IoT en energie

Op het eerste gezicht lijkt IoT en energie geen combinatie die veel met elkaar gemeen heeft. Maar laten we ons niet vergissen, de alsmaar doorgaande digitalisering vereist steeds meer energie. In mijn voorgaande blogs over Kunstmatige Intelligentie en Blockchain had ik het hier al over. De grootste concentratie van energieverbruik is te vinden in onze datacenters. Nederland wordt steeds meer een datacenter land, dat blijkt wel uit de gemiddelde groei van 17,5% in de laatste 6 jaren. Op zich niet zo verwonderlijk want wij hebben het goed voor elkaar in Nederland met onze energiebeschikbaarheid (99,9943% volgens CEER 2016)
De groeiende datacentermarkt kan voor een groot deel op het conto van de IoT ontwikkelingen worden geschreven. Dat de digitalisering hard gaat in Nederland is logisch, immers had in 2017 al 98% van alle huishoudens beschikking over breedband internet. Daarnaast maakt 87% van alle Nederlanders gebruik van mobiele data. De dekkingspercentages van de 4G netwerken van de verschillende providers verschillen wel iets maar komen gemiddeld dik boven de 90%. Dat houdt in dat we in Nederland 86 procent van onze tijd gebruik kunnen maken van een kwalitatief goede en snelle 4G verbinding. De komst van 5G zal de datacentermarkt nog veel groter maken.

Elektrisch vervoer als energieslurper
De moderne elektrische auto moet in toenemende mate autonoom kunnen rijden dat is logisch en de ontwikkelingen op dit gebied gaan in razend tempo. Het aantal sensoren dat hiervoor nodig is wordt ook steeds groter en bestaat uit allerlei technieken, naast camera’s worden radar, ultrasoon, lidar en motion (ook GNSS en IMU) detectoren toegepast. Hiermee hebben we wel gelijk de meest data-intensieve sensoren te pakken waarvan er enkel tientallen in een auto voorkomen. Voor ultrasoon en motion valt dit nog wel mee (onder de 1Mbit/s). Voor de overige sensoren kan het dataverbruik behoorlijk oplopen, radar tot 15Mbit/s, lidar tot 100Mbit/s en een camera tot 3500 Mbit/s. Per autonome auto komen we daarmee ergens tussen de 1,4 en 19 TB aan dataverbruik per uur uit. Volgens bronnen van Nokia vergt 80 GB data ongeveer 1 kWh aan energie waarmee we volgens schattingen op een jaarlijks verbruik van 2500 kWh per auto uitkomen, en dat alleen voor datatransport. Tja, dat is bijna net zoveel als het gemiddeld elektriciteitsverbruik van een 2-persoons huishouden in Nederland (2950 kWh).

Intelligentie kost veel energie
Het nieuwe sluipverbruik is begonnen. De enorme vlucht naar data vergt grote hoeveelheden energie die we uiteindelijk toch met z'n allen moeten betalen. Als we straks een miljard auto's op de weg hebben die een uur per dag rijden kost dat per jaar ongeveer 200 miljard euro. Kijken we naar vliegtuigen dan is ongeveer hetzelfde aan de hand. Het aantal sensoren in de nieuwste vliegtuigen loopt op tot 20.000 stuks, met als gevolg een schrikbarend toenemend dataverbruik. Laten we ons maar troosten met de gedachte dat het allemaal veel veiliger en comfortabeler zal worden. Dat data energie kost is niet nieuw, een e-mail versturen kost ongeveer 1,27 Wh en een simpele Google zoekopdracht kost circa 0,3 Wh aan energie. Peanuts overigens als we dit vergelijken met de toenemende energie die nodig is voor systemen met kunstmatige en cognitieve intelligentie. Deze technologie is immers puur gebaseerd op computerkracht.

Wapenwedloop energieverbruik
Kijken we naar Blockchain technologie dan is ook hier sprake van extreem energieverbruik. Ook hier is de oorzaak is te vinden in grootschalig computergebruik met heel veel processorkracht. Berucht is hierbij de zogenaamde Bitcoin mining. Het lucratieve karakter zorgt voor een redelijk onbewuste wapenwedloop in energieverbruik waarbij het de miners puur om de computerkracht gaat. Er wordt ingeschat dat het energieverbruik ergens in de buurt van de 30 TWh per jaar ligt. Vaak wordt dit vergeleken met het energieverbruik van Ierland. Het energieverbruik voor één Bitcoin transactie wordt geschat op 200 kWh en ook andere cryptocurrency doen het nog steeds niet veel beter. Een van de alternatieven, de Ethereum kwam onlangs niet lager dan 37 kWh per transactie. Een conventionele Visa transactie kost ter vergelijk slechts 10 Wh. Een vorm van sluipverbruik is inmiddels ook opgedoken in de cybercrime wereld. Hackers weten door te dringen tot de browser van computers die de energierekening van nietsvermoedende gebruikers maar zo tot 10 euro per maand kan laten oplopen aldus beveiliger Trustwave. Een ding is duidelijk de alsmaar toenemende digitalisering vereist op alle fronten meer energie. Natuurlijk worden technieken verder geoptimaliseerd, maar de vraag naar data wordt daarnaast steeds groter.

Boerenverstand en nieuwe technologie
De ruim 200 Nederlandse datacenters consumeerden vorig jaar gezamenlijk rond de 2,3 TWh aan energie, daarmee is deze bedrijfstak een miljarden business geworden. Als we daarbij bedenken dat we nog maar aan het begin staan met de internet of things ontwikkelingen is het logisch dat er dringend nieuwe technieken moeten komen en dat we beter over bepaalde zaken moeten nadenken. Datanetten moeten sneller (real-time) en betrouwbaarder worden, een van de oplossingen is FOTONICA, en laat Nederland nu koploper zijn op de ontwikkelingen van deze technologie. Ook kunnen we nog veel winnen op energiegebied. Er komen steeds meer sensoren die zelfstandig hun benodigde energie opwekken op basis van energy harvesting. Ook heeft Nederland een prominente plaats in de ontwikkelingen rondom GELIJKSPANNING. Bijna alles werkt op gelijkspanning tegenwoordig, waarom gebruiken we dan nog zo vaak wisselspanning met alle daarbij gepaard gaande omzettingsverliezen? Tijd voor een omslag in energievoorzieningen dus. Tot slot wijs ik nog op de locaties van datacenters. Een datacenter is een knooppunt van data, energie en warmte. Warmteontwikkeling (veroorzaakt door koeling) wordt vaak als een probleem gezien, maar steeds vaker zien we dat de warmte nuttig wordt gebruikt. Er is zelfs een opkomst van WARMTENETTEN te bespeuren.

Nederland is zo gek nog niet
Er liggen heel veel kansen voor Nederland. Op technologisch gebied lopen we in de voorhoede, kijk alleen maar naar fotonica en gelijkspanning. Over lokalisatie van datacenters wordt heel serieus nagedacht door veel gemeentes en ook worden datacenters steeds ‘groener’. Wat een kansen voor ons landje als digitaal middelpunt van Europa. Stof genoeg tot nadenken!