，而且每个国家都继续采用其目前用于满足能源需求的相同方法。

，但如果这些相同的商业部门转向可再生能源来满足其所有电力需求，世界将需要研究显示，仅需11.804TW就能满足全球电力需求。研究人员称，这是因为电比燃烧更有效。在解释研究要点的视频中，雅各布森举了一个例子：他说，在电动汽车中，80%到82%的电被用于移动汽车；其余的则被浪费为热量。另一方面，在以汽油为动力的汽车中，燃料中只有17%到20%的能量用于移动汽车，其余的能量被浪费为热量，他说，

能源也需要用于开采、提炼和运输化石燃料。因此，转向100%的可再生能源将消除这些能源密集型和环境破坏性的过程，报告作者说，在他们的研究中，雅各布森和他的同事展示了风、水、地热和太阳能如何满足全球对11.804太瓦能源的需求避免到2050年全球气温预计将比工业化前高出2.7华氏度（1.5摄氏度）。研究人员概述了这样做将如何拯救400万至700万人的生命，否则这些人可能死于由空气污染引起的疾病，为各国节省超过20万亿美元的健康和气候成本，雅各布森在接受《生活科学》采访时说：

“对我来说，这似乎是一件不费吹灰之力的事。

这项研究建立在雅各布森之前的工作基础上，雅各布森开始了他的研究科学家生涯，试图了解空气污染是如何影响气候的。”。他说，在最初的几年里，他专注于解决问题，但到了1999年左右，他开始寻找解决方案。

在2009年，雅各布森和马克·德鲁奇，加州大学伯克利分校交通研究所的研究科学家，雅各布森和德鲁奇在《科学美国人》杂志上发表了一份研究报告，概述了一项为全世界提供100%可再生能源的计划。

在接下来的几年里，致力于在州一级研究这些问题的后续研究，目前研究人员已将这项研究扩展到139个国家。世界上其余59个国家的详细能源数据并不存在，因此无法纳入该研究，科学家们说，“KDSPE”“KDSPs”是向100%可再生能源基础设施过渡的总成本——一个计划将国家首次移至80%可再生能源的计划。到2030年5月，乍一看，le energy似乎有些令人望而却步，但雅各布森和他的团队也计算出了这些数字。

雅各布森说，在所有国家平均起来，建设可再生能源系统（包括储存和传输）的成本是8.9%千瓦时。在一个没有过渡和保持现有化石燃料系统的世界里，成本是9.8美分/千瓦时。

不包括社会成本。

化石燃料能源伴随着健康和气候相关的成本。作者估计，到2050年，各国每年将在与全球变暖有关的环境、财产和人类健康问题上花费28万亿美元，包括洪水、房地产破坏、农业损失、干旱、野火、热应激和中风、空气污染、流感、疟疾、登革热、饥荒，海洋酸化等等。[气候变化将影响你健康的5种方式]

，如果世界不采取行动应对气候变化，地球两极的冰继续以目前的速度融化，世界7%的海岸线将被淹没，雅各布森说：

雅各布森说，可再生能源的社会总成本——包括健康和气候问题的成本，以及风能、水和太阳能的直接成本——约为化石燃料的四分之一。

“在其他世界，你可以将社会总成本降低约75%，“他说。”研究显示，这项技术的成本效益是巨大的。

几个国家已经开始转向可再生能源组合，以满足所有商业部门100%的电力需求。名单中包括塔吉克斯坦（76.0%）、巴拉圭（58.9%）、挪威（35.8%）、瑞典（20.7%）、哥斯达黎加（19.1%）、瑞士（19.0%）、格鲁吉亚（18.7%）、黑山（18.4%）和冰岛（17.3%）。

到目前为止，美国的可再生能源发电量仅占其总发电量的4.2%。但研究人员称，中国有优势。这项研究发现，像美国这样的国家，每人口拥有更多的土地，将有最容易的时间进行过渡。预计最困难的国家是那些地理位置小但人口众多的国家。据雅各布森说，新加坡、直布罗陀和香港等国家将面临100个可再生能源面临的最大挑战。“KDSPE”“KDSPS”仍有解决问题的方法。他补充说，这些地区可以转向海上风能，也可以与邻国交换能源。

“有了这些信息，我们给各国带来了信心，相信它们能够自给自足，”雅各布森说我希望不同的国家能在2050年和2030年分别承诺100%和80%的可再生能源。

这项研究于8月23日在线发表在《焦耳》杂志上。

最初发表在《生命科学》上。

Facebook今日宣布，将把温室气体排放量减少75%。在2020年底前，Facebook在全球的运营将100%使用可再生能源。

在此之前，硅谷科技巨头苹果公司和谷歌已实现100%使用可再生能源的目标。苹果今年4月曾宣布，已实现10年前定下的目标，目前全球所有设施100%采用可再生能源供电。这意味着，苹果位于美国、英国、中国和印度等43个国家和地区的零售店、办公室、数据中心和其他场所设施已100%采用可再生能源。

相比之下，谷歌称已在2017年实现该目标。今年6月，三星也表示，将在提高能源效率和促进减排上持续推进。作为这一努力的一部分，三星计划到2020年其在美国、欧洲和中国的所有工厂、办公楼和运营设施将100%使用可再生能源。

Facebook今日称，该公司将成为全球最大的可再生能源企业买家之一。Facebook还称，将温室气体排放量减少75%也是该公司继续支持《巴黎协定》承诺的一部分。

Facebook表示，公司已签署超过3千兆瓦的太阳能和风能购买协议。除了改善环境，投资可再生能源还能为可再生能源生产地创造就业机会。

2015年Facebook曾定下目标，争取在2018年实现50%的可再生能源使用比例。但Facebook提前一年，在去年就实现了51%的比例。

（文/彭科峰）在可持续发展的道路上，汽车企业也能做出自己的贡献。日前，华晨宝马发布的《华晨宝马汽车有限公司2019可持续发展报告》（下称《报告》）显示，截至2019年底，华晨宝马已实现100%可再生能源电力供电生产。

《报告》指出，2019年，华晨宝马在生产阶段排放的二氧化碳总量为110,743吨，同比下降65.1%，在2019年汽车行业绿色发展指数中排名第一，持续获得“国家级绿色工厂”的荣誉。

华晨宝马还指出，2019年，华晨宝马的新能源汽车销量持续保持高速增长，相较2017年增长了超过15倍，达32,246辆。尽管受疫情影响，2020年前六个月，宝马新能源汽车在中国销量仍然实现了49.1%的同比增长。

目前，宝马正在不断拓展充电网络和经销商服务网点，以促进新能源汽车的推广和销售。截止2019年底，宝马在全国超过200座城市提供了超过13万个公共充电桩；新能源汽车经销商服务网点从2018年的336家增加到450家，实现了对一、二线城市的全覆盖。

华晨宝马首席执行官魏岚德表示，未来华晨宝马不仅自身践行绿色智能制造，还要带动供应商践行可持续发展承诺。

本文来源于汽车之家车家号作者，不代表汽车之家的观点立场。

在我国申请冬奥举办权之初，就把实现绿色奥运作为我国申办奥运的理念。作为中国承诺“力争到2030年达到碳峰值，到2060年实现碳中和”后举办的国际体育赛事，我国要做出表率作用，北京2022年冬奥会的具体低碳目标是什么？

北京冬奥会组委会与北京市政府、河北省政府联合发布了《冬奥会和冬季残奥会低碳管理工作计划》，贯彻落实碳中和政策，采取碳减排手段，实现冬奥会的低碳目标，有多个方面

采用低碳能源，建设低碳能源项目，起到示范作用，建立跨区域清洁能源电力机制，全面实现100%可再生能源，满足场馆常规用电需求；建设总建筑面积不低于3000平方米的超低能耗等低碳示范项目，所有新建永久性场馆均符合绿色建筑标准；冬奥会比赛期间，比赛区域内的交通服务基本上由清洁能源车辆（不包括专用车辆）提供保障；低碳要标准，推进林业碳汇项目，建立北京冬奥会低碳管理会计准则，打造冬奥会遗产。

自北京2022年冬奥会筹备以来，北京奥组委与北京市和河北省政府密切合作，组建了一支联合部队。各项措施稳步推进并取得阶段性成果，包括所有场馆使用可再生能源，场馆建设完全符合绿色建筑标准，奥运会期间所有场馆100%使用绿色能源节能和清洁能源汽车的比例是历届冬奥会最高的，绿化工程为子孙后代留下了冬奥会遗产，冬奥会碳普惠制正式启动。

北京2022年冬奥会即将到来，“绿色奥运”正在向我们走来。北京冬奥会建成了世界上第一个500千伏张北柔性直流电网，将成为奥运史上第一个100%使用绿色清洁电能的奥运会；我国首都已成为第一个大规模使用最环保的二氧化碳制冰技术的冬奥会主办城市，从低碳能源到低碳场馆，再到低碳交通，绿色奥运的理念在北京冬奥会的筹备过程中无处不在。这种低碳不仅是大型活动的好榜样，也是未来发展和可持续发展的好榜样。

基于市场主流的科技企业排名、市场价值和社会影响等因素，报告在中日韩三国选取了30家科技企业，从气候承诺、实际行动、能源信息披露、影响力四大维度对其气候雄心以及可再生能源行动进行评估。

“使用100%可再生能源是科技企业实现碳中和的必经路径。”吴雪莹表示。针对报告发现的问题，我方呼吁中日韩三国科技行业应及早制定2030年前实现包括供应链的100%可再生能源使用目标，进一步提出范围1至3的减碳目标，并采取更有效的采购方式，加速扩大可再生能源采购规模。特别是三星电子、小米等头部科技企业更应发挥其行业领导力，主动承诺并切实履行气候行动，成为东亚地区迈向碳中和的真正领袖。

如果说“小目标”是个体的追求，那“大目标”就是所有人的责任，碳中和就是这样一个摆在我们每个人面前的“大目标”。作为能源的消耗者和创新的主体，企业毋庸置疑是实现“大目标”的核心推动者之一。

作为可持续发展的践行者，绿色和平期待用可持续经验赋能更多企业客户及伙伴，共同迈向碳中和。

碳中和的背景过于弘大，有兴趣的人欢迎关注我们，下次发文可以第一时间看到。

1月12日，国际环保组织绿色和平发布报告称，互联网企业具有极强的低碳转型潜力，应在节能减排方面发挥作用，力争在2030年实现100%采用可再生能源目标。同时，可再生能源发电成本下降，低碳转型也将成为企业控制电力成本的重要手段。

云计算中心资料图。新华社 图

中国互联网 科技 产业具有极强低碳转型潜力

1月12日，国际环保组织绿色和平发布了《迈向碳中和：中国互联网 科技 行业实现100%可再生能源路线图》研究报告，认为随着中国2060年前实现碳中和目标的提出， 科技 行业转向100%可再生能源已成为必然趋势。

碳中和是指企业、团体或个人测算在一定时间内直接或间接产生的温室气体排放总量，通过植树造林、节能减排等形式，抵消自身产生的二氧化碳排放量，实现二氧化碳“零排放”。我国已明确提出争取二氧化碳排放于2030年前达到峰值，2060年前实现碳中和的目标。

报告指，在中国2030年前碳达峰的大背景下，预计“十四五”期间，碳达峰压力及目标将分解到具体产业。中国互联网 科技 行业规模仍在高速扩张、碳排放持续增长，如果不采用可再生能源，仅依靠提升节能技术将难以实现碳中和目标。

报告解释，互联网 科技 企业碳排放主要来自电力使用，其中数据中心、云计算中心等大型互联网基础设施的电力使用为主要能耗来源。企业100%使用可再生能源，意味着其用电均来自风能、太阳能、水能等对环境无害或危害极小的能源。

据南都此前报道，复旦大学经济学院教授、复旦大学能源经济与战略研究中心主任吴力波则提出，数据中心等大型互联网基础设施的能耗很高，2018年我国数据中心的用电总量已经超过了整个上海市全 社会 的用电总量，达1500亿千瓦左右，占中国全 社会 用电量的2.35%。吴力波测算，如果按照现在的趋势发展，到2030年数据中心能耗最高可以达到1.4万亿千瓦，占全 社会 能耗的20%。

报告称，全球约41家率先设立长期100%可再生能源目标的 科技 企业，其中约20%已经实现了100%可再生能源目标，另外的约50%企业将实现100%可再生能源目标设置在2030年前，44%企业在2019年达到了60%或以上的可再生能源利用。

而目前在中国，仅有秦淮数据集团一家互联网 科技 企业设立了在2030年实现100%可再生能源目标。绿色和平项目主任叶睿琪表示：“数据中心、云计算领域的脱碳发展是中国实现碳中和的重要一环。中国互联网 科技 产业具有极强的低碳转型潜力，应该成为实现中国碳达峰、碳中和目标的排头兵。”

参考国际情况及中国在2060 年前实现碳中和的雄心，报告建议，互联网 科技 企业应结合自身业务发展的需求，将目标定为在2030年前达到100%使用可再生能源，最晚不应晚于2050年。

绿色电力成为企业减排、控制成本重要手段

要实现100%使用可再生能源目标，企业应当如何做？报告介绍，随着中国可再生能源市场的发展，企业采购可再生能源的方式越来越多样化。市场化绿电交易、“绿色电力证书”认购、分布式和集中式可再生能源电站投资等已成为主要方式。

市场化绿电交易指不依靠政策强制要求，用户自愿从供应商处购买可再生能源转化成的电能，即绿色电力。例如，2019 年，某互联网企业位于河北张家口的数据中心通过采购当地的风电与太阳能发电，实现数据中心40%由可再生能源供电。

2017年，国家发展改革委、财政部、国家能源局三部委发布了《关于试行可再生能源绿色电力证书核发及自愿认购交易制度的通知》，绿色电力证书市场在中国正式启动。每张绿色电力证书（简称“绿证”）相当于1000度电。企业购买了证书后可视为采购了相应的绿色电力，资金将用于支持发电方相应的度电补贴。

此外，企业还可以在屋顶或园区内建设分布式可再生能源发电项目，如分布式光伏和分散式风电，直接获取和使用绿色电力。例如，2020年，某企业位于上海的数据中心在墙体外立面增设太阳能电板，每年可减少消纳传统火电9万千瓦时，相当于减少二氧化碳排放 63.3 吨。报告显示，投资建设分布式项目的收益率为8%，投资大型风电、光伏等集中式项目的收益率为9%-12%。

如果不是东京奥运村为选手们配备了纸板床，大家可能还不知道床竟然能用纸来造。虽然听着很不靠谱，但奥组委这样做其实有更深刻的原因。

东京奥组委把“ 为地球及人类，携手共创美好未来 ”作为可持续发展理念。在“为了地球和人类，一起做得更好”原则下，奥组委在筹备奥运过程中使用了大量的可再生能源和可循环原材料，这届可能是 历史 上最环保、最绿色的一届奥运盛会。

其实除了纸板床，更令人惊奇的还有奖牌和领奖台，它们竟然也能用废料制作！ 在奥运村，氢能源 汽车 已投入使用，氢动力社区初具规模。为了贯彻环保概念，日本究竟可以做到多么“夸张”？

敬请观看本期凤凰大视野《迟来的聚会——疫情下的东京奥运观察》！

把氢能源玩出新花样

东京奥运的环保策略中，氢能源的地位十分重要，它是低碳化能源变革的重要载体。在利用氢能源这个领域，日本拥有全球领先的技术，这次东京奥运也就成为了一次日本向国际 社会 展示能源发展技术成果的“氢能秀”！

东京奥运村内还配置了氢能源自动驾驶 汽车 。工作人员介绍，氢能公交车在高峰期每5分钟会有一班，最长间隔20分钟一班，这些公交可以 自动运行24小时 。

东京奥组委创新促进办公室部长新井浩治说：“可持续性是东京奥运会的主要支柱之一。我们的目标是不排放二氧化碳，所以我们将使用在福岛浪江町生产的氢气来驱动氢能 汽车 ，我想这是可持续发展举措之一。”

这些公交车所穿行的奥运村，其实也已经采用氢能设备。

东京奥组委可持续发展部部长荒田有纪说：“我们在奥运村也使用氢能发电，并为一些住宿楼提供氢能。在奥运会结束后，奥运村将变成普通住宅，我们为了那时也可以使用，氢能发电已经嵌入了管道。为了未来的城市发展，通过本次奥运会开始系统化的运行，我想这是奥运会的特点之一。”

奥运村的氢能源来自位于日本福岛的工厂，这是世界上最大的氢能源制造工厂。 奥运会结束后，奥运村将被改造成世界上最大的氢动力社区。 4100套公寓还将配备氢燃料电池。这将是日本第一个全面投入实际使用氢站、氢管道和氢燃料电池的社区。

“废料”领奖台与“废料”奖牌

东京奥组委宣称日本将采用100%可再生能源，零碳排放。奥组委为了实现这个目标发动日本民众，一同为环保助力。

东京奥组委可持续发展部部长荒田有纪说：“对于领奖台，我们向市民征集洗涤剂瓶子，废弃的瓶子等，在宝洁公司的帮助下从市民那里收集起来，把它们融化了来制作领奖台。我相信帮助我们的孩子们会非常高兴。”

奥组委努力号召民众收集废旧塑料制品。 一百多个领奖台，共需要4.5万公斤、150万件塑料物品。以每回收一件塑料物品可以减少75克二氧化碳排放来计算，目标实现后，节省的能源将足够为一个家庭提供长达112年的照明。

除了领奖台，这届的奖牌也贯彻了环保的精神。奖牌的制作原料取自“都市矿山”，即收集来的废弃电子器械。 奥组委向日本全民回收旧手机和废旧电器，提炼再生金属，这项环保工程涉及30.3公斤黄金，4100公斤银和2700公斤铜。一般来说，奖牌的重量约为150到200克，但东京奥运会的奖牌重量将会超过500克。

荒田有纪说：“地球的再利用和循环正是因为每一位公民的力量，才会和未来的地球紧密相连，所以我们能够实现这个目标已经超过了100分，我想给大家120分。“

纸板的“魔法”

纸板床赞助企业负责人高冈社长非常热爱奥运，2008年还到现场观看了北京奥运会，那时他的事业刚刚起步。北京奥运会之后，高冈本州还在2016年里约奥运会为中国国家队提供了床被用品。如今东京奥运会延期一年，他赞助的床品一直堆放在仓库。

高冈社长说：“对奥运选手来说，在赛程当中假如第二天就是决赛，决战前夜的睡眠对他们来说也成了人生中最重要的事。能让全世界的人用上我们的寝具，是最开心的事。在当今的情况下，选手虽然可能外出受限制，但至少可以保证良好的睡眠环境。我认为要准备所有奥运会中最棒的东西。”

奥运村配备的纸板床由五十多张瓦楞纸板拼接而成，不使用任何螺丝或胶水，而承重能力却很强。奥运村使用完后，这些纸板床还可以被回收再利用。

不止是纸板床， 奥运村废弃的纸杯纸盘都会被回收，制作成卫生纸。

在富士市的回收工厂，李淼见到了再利用制品的生产流程。选手村运来的纸废品首先要经过去除杂质和墨水的环节，再由机器加工出成品卫生纸。造纸过程中产生的污水也会经过处理，符合环境标准之后再排放进城市的河流中。

东京奥组委可持续发展部部长荒田有纪说：“我们的目标是对于购买或借用的99%的物品进行重复使用或回收。当然，容器之类的物品是应该被尽可能回收的，所以纸质容器在用于用餐后会被回收，再次作为纸被使用。此外，对于运动会期间产生的垃圾，如喝完的饮料瓶，以及吃剩的食物，也会被落实到回收之中，我们对此设定的目标是65%。“

日本对于垃圾分类的规定非常严格，此次东京奥运会更是加大力度，发扬环保精神。这次奥运的环保理念得到新能源的加持，氢能源利用为这届奥运打上了“100%可再生能源”的标签，而配套的成熟的废物加工再利用系统，也将全速运转，为奥运助力。

7月19日至23日晚八点，凤凰卫视中文台凤凰大视野《迟来的聚会——疫情下的东京奥运观察》 ，揭秘东京奥运的环保诀窍。为了地球和人类，东京奥运是否做的够好？

荷兰莱顿大学的天体物理学家Simon Portegies Zwart富有生态意识。他几乎不再因为工作缘故坐飞机，而是选择乘火车出行。“我喜欢成为素食环保主义者，尽量减少自己的碳足迹，同时也告诫孩子们避免洗澡时间过长，并尽可能使用可再生资源。”在他决定做出这些生活上的改变时，也在思考着其他方面带来的碳足迹。

“我经常使用大型计算机，它们消耗的能源相当于一座小城市，”他说道，“我可能是这条街上污染最严重的人了。假如使用一台超级计算机耗费的能源相当于10000户家庭，那么我有何权利去跟我的孩子或者别人说，他们不该洗20分钟的澡？”

在全球为解决气候变化问题而努力的同时，许多科学家开始正视自己碳排放量过大的现实。

巨大的计算成本

除学术旅行影响气候变化外，过去几年中许多物理学家还发现，使用计算机造成的碳足迹数量巨大——有时甚至超过航空旅行。

Adam Stevens是西澳大利亚大学的一名天体物理学家，他和同事们对2018—2019年期间澳大利亚天文学家因旅行、使用超级计算机以及在大型观测站工作等“常规活动”产生的温室气体排放总量进行了分析。他们的研究发现，平均每位澳大利亚天文学家产生约37吨二氧化碳当量，超出澳洲人的平均水平40%，是全球平均水平的5倍。其主要原因在于天文学家需要使用超级计算机来处理望远镜收集的大量数据，并进行宇宙学模拟。每位天文学家在此项工作上的排放量约为15吨，几乎是年飞行排放量的4倍(图1)。

图1 澳大利亚天文学家的四种排放来源，以吨(t)二氧化碳(CO2)当量(e)每年(yr-1)每人为单位。图中标明了误差线，注意观测站的数值为排放量下限

另一个例子是即将开展的大型中微子探测阵列(GRAND)项目，该项目计划利用分布在世界各地山区的20万根天线，探测来自深空的超高能量中微子。2021年，该项目背后的团队估算了三个不同实验阶段的温室气体排放，分别是：原型实验、中规模实验以及将于2030年进行的全面实验。他们把模拟和数据分析、数据传输和存储以及计算机和其他电子设备称为“数字技术”，这些技术将在碳足迹中占据很大比重。

预计原型实验阶段数字技术产生的排放将占69%，相比之下旅行仅占27%，4%来自“硬件设备”，如制造无线电天线。在中期实验阶段，数字技术将占总排放量的40%，剩余排放中旅行和硬件各占一半。当整个实验完成并投入使用后，主要排放量将由硬件(48%)和数字技术(45%)分担。

超级计算机的环境成本很大程度上取决于为设备供电的能源来源。2020年，荷兰天文学委员会邀请Portegies Zwart和另一支研究团队分析其6个成员机构的碳足迹。据估计，2019年平均每位荷兰天文学家排放4.7吨二氧化碳当量，远低于澳大利亚，而其中仅有4%来自超级计算。

荷兰天体物理学家Florisvander Tak主持了该项研究，他认为荷兰的天文学家不会比澳大利亚的同行们更少使用超级计算机，因此差异可能源自不同的能源供应。由于荷兰100%使用风能或太阳能产生的可再生能源，国家级超级计算中心SURF不产生任何碳排放，少量的排放由国际设备和荷兰的小型超级计算机产生。如今，Portegies Zwart已经养成查看自己所用的超级计算机是否采用环保能源的习惯，如果不是，他将考虑使用其他设备。

问题根源

德国马克斯‧普朗克天文研究所的温室气体排放数据同样显示出国家间的碳排放差异。2018年，该研究所每位研究人员排放了约18吨二氧化碳当量——超过荷兰天文学家，但只有澳大利亚同行的一半(图2)。这一数值比普通德国居民高出60%，是德国2030年减排目标的三倍，而该目标是符合巴黎气候协定的。

图2 一位澳大利亚天文学家和一位马克斯‧普朗克天文研究所的德国研究员2018年的平均排放量，按排放来源分类，并与德国根据《巴黎协定》设置的2030年目标排放比较。与电力相关的排放包括计算和非计算消耗，无论在德国还是澳大利亚，其绝大部分排放都是由计算产生的

在马克斯‧普朗克研究所2018年的碳排放中，约有29%来自电力消耗，其中计算(尤其是超级计算)占75—90%。德国和澳大利亚碳排放差异的关键在于电力的来源。2018年，德国约有一半电力来自太阳能和风能，而在澳大利亚，绝大部分电力来自化石燃料，主要是煤炭。这就意味着在澳大利亚，用于计算的电力每千瓦时产生0.905 kg二氧化碳，而在马克斯‧普朗克研究所只有0.23 kg。

van der Tak同时指出，这些调查工作是在几年前进行的，如今世界已经向前发展，比如现在使用可再生能源的机构越来越多。荷兰的一项研究发现，2019年荷兰天文学界的碳足迹中只有不到三分之一(29%)来自电力使用，包括为六家研究机构的本地计算供电。当时就有一半研究所使用绿色电力，随后又有两家开始改用100%可再生能源，van der Tak预计第六家研究所将在未来两年内实现转变。

澳大利亚的状况也在改变。作为该国三大国家级高性能计算设施之一的超级计算机OzSTAR，自2020年7月起已改用从附近的风力发电厂购买的100%可再生能源。超级计算机所在的斯威本 科技 大学声称，这将大幅度减少其碳足迹，因为电力排放占总排放的70%以上。

地点，地点，还是地点

但是，如何能确切计算出使用超级计算机的碳排放量呢？英国剑桥大学的数学家和物理学家Loïc Lannelongue没有找到简单的方法，于是他开发了一个名为“绿色算法”(green-algorithms.org)的在线工具，估算研究人员的碳足迹。

Lannelongue重申地点是关键。举例来说，在同样的硬件上运行相同任务，澳大利亚排放的二氧化碳大约是瑞士的70倍，因为瑞士的大部分电力来自水电。虽然估算任何一种算法的碳足迹都需要依据硬件、任务所需时间和数据中心或超级计算机的位置等关键因素，但绿色算法还有一个“实际比例因子”(PSF)，用于估计实际计算的次数——这对排放量有着直接影响。

事实上，大多数算法都要运行多次，有时甚至要在不同参数下运行数百次，而且根据任务和研究领域的不同，运行次数会有很大差异(图3)。研究还发现，南非和美国某些州有着与澳大利亚类似的计算排放量，而冰岛、挪威和瑞典的电力碳排放则特别低。

图3 绿色算法是一款免费工具，用于估计算法的碳足迹，估算过程涉及一系列因素，包括硬件要求、运行时间和数据中心位置等。用户可对计算性能进行评估，或者估算在其他架构上重新部署算法节约或消耗的碳。该图对比了不同科学领域算法的碳足迹——从粒子物理模拟和DNA辐射损伤到大气科学再到机器学习——并比较了每个算法只运行一次和同一任务的重复计算(PSF)的结果。上述结果以克(g)二氧化碳(CO2)当量(e)为单位，并与树木固碳量以及日常活动(如驾驶 汽车 )的碳排放量进行了比较

如今，随着云计算的出现，研究人员可以更方便地选择所使用的超级计算机。但即使无法更换机器，他们仍有其他方法可以减少碳排放。Lannelongue说，如果无法改变自己的所在地，则可以使用最新版本和优化的软件，因为这将会降低计算要求。

更好的编码

高效的代码对于使计算更环保同样至关重要。正如Portegies Zwart所说，如果你花费更多时间在代码优化上，它会运行得更快，产生的排放也会更少。此外，更换编码语言不失为一种好办法。

为验证这一观点，Portegies Zwart进行了实验，他用十几种不同的编码语言运行同样的算法。没有哪种语言的代码经过特别优化，而且编写每种代码花费的时间相近。与其他编码语言(如C++或Fortran)相比，物理学家常用的Python运行算法时间要长得多，因此会产生更多碳排放。问题在于Python易于使用，却难以优化，而其他语言虽难编码，但更容易优化。

然而，远离Python未必能解决问题。法国格勒诺布尔-阿尔卑斯大学的研究员Pierre Augier称，更好的教育和Python编译器的使用同样有效。他采用更加优化的代码和5种不同的Python实现方式进行了类似的实验，其中四种实现方式比C++和Fortran更快，产生的排放更少，而且更容易被理解和使用。

Portegies Zwart同意Python可以是高效的，但并不能反映实际情况。他认为天文学家对代码的优化程度并不高，与其让他们学更多计算机知识，物理研究机构或许应该雇佣更多计算机专家。“我们擅长物理，但计算机科学家把我们学习物理的时间都花在了学习计算机上，”他说，“毫无疑问，‘他们’更擅长编程。”

隐性排放

碳密集型工作不止有超级计算机上的仿真。作为GRAND中微子项目的联合发起人，法国索邦大学的Kumiko Kotera和她的同事们发现，在实验的原型阶段，数据存储和传输将占年总排放量的大约一半，中期阶段占四分之一，全面实验阶段占三分之一以上。相比之下，数据分析和仿真在三个阶段产生的碳排放占比分别为16%、13%和7%。

数据存储和传输的碳足迹取决于数据中心的能源需求，使用排放量较低的数据中心可以在一定程度上解决问题。不过，缩减数据量仍有作用，科学家们会对所传输的内容更加谨慎。Kotera表示，GRAND项目将研究如何减少数据量，找到有效清理数据的方法。

图4 为降低整体碳排放，CERN 聘请了一名环境工程师，负责监督未来项目的建造工程

粒子物理学家也需要贡献力量。欧洲核子研究中心(CERN)每年产生约100 PB数据。全球LHC计算网格(WLCG)整合全球40多个国家约170个计算中心的计算资源，并对这些数据进行存储、分发和分析。CERN近年来开始发布环境报告，2021年发布的第二份报告介绍了在LHC上实施的能效改进措施(图4)，改进后每单位能源能够采集更多数据。升级后，LHC在20年使用寿命内的能效将是首次启用时的10倍。但该报告也承认其中并没有真正涵盖WLCG的全部排放，仅对CERN拥有或运营的WLCG设备能耗进行了详细说明。

改变心态

Lannelongue希望越来越多的研究人员能够开始考虑计算产生的碳排放，并将其纳入决策之中。一个典型的例子就是从前研究者经常通宵运行那些效率低下的代码和软件，当被告知提高计算效率将减少碳足迹后，他们有了改变的动力。

谈及GRAND项目，Kotera表示，他们计划建立一个仿真库，让用户可以重复使用常用的仿真，而不用自己创建，这样能够避免同样的数据被不断复制。即使在大型合作中，由于没有中央存储，经常会有不同用户反复运行同一个仿真的现象。“只需按下一个按钮，就能进行为期一周的仿真，得到结果然后说‘哦，其实我并不需要它’，这实在太常见了，”Kotera说，“我们的目的在于，鼓励用户在运行之前先思考是否真正需要这次仿真。”

未来数据中心将受大数据和物联网所影响

　如今，大数据正在不断拓展和扩大。据科学日报2013年的报道，全世界范围内所有数据的90%都是在过去两年中产生的。凡尔纳环球公司技术服务总监豪尔赫?巴尔塞尔斯指出，全球各地有25亿个互联网用户，在美国就有大约2.5亿个用户，特别是在过去的十年，用户的数量和水平呈现爆炸式增长。

从我们的Fitbits到手机摄像头，所有连接到互联网的各种类型的设备数量庞大，这些设备所产生的数据和未来的潜力导致计算和存储的需求呈指数增加。

大数据和物联网将如何影响数据中心?这是巴尔塞尔斯在将要召开的数据中心全球会议和博览会上演讲的主题。本次会议将包括许多专题会议，将会涉及数据中心的管理者和经营者面对的问题，以及数据中心的新技术。

大量的计算和存储需求产生更多的电力需求

巴尔塞尔斯说，他说其演讲主题重点是围绕数据中心的管理者和经营者所问的问题。比如“我们现在的电力基础设施能否处理所有产生的数据呢?我们能提供足够的电力吗?”。这还将引出了下一个问题：“你知道你的数据中心现在获得的电力，那么在5年或10年或15年以后呢，那时该如何应对?“

为了支持计算和存储今天的需求，“我们的数据中心需要质量可靠、高效节能的，采用可再生能源的充足电力。”他说。

不断增长的数据需求导致更大的电力需求和成本。凡尔纳全球公司位于冰岛凯夫拉维克的数据中心，已经建立了围绕可再生能源接入，可靠和具有成本效益的电源策略。探讨电力因素对数据中心影响，巴尔塞尔斯对此具有独特的视角。

电力的底线

巴尔塞尔斯表示，从财务的角度来看电力是很重要的。当数据中心管理者展望未来计划的成本，在如何计算电力定价时，却不知道未来会发生什么。

电力成本在今天的数据中心设施的位置产生巨大的影响。当客户着眼于市场的发展趋势时，其共同点就是“电力的价格”。巴尔塞尔斯说。

需求改变位置

“你看目前人们不在大都市地区建设新的数据中心。在过去的十年中，数据中心都尽量远离人口中心，向偏远地区地区发展。比如美国西北太平洋地区的华盛顿州、俄勒冈、甚至美国犹他州，”他说。“而全球数据中心位于北欧地区，包括冰岛。”

他举例说，Facebook在瑞典建设和数据中心，其电网是超级可靠的。而谷歌公司在芬兰建设的数据中心，从2015年开始，其电力来自可再生能源。(根据此前DCK的报道：谷歌公司在芬兰的哈米纳数据中心将在2015年主要采用风能发风，谷歌公司与一个陆上风电场供电公司签署了补充协议，因此该数据中心将采用100%的可再生能源发电。)

这种供电可靠性在美国当前却不可用。“例如，海湾地区的电力并不是持续的。其可靠性不高。”巴尔塞尔斯说。

北方气候的另一个好处是较低的散热需求。“在数据中心的总体成本中，冷却成本占到发电成本的30%到40%。”他说，“数据中心正在寻找那些终年有凉爽的气候的地点。”这减少了降低服务器的进气温度所需要产生的冷空气(无论是通过传统的冷却方式，或通过蒸发冷却)。

实用的可靠性

我们日前依赖的全天候的电力基础设施并不是都那么可靠。巴尔塞尔斯说人们往往很快忘记供电可靠性的问题。他引用了桑迪飓风和2003年美国东北电网导致大面积停电的事例。

“2003年的事故导致5000万人受灾。我们这么快就忘记了，”他说。“电力的可靠性是一个让人关注的问题，不只是在美国，在全世界也是如此。”

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