Veri Merkezlerinin Elektrik Kullanımı: Sürdürülebilirlik Odağında Bir Tartışma
İtiraf etmeliyim ki bu blog yazısını yazmama, Financial Times’ta okuduğum bir makale sebep oldu. Makalenin yazarları, özetle, ABD’deki veri merkezlerinin (data centres) olağanüstü bir elektrik talebi bulunduğunu, bu talebin sadece yenilenebilir kaynaklarından karşılanmasının mümkün olmadığı hususunun ABD’li doğal gaz üreticileri tarafından dile getirildiğini ifade ediyordu.
Kömür yakıtlı santrallere nispetle daha az emisyona yol açsalar da doğal gaz yakıtlı santrallerin günün sonunda “fosil yakıt endüstrisi” içinde değerlendirilmesi, üstelik bilişim teknolojisi alanında faaliyet gösteren büyük şirketlerin geçtiğimiz yıllarda sera gazı emisyonlarını azaltmaya yönelik iddialı taahhütler sunmuş olması, meseleyi çetrefilli bir hale getiriyor. Bu anlamda, ortada içinden çıkılması zor bir dilemma var ve enerji-sürdürülebilirlik denkleminde hep gözlendiği üzere tek bir doğru çözümden bahsedilmesi mümkün değil.
Dünyadaki gelecek yönelimlerinin en azından bazı yönlerini anlamak ve enerji-sürdürülebilirlik ilişkisinin olası rotasını kestirebilmek için meseleyi irdelemekte fayda var.
Konuyu deşmeden önce, bahsini edilen makalenin kritik noktalarından yapılacak birkaç alıntıyla meselenin nirengi noktasına bakalım: “Yapay zekâ kaynaklı kullanımlara bağlı olarak tırmanan elektrik talebi, yenilenebilir enerji ve depolama sistemlerinin sunabileceği arzın çok ötesine taşacak. (…) Bulut depolama tesisleri, kripto madenciliği ve yapay zekâ halihazırda şebekeler üzerindeki baskıyı artırırken, veri merkezlerinin doymak bilmez elektrik ihtiyaçları daha da fırlayacak gibi gözüküyor. Sadece Microsoft küre genelinde haftada 3 veri merkezi açıyor. (…) Sayılan operasyonların 2025 yılında ABD’de 480 TWh (milyar kWh)’lik bir elektrik talebine yol açacağı ve bunun o tarihteki ABD elektrik tüketiminin %10’unu teşkil edeceği öngörülüyor.1 (…) Diğer yandan, Uluslararası Enerji Ajansı (IEA), dünya genelindeki veri merkezleri kaynaklı elektrik talebinin 2026 yılında 1.000 TWh’e erişebileceğini tahmin ediyor, ki bu da 2022 yılındaki değerin iki katına ulaşılacağı anlamına geliyor.”2
Günümüz itibarıyla elektrik üretimindeki doğal gaz payının %40 mertebesinde olduğu ABD’de; son 10-15 yıllık süreçte bir kaya gazı devrimi yaşanmış olduğunu, bu alanda çok büyük ölçekli arama-saha geliştirme-çıkarma-iletim yatırımları yapıldığını, ayrıca halihazırda 20 kadar doğal gaz santral inşaatının bir-iki yıl içinde faaliyete geçecek şekilde sürdüğünü bir kenara not edelim ve ABD’yi kendi içindeki doğal gaz mı yenilenebilir mi tartışmalarıyla başbaşa bırakalım.
Buradaki temel soru, veri merkezlerinin gerçekten iddia edildiği kadar çok elektrik tüketip tüketmediği. Çünkü özellikle dijital teknolojilerin birçok alanda enerji verimliliğini artırdığı biliniyor. Dijital çözümler elektrifikasyonla -tabir câizse- dirsek dirseğe gelişiyor ve elektrifikasyonun doğrudan yakma teknolojilerine göre karbon ve diğer sera gazlarının salımını düşürdüğü bir genel kabul olarak zikrediliyor. Eğer yapay zekâ başta olmak üzere dijital çözümler bu denli yüksek bir elektrik kullanımına neden oluyorsa, dünyanın pek çok yerinde -ama aynı zamanda karbon açısından en temiz kıta olma yolunda ilerleyen Avrupa’da da- hâlâ elektriğin tamamının yenilenebilir kaynaklardan karşılanması orta vadede mümkün görülmediğine göre, ortada tartışılması gereken bir hesap hatası var demek.
Yazıyı uzatmamak bakımından ülkeler/bölgeler özelinde yıllara sâri uzun dönem ve kaynak bazlı elektrik tüketim projeksiyonlarına burada yer vermeyeceğim. Ne ki kısaca ifade etmek gerekirse;
- Dünya genelindeki mevcut piyasa sistemlerinde portföylerin önemli bir kısmını oluşturan yüzlerce fosil yakıtlı santralin henüz basit amortisman sürelerinin bile dolmamış olması,
- Süregiden sistem işletme ve şebeke kısıtları (depolama teknolojilerindeki maliyet azalmasının olası gelişim eğrisi, baz ve orta yük yönetimi, soğuk-sıcak yedek/rezerv marj ihtiyaçları vb.),
- Ülkeler ve bölgeler bazında derinleşen kaynak çeşitlendirme arayışları,
- Ülkelerin iç/yerli kaynakları olabildiğince çok değerlendirme çabaları,
- Elektrik arz güvenliğine yönelik asla eksilmeyecek endişeler
nedeniyle elektriğin küre genelinde de -kaynakları ve tüketim karakteristikleri itibarıyla ekstrem nitelikteki birkaç ülke hariç- ülkeler özelinde de tamamen yenilenebilir enerji kaynaklarından karşılanması için çok uzun sürelere ihtiyaç var. İyimser bakışla (bazı teknolojilerdeki hızlı maliyet düşüşlerini ve yüksek karbon vergilerini/cezalarını esas alan senaryo) bunun en az bir-iki on yıl gerektireceği görülüyor, iyimser olmayan bakışta ise sürenin çok daha uzun olacağı tahmin ediliyor.
Bu kısa derkenardan sonra, aslî konumuza dönerek şu tespiti yapmalıyım: Veri merkezlerinin önümüzdeki 10-15 yıl içinde ihtiyaç duyacakları devâsa miktarlardaki elektriğin -yine küre ortalamasını esas alarak söylüyorum- yarıdan fazlasının yenilenebilir-dışı kaynaklardan karşılanacağı bugünden belli olmuş durumda. Buradaki seçenekler ise kömür, doğal gaz ve nükleer. Financial Times’taki makale ABD özelinde doğal gaz seçeneğini öne çıkarsa da Çin ve Hindistan’da -mevcut portföylerden dolayı- uzunca bir süre kömür ön planda olacak gibi duruyor, bazı başka ülkelerde ise nükleerin bir alternatif olarak görülmesi mümkün.
Peki veri merkezleri gerçekten bu kadar çok elektrik tüketiyor mu?
Öncelikle veri merkezlerinin ne olduğuna ve neden kritik bir altyapı bileşeni hâline geldiğine göz atalım. Bilgisayarların, depolama sistemlerinin ve hesaplama ünitelerinin bir ağ içinde buluştuğu veri merkezleri, çok yüksek miktarda veri depolanmasını sağlıyor. Veri merkezleri, çevrimiçi (online) hizmetlerin yürütülmesinde hayatî rol oynayan bilgisayar sunucularının depolama alanları olarak işlev görüyor. Tıpkı dosyaların depolandığı bir bilgisayar haricî diski gibi, veri merkezleri de çevrimiçi olarak yürütülen bütün faaliyetlerin verisini/bilgisini muhafaza ediyor. Örneğin bir kullanıcı, çevrimiçi/internet bankacılığı üzerinden bir işlem yaptığında, bir e-posta ilettiğinde, bir video izlediğinde (buna Netflix veya Amazon prime gibi platformlar da dâhil) ya da Whatsapp üzerinden yazıştığında bu faaliyetlerle ilgili veriler bir veri merkezinde depolanıyor. Bu yönüyle baktığımızda, veri merkezlerinin milyarlarca insanın günlük konforu (sağlık, finans, güvenlik vb. hizmetler) açısından âdeta su, atık su, enerji ve ulaştırma altyapıları gibi bir niteliğe kavuştuğunu görüyoruz.
Veri merkezlerinin sayılan işlevleri yerine getirebilmeleri için, bu merkezlere kesintisiz ve yüksek miktarda elektrik sağlanması gerekiyor. Gerçi herhangi bir kesinti durumunda bu merkezlerin birkaç gün yetecek kadar elektrik üretimine imkân veren jeneratörleri (yedek sistemleri) var ama yıl geneli itibarıyla elektriğin neredeyse tamamı şebekeden karşılanıyor.
Veri merkezleri kaynaklı enerji talebinin en çok tartışıldığı ülkelerden birisi olduğu için, İrlanda’yı vaka örneği bağlamında mercek altına yatıralım. Bilindiği üzere İrlanda, sağladığı vergi avantajları (2023’te %12,5’lik ve 2024’ten itibaren %15’lik kurumlar vergisi) nedeniyle3 bütün dev teknoloji şirketlerinin (Microsoft, Google, Facebook vb.) veri merkezlerini kurdukları bir ülke. Halihazırda dünyadaki en büyük 20 teknoloji şirketinin 16’sı, Avrupa veri merkezi operasyonlarını İrlanda’dan yürütüyor. Sağlanan vergi avantajlarının kritik bir yaklaşım içerdiği, uluslararası yabancı yatırım çekme odaklı bir büyüme stratejisinin parçası olarak kurgulandığı anlaşılıyor. Nitekim mevcut veri merkezlerinin hatırı sayılır bir bölümü, Türkiye’deki OSB’lere benzeyen endüstriyel parkların içinde kurulmuş durumda. Veri merkezlerinin, orta ve bazen de büyük ölçekli endüstriyel tesis gibi değerlendirilmesini sağlayacak ölçütlerden biri, bu tesislerin -enerji tüketimlerinden önce- kapladıkları alan. Örneğin Facebook’un County Meath’in Clonee köyünde yerleşik veri merkezi 150 bin metrekarelik bir alan üzerine kurulu.
DataCentre’a göre, 2023 ortası itibarıyla ülkedeki toplam veri merkezi sayısı 75 idi, 8 adet merkezin yapımı sürüyordu ve 30 merkez de planlama aşamasındaydı.4 2024 yılı itibarıyla bu rakamlar artmaya devam ediyor. Diğer yandan, 2022 yılında İrlanda’daki toplam 29,5 TWh’lik elektrik tüketimin 5,2 TWh’lik kısmı, yani yaklaşık %18’i bu veri merkezleri tarafından gerçekleştirildi. Böylece bu merkezlerin elektrik tüketimleri 2015-2022 arasında %400 oranında artmış oldu.5
Dahası da var: Eğer kurulması öngörülen veri merkezleri de hayata geçerse, 2030 yılında söz konusu tesislerin İrlanda’nın toplam elektrik talebinde %70’lik bir paya sahip olacağını öngören projeksiyonlar yapılıyor.6 Mevcut durumdaki yaklaşık 5 TWh’lik talep, diyelim ki Almanya, Fransa, İtalya ve Türkiye gibi elektrik tüketimi çok daha yüksek ülkelerde yönetilmesi görece kolay bir miktar, ancak İrlanda’nın ölçeği düşünüldüğünde durum sahiden alarm zillerini çaldıracak bir mahiyet arz ediyor. Üstelik, artış hızı göz önüne alındığında, 15-20 TWh düzeyine çıkabilecek bu talebin, Avrupa’nın en yüksek elektrik tüketimine sahip ülkeleri bile zorlayacağı aşikâr.
İrlanda özelinde meselenin ciddi bir tartışma konusu olmaya devam ettiği izleniyor. Örneğin İzlanda ile İrlanda arasına çekilen büyük bir iletim kablosunun ardından bu merkezlerin bir kısmının İzlanda’ya kaydırılacağı, elektriğin tamamının ve birincil enerji talebinin %85’inin yenilenebilir (özellikle de jeotermal) kaynaklardan karşılanması sebebiyle İzlanda’daki veri merkezleri kaynaklı emisyonun sıfır olacağı ve bunun da yatırımcı teknoloji şirketleri açısından bir avantaj olarak değerlendirildiği ifade ediliyor. Diğer yandan, bir teknoloji devinin, İrlanda’daki veri merkezlerine yönelik elektrik tedarikini güvence altına almak üzere, 21 adet dizel yakıtlı jeneratörden oluşan ve 900 milyon Euro tutacak bir santral yapımı için onay aldığı iddia ediliyor. Dizel yakıtın karbondioksit emisyonu açısından kömürden daha iyi, ama doğal gazdan daha kötü bir seçenek olduğunu, “daha kötü” olma seviyesini ise jeneratörün kısmî yüklerde ve tam yükte çalıştırılma oranlarının belirlediğini bir ara not olarak hatırlatalım. Yani hızlı artan elektrik talebinin zorlayıcı dinamikleri ile ulusal sürdürülebilirlik taahhütleri arasındaki gerilim, İrlanda’da da kendisini gösteriyor.
Veri merkezleri kaynaklı elektrik tüketiminin şebeke üzerindeki etkileri henüz dünyanın her yerinde öne çıkan bir başlık olmadı, çünkü ülkelerin çoğunda toplam elektrik tüketimini bu denli etkileyen bir veri merkezi kümelenmesi yok. Kümelenmenin olduğu ülkelerde ise, toplam elektrik tüketimi genellikle büyük boyutlarda olduğundan henüz konu pek çok analistin gündemine ya da kadrajına girmedi. (Burada ABD’yi istisna olarak tutmak lâzım, çünkü ABD Enerji Bakanlığı belli ki meseleyi gündemine almış durumda.7) Ama dijitalleşme bu hızla devam ederse eli kulağındadır; elektrik açısından nihai tüketiciler zikredilirken sanayi, tarım, hizmet binaları, konutlar, ulaştırma gibi sektör ve alanlar nasıl alt kırılıma uğruyorsa, birkaç sene içerisinde hizmet faaliyetlerinin de benzer şekilde alt dallara kırılmaya başlanması ve veri merkezlerinin ayrı bir kategori olarak sayılması güçlü ihtimaldir.
Sürdürülebilirlik perspektifinden bakıldığında, elektrik tüketimi, ele alınması gereken en öncelikli başlık, ama elbette tek konu bu değil. Veri merkezlerinin maliyetlerini oluşturan temel kalemler arasında altyapı ve inşaat, sunucular, yazılım lisansları, soğutma, enerji ve şebekeye/internete bağlanılabilmesi için gerekli donanımlar yer alıyor. Bunların bir kısmının sürdürülebilirlik bakış açısıyla yeniden değerlendirilmesi ve daha verimli bir şekilde yönetilmesi mümkün olabiliyor. Ancak her halükârda geliştirilen çözümlerin olumlu ve olumsuz yönlerinin birlikte irdelenmesi gerekiyor. Örneğin, Çinli denizaltı veri merkezi şirketi Highlander, 60 bin bilgisayarın işlem gücü kapasitesine sahip, 1.433 ton ağırlığındaki veri merkezini Çin’in Hainan Adaları yakınlarında denizin 35 metre derinliğine yerleştirdi. Şirketin hesaplarına göre, bu operasyonla toplam 68 bin metrekare karasal alan kurtarılmış oldu, ayrıca azalan soğutma ihtiyacı nedeniyle yılda 122 milyon kWh elektrik ve 105 bin ton su tasarrufu sağlanması öngörülüyor.8 Benzer bir başka örneğe Microsoft’un Project Natick adlı uygulamasında rastlıyoruz. Microsoft 2018 yılında İskoçya’nın Orkney Adaları açığında yaklaşık 35 metre derinliğe bir veri merkezi yerleştirdi. Bu veri merkezi rüzgâr, güneş ve henüz deneme aşamasında olan yeşil enerji teknolojileriyle elde edilen enerji sayesinde operasyonlarını sürdürüyor.9 Çalışmaların, teknolojinin gelişmesiyle birlikte önümüzdeki yıllarda artacağı tahmin ediliyor.
Daha önce altını çizdiğim üzere, bu tür operasyon ve denemelerde bütün etkilerin çok boyutlu biçimde ve birlikte irdelenmesi gerekiyor. Veri merkezlerinin denizin altına yerleştirilmesinin soğutma için harcanan su ve enerjiyi azalttığı kesin, keza kısıtlı endüstriyel karasal alanların başka amaçlara tahsisi de olumlu bir kazanım olarak değerlendirilebilir; ancak veri merkezinin deniz dibi biyoçeşitliliğine bir zarar verip vermediğinin düzenli olarak izlenmesi gerekiyor. Ayrıca yüksek bakım giderleri, fiziksel donanımın güvenliği ve kabloların döşenmesi gibi maliyet artırıcı etkenlerin ekonomik kârlılığı nasıl etkilediği de bunca gayrete değip değmeyeceğinin analizi açısından önemli bir faktör olarak öne çıkıyor.
Bitirmeden önce bir not daha düşmeliyim. Bütün bu analizleri yaparken, aslında enerji verimliliği alanında kat edilen mesafenin veri merkezleri kaynaklı olası talebi bir miktar sınırladığını hatırlamak gerekiyor. Bilgi teknolojisi donanımları ve soğutma sistemlerindeki iyileştirmeler ve yerel işlemcilerden büyük ölçekli veri merkezlerine dönüşüm enerji tüketimi açısından önemli verimlilik kazançlarına imkân veriyor. Ne var ki blok-zincir ve makine öğrenmesi gibi hesaplama talebini artıran uygulamaların kazançları dengelediğine (hatta tasarrufları aştığına) yönelik tahminler de var.10 Bu tahminlere, makine öğrenmesi ve yapay zekâ uygulamalarının (bir yıldaki işlem sayısı/saniye hesaplaması cinsinden) çok uzun süredir üstel biçimde arttığı gerçeğini de eklemek gerekiyor. Yani tipik bir “ribaund etkisi” (rebound effect) durumuyla karşı karşıyayız. Belki de önümüzdeki yıllarda enerji profesyonellerine bu etkinin ne olduğunu anlatırken, yakıt tasarruflu otomobiller yerine veri merkezlerini koymaya başlayacağız.
1) Resmî verilere göre 2023 yılında Türkiye’nin elektrik talebi 330,3 TWh oldu. Bu rakamın 2035 yılında 510,5 TWh civarına yükseleceği tahmin ediliyor. Bkz. Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı, Bilgi Merkezi. Şu adresten erişilebilir: https://enerji.gov.tr/bilgi-merkezi-enerji-elektrik
2) McCormick, M., Smyth, J. ve Chu, A. (2024). “AI revolution will be boon for natural gas, say fossil fuel bosses”, Financial Times, 1 Nisan 2024. Şu adresten erişilebilir: https://www.ft.com/content/1f93b9b2-b264-44e2-87cc-83c04d8f1e2b
3) Avrupa kıtasına yönelik veri merkezlerinin İrlanda’da kümeleşmesinin tek sebebi vergi avantajları değil elbette. Ülkenin -soğutma yükü kaynaklı elektrik ihtiyacını düşüren- görece ılık ve hatta hafiften serin iklimi, güçlü veri koruma rejimi (yasal altyapısı), ülkenin ABD ve Avrupa kıtası arasında konumlanmış olması, bu alanda yetişmiş insan gücünün varlığı da İrlanda’nın öne çıkmasında etkili olan faktörler. Bkz. Bermingham, C. (2023). “Data centres and their impact on the price and supply of electricity”, Bonkers.ie. Şu adresten görülebilir: https://www.bonkers.ie/guides/gas-electricity/data-centres-and-their-impact-on-the-price-and-supply-of-electricity/
4) Jakson, A. (2023). “Republic of Ireland data centre electricity has risen 400%”, DataCentre, 19 Haziran 2023. Şu adresten erişilebilir: https://datacentremagazine.com/articles/republic-of-ireland-data-centre-electricity-has-risen-400
5) Campbell, J. (2023). “Data centres use almost a fifth of Irish electricity”, BBC, 12 Haziran 2023. Şu adresten erişilebilir: https://www.bbc.com/news/articles/cpe9l5ke5jvo
6) Treoynor, J. (2024). “Power grab: The hidden cost’s of Ireland datacentre boom”, The Guardian, 15 Şubat 2024. Şu adresten görülebilir: https://www.theguardian.com/world/2024/feb/15/power-grab-hidden-costs-of-ireland-datacentre-boom
7) Dietrich, J. (2024). “US mandates crypto energy reporting: will data centers be next?”, Uptime Institute, 8 Nisan 2024. Şu adresten erişilebilir: https://journal.uptimeinstitute.com/us-mandates-crypto-energy-reporting-will-data-centers-be-next/
8) Jakson, A. (2023). “An industry boom: China and the underwater data centre”, Data Centre, 4 Aralık 2023. Şu adresten erişilebilir: https://datacentremagazine.com/data-centres/an-industry-boom-china-and-the-underwater-data-centre
9) Roach, J. (2020). “Microsoft finds underwater datacenters are reliable, practical and use energy sustainably”, Microsoft, 14 Eylül 2020. Şu adresten erişilebilir: https://news.microsoft.com/source/features/sustainability/project-natick-underwater-datacenter/
10) Vartziotis, T., Dellatolas, I. vd. (2024). “Learn to Code Sustainably: An Empirical Study on LLM-based Green Code Generation”, Arxiv, 15 Mart 2024. Şu adresten erişilebilir: https://arxiv.org/html/2403.03344v1
Bunlar da İlginizi Çekebilir
