BSc Future Planet Studies
(Major Politicologie, Internationale betrekkingen)
Natural resources governance:
risks and opportunities in theory and practice
Toekomstverkenning van de
Amsterdamse datacenter sector
met socio-technische transitiepaden
Student: Menno Zahn
Stagebegeleider: Jan Duffhues
Docent: Dr. R.J. Pistorius
Tweede lezer: Dr. M. Kuitenbrouwer
Datum: 6-7-2020
Aantal woorden: 8300
2
Abstract
In dit onderzoek wordt gekeken naar structurele systeem veranderingen op lange termijn (>2030) van datacenter infrasystemen in de vorm van transities. Processen van digitalisering worden ondersteund door datacenter infrasystemen die het materiële fundament vormen voor stedelijke digitale ecosystemen. Vanuit een multi-fase en multi-level perspectief is het
datacenter regime afgebakend voor de Metropool Regio Amsterdam, een van de grootste data-hubs in Europa. De toenemende ecologische en ruimtelijke impact van datacenters leidt in deze regio tot nieuwe uitdagingen voor beleidsmakers die deze autonome sector willen aansturen. Met behulp van transitiemanagement zijn adviezen opgesteld voor het aansturen van dit
complexe infrasysteem waarbij een focus is gelegd op de co-evolutie van het elektriciteitsnet en de datacenterindustrie. Een beschrijving van de huidige dynamieken in het datacenter regime en een verkenning van opkomende technologische trends en landschapsontwikkelingen vormen de basis voor het opstellen van drie sociaal-technische scenario’s van toekomstige
transitiepaden voor de sector; a) Sector brede samenwerking; b) Grenzen aan (digitale) groei; c) Big Tech Distopia. Daarbij is rekening gehouden met de autonome en hoog dynamische aard van de datacenter sector en de daaruit voortkomende complexiteit van toekomstscenario’s.
3
Voorwoord
Data neemt ruimte in. De ruimte die het in neemt – en het water, land en elektriciteit die het verbruikt – blijven, voor het grootste gedeelte uit het zicht, uit gedachten en buitengewoon oninteressant om werkelijk naar te kijken.
~ Ingrid Burrington, The Cloud is not the Territory
Deze scriptie is geschreven naar aanleiding van een onderzoeksstage bij de gemeente Amsterdam. De brede focus van het onderzoek lag op het verkennen van de toekomst van duurzame datacenters en Green IT in de regio Amsterdam. Toen ik op dag één van mijn stage bij de Chief Technology Office afdeling (CTO) binnenstapte was ik zo goed als onwetend op het gebied van ICT, maar op de achtergrond ben ik altijd benieuwd geweest naar de materiële fundamenten van de digitale economie. Tijdens de oriëntatie fase is besloten om een sector brede analyse te maken in de vorm van toekomstige scenario’s voor de datacenterindustrie. Mijn bezoek aan het Open Source Hardware congres begin maart heeft mij reuze geïnspireerd en in staat gesteld een netwerk op te bouwen van relevante stakeholders uit de
datacenterindustrie.
Graag wil ik alle geïnterviewden nogmaals bedanken voor hun tijd, adviezen en inzichten. Ook bedank ik Jan Duffhues voor de creatieve vrijheid die mij is gegund bij het ontwerpen en bijwerken van het onderzoek tijdens de stage. Het is enorm spijtig dat de stage ervaring heeft moeten leiden onder de Corona crisis, maar ik ben hoe dan ook erg blij met de anderhalve maand op kantoor waarin ik de werksfeer heb kunnen ervaren. Mijn dank gaat ook uit naar John Laban die mij met geduld heeft geïntroduceerd tot de wonderlijke wereld van datacenters. Zijn kennis en netwerk zijn van grote waarde geweest voor het onderzoek. Tot slot bedank ik Robin Pistorius voor zijn lessen, snelle feedback en de flexibele manier waarop hij zich aan het digitale format heeft weten aan te passen en Martien Kuitenbrouwer voor het lezen en beoordelen van de scriptie.
4
Inhoudsopgave
Abstract 2 Voorwoord 3 Inhoudsopgave 4 Afkortingen 5 1. Introductie 61.1 Datacenters, het fundament van digitalisering 6
1.2 Structurele uitdagingen in de Amsterdamse datacenter sector 7
1.3 Structuur en relevantie van het onderzoek 8
2. Transitietheorie 9
2.1 Structurele veranderingen in infrasystemen 9
2.2 Transitie raamwerk: het multi-level perspectief 10
2.3 Systeemperspectief: lock-in mechanismen en co-evolutie 13
2.4 Macht in relatie tot structurele verandering 14
2.5 Sturen van transities 15
3. Onderzoeksmethode en dataverzameling 17
3.1 Sociaal-technische scenario-analyse 17
3.2 Dataverzameling 18
3.2.1 Desk research 19
3.2.2 Interviews en observatie 19
4. Transitie in de Amsterdamse datacenter-sector 20
4.1 Landschapsontwikkelingen: Centralisatie en gevaar voor datasoevereiniteit 20
4.2 Het Amsterdamse datacenter regime 22
4.2.1 Een subsysteem binnen de digitale economie 22
4.2.2 Historische pad-afhankelijkheid, niche ontwikkelingen en weerstand 23
4.2.3 Juridisch kader en institutionele vernieuwing 25
4.3 Multi-level interacties en systeemdynamieken 26
4.4 Een MRA brede strategie datacenters 27
4.5 Driving forces voor sociaal-technische scenario’s 28
4.6 Scenario’s 29
5. Conclusie 30
5.1 Bevindingen 30
5.2 Transitiemanagement adviezen voor beleidsmakers 31
6. Referenties 33
5
Appendix B – Trendbank 37
B.1. Een transitie in informatietechnologie 37
B.2. Typen datacenters en hun milieu-maatschappelijke impact 38
B.3. Dematerialisatie en energie-efficiëntie in de datacenterindustrie 40
Appendix C – Sociaal technische scenario’s 42
Scenario A: Sector brede samenwerking (Omvorming en aanpassing) 42
Scenario B: (Digitale) grenzen aan groei (her-configuratie transitiepad) 43
Scenario C: Digitaal Distopia (Verval en wederopbouw transitiepad) 44
Afkortingen
AMS-IX Amsterdam Internet Exchange
CDN Content Delivery Network
Colo Colocatie datacenter
CORD Central Office Rearchitected Datacenter
ICT Informatie en Communicatie Techniek
IOT Internet of Things
MLP Multi-level Perspectief
MRA Metropool regio Amsterdam
OSC / OCP Open Source Community / Open Source Project
6
1. Introductie
1.1 Datacenters, het fundament van digitalisering
In snel tempo zijn steden in Europa aan het digitaliseren en verslimmen, wat in de academische kringen gereflecteerd wordt door literatuur over ‘Smart cities’ en de toekomst van het internet (Komninos, Pallot and Schaffers, 2013). Digitalisering veroorzaakt een ‘tsunami van data’ die rondgaat in digitale communicatie-infrastructuur. Dit leidt in toenemende mate tot zorgen over milieu-impact van datahosting (Nature, 2018). Het wereldwijde dataverkeer is de afgelopen decennia sterk toegenomen en deze trend zal voortzetten (figuur 1), enerzijds gedreven door de komst van nieuwe technologieën zoals AI, Internet of Things, Big Data, en 5G (Andrae and Edler, 2015; Andrae, 2017), maar ook door onverwachtse factoren zoals de coronacrisis dat een vliegwieleffect lijkt te hebben op processen van digitalisering zoals thuiswerken en vergaderen.
Figuur 1 Bron: (Andrae, 2017)
De ontwikkeling van de digitale economie in Nederland is in de afgelopen twee decennia gepaard gegaan met een snelle groei in aantal datacenters en ruimte die deze in de
metropoolregio Amsterdam (MRA) innemen. De stad is een digitale mainport voor de rest van Europa en op het moment van schrijven de grootste data-hub in Europa wat betreft oppervlakte (Stratix, 2018). Datacenters zijn de ‘enablers’ van de digitale economie en daarmee een
onmisbare voorziening voor inwoners, bedrijven en organisaties in de stad (Driesse et al., 2019). Binnen Nederland is de MRA één van de vier regio’s waar datacenters een serieuze economische meerwaarde realiseren omdat er een behoorlijke mate van correlatie is tussen
7 het ontstaan van grote datacenter-clusters in de stad en de aanwezigheid van een op
wereldschaal prominent actieve Internet / ICT-bedrijfstak (Stratix, 2019). Amsterdam staat bekend als digitale koploper en is een ideale vestigingsplek voor internationale bedrijven vanwege de uitstekende digitale infrastructuur, hoogopgeleide ICT beroepsbevolking, lage kostprijs voor elektriciteit en het gunstige belastingklimaat (Stratix, 2018). Historische openheid voor internationale academische netwerken en het daaruit voortkomende internet hebben de basis gevormd voor alle daaropvolgende investeringen in datacenters en netwerken (idem).
1.2 Structurele uitdagingen in de Amsterdamse datacenter sector
Hoewel de datacenters helpen om de stad te vitaliseren, is er ook een keerzijde aan de snelle groei van deze intermediaire industrie. Datacenters nemen veel ruimte in en concurreren daardoor met nieuwe woningbouwlocaties. Bovendien zijn ze verantwoordelijk voor een hoog energiegebruik dat een groot beslag legt op het overspannen elektriciteitsnet in Amsterdam (Meeuwsen en Hakvoort, 2018). Dit zorgde er recentelijk voor dat de gemeentes Amsterdam en Haarlemmermeer een tijdelijke stop op de bouw van datacenters aankondigden (Parool, 2019). Dit heeft er toe geleid dat onlangs een ‘MRA brede strategie datacenters’ is geformuleerd (Buck Consultants / CE Delft, 2020). Vanuit de gemeente Amsterdam is er een verdere behoefte aan het formuleren van toekomstvisies voor de (middel)lange termijn ontwikkeling (tot 2030) van de datacenter industrie in de MRA-regio. Daartoe is een onderzoeksrapport geschreven als onderdeel van de auteursstage bij de CTO afdeling van de gemeente Amsterdam.
Om structurele veranderingen in deze sector te verkennen wordt in dit onderzoek gebruik gemaakt van transitietheorie om een analyse te maken van het datacenter regime van heersende praktijken en gewoontes. Daartoe worden sociaal-technische scenario’s (STC’s) gevormd, naar voorbeeld van (Hofman and Elzen, 2010; Verbong and Geels, 2010), waarin mogelijke toekomstbeelden voor de datacenter sector worden verkend, opdat beleidsmakers beter voorbereid zijn op toekomstige complexiteit in dit systeem. Op basis van regime analyse en de STC’s worden processen van systeeminnovatie in de datacenterindustrie nader verkent en kunnen enkele transitie-georiënteerde beleidsadviezen worden geformuleerd.
Transitietheorie vormt een paraplu voor een aantal interdisciplinaire theoretische concepten. Door de lens van het multi-level perspectief (MLP) wordt onderscheid gemaakt tussen interacties tussen het dominante regime, opkomende niche technologieën en externe
landschapsontwikkelingen (Geels, 2002). Deze interacties worden gekenmerkt door een politiek spanningsveld bestaande uit machtsverhoudingen tussen verschillende actoren, op
8 gedrag die het systeem ondergaat zijn complex en vaak onomkeerbaar en resulteren in de structurele veranderingen in het systeem (Rotmans en Loorbach, 2009). Transitie-management literatuur wordt tot slot aangehaald om de bestuurlijke kant van transities nader te bestuderen en richtlijnen te formuleren voor beleidsmakers die transities trachten bij te sturen in een gewenste, duurzame richting (Rotmans, Kemp en Van Asselt, 2001).
1.3 Structuur en relevantie van het onderzoek
Gezien de co-evolutie van het elektriciteitsnet en datacenternetwerken is het interessant om de relatie tussen stroomverbruik en datahosting in de MRA te verkennen op lange termijn met STC’s. Frantzeskaki and Loorbach (2010) merken op dat infrasystemen, waaronder dus ook de datacentersector, niet vaak vanuit een transitieperspectief zijn bekeken hoewel ze het
fundament vormen voor de stabiliteit en ontwikkeling van maatschappelijke systemen.
Duurzame transitiepaden voor de elektriciteitssector zijn reeds onderzocht (Verbong en Geels, 2010), maar binnen de academische transitieliteratuur zijn ICT-sectoren, de datacentersector in het bijzonder, niet eerder onder de loep van transitietheorie genomen. Hier ligt dan ook duidelijk een academische relevantie voor dit onderzoek; het verkennen van structurele verandering in de datacenter sector aan de hand van sociaal-technische systeemanalyse. Mijn thesis legt zich er daarbij op toe verschillende transitiepaden voor het datacenter infrasysteem in Amsterdam te verkennen vanuit het geopolitiek belang van een veilige en sterke datacenter sector als
backbone van digitalisering in de stad. De leidende onderzoeksvraag is daarbij als volgt:
Wat zijn op middellange termijn (2030) sociaal-technische scenario’s voor mogelijke transitiepaden van de datacenter sector in de MRA gezien de co-evolutie van het elektriciteitsnet en de marktvraag naar datacenters?
In het stageonderzoek rapport was de tijdhorizon van de toekomstscenario’s 2050. Hier is in overleg met de stagebegeleider voor gekozen om, gezien de toekomstgerichte insteek van deze opdracht, creatieve vrijheid te stimuleren bij het creëren van scenario’s. Gaandeweg is de realisatie ontstaan dat de datacenter sector en de ICT-bedrijfstak in het algemeen niet verder dan 10 jaar accuraat te voorspellen zijn (Stratix, 2018), terwijl transities maatschappelijke processen zijn die over 40 à 50 jaar verlopen. Daarom is ervoor gekozen om de
onderzoekscope van de scenario’s hier tot 2030 terug te brengen. Daarbij is als aanvulling wel extra aandacht besteed aan het formuleren van adviezen voor beleidsmakers en politici die zich bezig houden met het aansturen van de datacentersector.
9
2. Transitietheorie
2.1 Structurele veranderingen in infrasystemen
Om complexe maatschappelijke problemen op te lossen zijn structurele transformaties nodig in de vorm van transities, die te definiëren zijn als lange termijn processen van verandering die ervoor zorgen dat een subsysteem in de maatschappij fundamenteel veranderd (Rotmans, Kemp and Van Asselt, 2001). Datacenters in de MRA regio zijn te beschouwen als een intermediair infrasysteem (die de digitale economie ondersteunt) dat bestaat uit infrastructuur en een bijhorend institutioneel netwerk (Loorbach, Frantzeskaki and Thissen, 2010). Dit onderzoek is dus niet gericht op een maatschappelijke transitie maar op een infrasysteem transitie. Deze twee delen echter een aantal belangrijke overeenkomsten (Frantzeskaki and Loorbach, 2010): (a) Ze zijn complex en bestaan uit vele, interacterende elementen; (b) Ze worden geanalyseerd op lange termijn horizon omdat de veranderdynamieken langzaam materialiseren; (c) Ze verlopen via non-lineaire veranderingen, bestaande uit periodes van snelle verandering en lange periodes van stabiliteit. (idem, p.1293).
Transities worden in gang gezet door de realisatie van breed toegepaste
systeeminnovaties, door verschillende participanten in een maatschappelijk systeem (Frank W. Geels, 2005). Transities veranderen de structuur van het systeem en de relaties tussen de verschillende actoren die in het systeem actief zijn (Loorbach en Rotmans, 2006). Daarbij transformeert het systeem van het bestaande equilibrium via verschillende snelle en langzame dynamieken over in een nieuwe equilibrium staat (Avelino en Rotmans, 2009). Deze
verschillende fases in een transitie kunnen worden gevisualiseerd via de zogenaamde S-curve (figuur 2). Een transitie kan evolutionair ontstaan, zonder dat er veel planning aan te pas komt, of doel-georiënteerd waarbij acties worden gedreven door vastgestelde doelstellingen en ambities (Kemp en Rotmans, 2004). Over het algemeen zijn transities en systeeminnovaties in het verleden zelden gevormd aan de hand van vooropgestelde doelen en hebben ze tevens niet geleid tot een duurzame maatschappij (Geels, 2005).
10
Figuur 2 Bron: (Rotmans, Kemp en Van Asselt, 2001)
Ook de ontwikkeling van de datacenterindustrie is nooit sterk gedreven geweest door het normatieve belang van verduurzaming van operaties. Integendeel, het betreft een industrie die vooral werd gekenmerkt door overvloed en verspilling van energie en materiaal (Holt and Vonderau, 2015; Velkova, 2019). Het digitale ecosysteem waar datacenters deel van uitmaken kan beschouwd worden als een infrasysteem bestaande uit fysieke infrastructuur en
organisatorische en institutionele structuren die samen de vitale functies van digitalisering leveren aan de samenleving (Loorbach, Frantzeskaki en Thissen, 2010). Om de dynamiek van transities in de ICT-sector te begrijpen wordt er gekeken naar langdurige structurele
ontwikkeling (>2030) van de verschillende elementen in de complexe fysieke en sociale netwerken die het datacentersysteem vormen. In de volgende paragraaf wordt een in de transitietheorie veelgebruikt raamwerk besproken dat deze structurele veranderingen verklaart aan de hand van patronen van interactie tussen verschillende ‘niveaus’ van systeemanalyse.
2.2 Transitie raamwerk: het multi-level perspectief
Het multi-level perspectief (MLP) is het meest politiek geladen concept binnen transitietheorie (Avelino en Rotmans, 2009). Het theoretische kader van de MLP is ontstaan als een
interdisciplinaire hybride tussen technologie studies en evolutionaire economie, waarbij veel wordt geleund op concepten uit structuralisme en neo-institutionele analyse om de
maatschappelijke inbedding van sociaal-technische systemen te verklaren (Geels, 2011). Het MLP-raamwerk omschrijft transities als de transformatie van een dominant sociaal-technisch regime (meso level) dat onder druk staat door externe landschapsontwikkelingen (macro level) en dat interacteert met opkomende technologische niches die het regime willen penetreren of vervangen (micro level) (Geels, 2002). Deze multi-level interacties zijn gevisualiseerd in figuur 3.
11 Elk ‘level’ refereert aan een configuratie van elementen, waarbij een hoger niveau indiceert dat er meer actoren betrokken zijn en dat de samenstelling van de elementen stabieler en sterker verbonden is (Geels, 2011).
Figuur 3 Bron: Geels (2002)
Het regime staat centraal in de analyse en is gedefinieerd als: “de schaal van heersende praktijken, regels en belangen” (Verhoeven, 2010, p.20). Veranderingen in het regime worden gedreven door technische, infrastructurele, wetenschappelijke, culturele ontwikkelingen, neoliberale marktmechanismen en sectorale regelgeving (Geels, 2002). Door het MLP
raamwerk toe te passen op de Amsterdamse datacenter sector kan het worden beschouwd als een complex regime bestaande uit vele fysieke, organisatorische en institutionele elementen die met elkaar interacteren. De gedragspatronen die hieruit voortkomen worden enerzijds
veroorzaakt door langzaam veranderende structuren op globaal niveau zoals toenemend internationaal dataverkeer, de werking van neoliberale markten en het ontvouwen van een globale datacenter infrastructuur. Anderzijds vormt het regime zich door de interactie met nieuwe niche technologieën die het energieverbruik en de efficiëntie van datacenters optimaliseren. Deze interactiepatronen transformeren de snelgroeiende Amsterdamse
datacentermarkt. Daarbij is sprake van een dualiteit van structuur; enerzijds geven actoren in de lokale context vorm aan de regels en gebruiken van het regime, terwijl op hun beurt de regels van het regime de acties van de actoren bepalen en vormgeven (Giddens, 1984). Vanuit
12 een meta-coördinatie perspectief bestaat een sociaal-technisch regime uit verschillende sub-regimes, welke zijn gevisualiseerd in figuur 3 (Geels, 2002, p.905).
Regimes worden gekenmerkt door stabiliserende lock-in effecten op het gebied van infrastructuur, regelgeving, consumentengedrag (Geels, 2002) en opgebouwde cognitieve kennis en skills en normatieve regels van betrokken stakeholders (Geels, 2004). Het regime komt voort uit een historische transitie en wordt pad-afhankelijk vormgegeven door processen van optimalisatie en ‘incrementele’ innovatie (Loorbach, Frantzeskaki en Avelino, 2017). Regimestabiliteit wordt daarbij in sterke mate bepaald door de gebondenheid tussen de verschillende regels; het is lastig om één regel te veranderen zonder de andere regels aan te passen (idem, p.910).
Het niche- en landschapsniveau worden afgeleid van het sociaal-technisch regime. Niches zijn configuraties van radicale innovatie technologieën die nog niet in het regime zijn
opgenomen (Geels, 2002). De impact van niches wordt groter naarmate zij preciezer gedefinieerd en breder geaccepteerd worden en verschillende leerprocessen samengebundeld worden tot een ‘dominant design’ (Geels, 2011, p.28). Wanneer de netwerken die er gebruik van maken groter worden kunnen niches accumuleren. Het meest kenmerkende MLP-interactiepatroon is dat niches clusteren tot niche-regimes en naarmate zij machtiger worden het bestaande regime verzwakken en zo na verloop van tijd het regime aanvallen of zelfs overnemen (Geels, 2002, p.545).
Verbong en Geels (2010) merken op dat deze ‘bottom up’ niche-regime-interpretatie van transities niet veel voorkomt in sectoren die gekenmerkt worden door grote infrastructuren waar verzonken kosten en hoge toegangseisen bepalend zijn, en noemen hierbij de
elektriciteitssector als voorbeeld. Om transitiepaden te verkennen wordt het oorspronkelijke bottom-up niche patroon voor transities uitgebreid door Geels en Schot (2007, p.54-76) met een typologie van verschillende transitiepaden. De transitiepaden die te herkennen zijn in de STC’s zijn (Van der Hoeven, 2010, p.129-133): ‘Reproductie’, bij afwezigheid van druk uit het landschap zal het regime waarschijnlijk dynamisch stabiel blijven; ‘omvorming en aanpassing’, dat kan optreden wanneer de druk op het regime niet bijzonder groot is en de niches goed in overeenstemming te brengen zijn met de regels van het regime; ‘herconfiguratie’, dat
plaatsvindt wanneer niche-innovaties in het regime worden opgenomen, maar vervolgens verdere aanpassingen in de basis architectuur van het regime veroorzaken.
13 Het MLP raamwerk omschrijft dus verschillende patronen van interactie en de daaruit voortkomende transitiepaden voor een systeem. In de volgende paragraaf worden twee belangrijke systeemmechanismen voor infrasystemen benoemd die een belangrijke rol spelen bij het verkennen van de datacenter sector.
2.3 Systeemperspectief: lock-in mechanismen en co-evolutie
Ook voor het datacenter regime geldt dat het klassieke niche-regime transitiepatroon niet opgaat. Hofman en Elzen (2010) en Verbong and Geels (2010) hebben STC’s gemaakt van duurzame transitiepaden voor het elektriciteitssysteem, met een focus op elektriciteit infrastructuur en een multi-actor perspectief voor verschillende scenario’s. Deze vorm van onderzoek is ook toepasbaar op het datacenterregime. Een historische analyse van informatie technologie door Carr (2009) vergelijkt het transitiepad van de elektriciteitssector met die van communicatietechnologie en wijst op de vele overeenkomsten tussen de twee technologische systemen. Een relevante vergelijking gezien het feit dat schaarste op het Amsterdamse elektriciteitsnet zeer bepalend is voor de ontwikkeling van de datacenter sector in de MRA regio. Deze paragraaf raakt aan het volgende deel van de onderzoeksvraag:
‘Hoe co-evolueren het elektriciteit- en het datacenter infrasysteem in de context van sterk groeiende vraag naar datacenters?’
Co-evolutie duidt op de interactie tussen verschillen subsystemen die leidt tot het ontstaan van onomkeerbare patronen van gedrag, die op hun beurt bepalen wat voor
transitiepaden er ontstaan (Loorbach en Rotmans, 2006). Voorkomen moet worden dat deze co-evolutie gekenmerkt wordt door verspilling van resources of oneerlijke of ondemocratische distributie van voorzieningen. Falende systemen komen meestal voort uit ongewenste lock-in structuren zoals technische vooroordelen, zwakke en dominante netwerken, institutionele barrières en pad-afhankelijkheden (Rotmans en Loorbach, 2009). Radicale structurele
verandering van het regime is nodig om systeem falen tegen te gaan en dit kan alleen gebeuren door co-evolutie van de verschillende sub-regimes, op de verschillende schaalniveaus van het MLP (Rotmans, Kemp en Van Asselt, 2001). Lock-in structuren en pad-afhankelijkheden zijn niet altijd negatief. Ze oefenen ook stabilisatie-effecten uit die een regime overeind houden en groei kunnen bewerkstelligen. Met de komst van nieuwe technologieën kunnen ze echter achterhaald raken en innovatie blokkeren (Raven et al., 2011). Vaak hebben regime actoren baat bij pad-afhankelijkheden en beperken ze de mogelijkheden van niche actoren. Er zit dan ook een duidelijk politiek spanningsveld aan transities gekoppeld.
In de volgende paragraaf wordt de politieke dimensie van het MLP raamwerk nader besproken, door het conceptualiseren van macht in relatie tot lange termijn processen van
14 structurele verandering. Zo kan het spanningsveld binnen het regime en tussen het regime, opkomende niches en landschapsontwikkelingen expliciet worden gemaakt (Avelino and Rotmans, 2009).
2.4 Macht in relatie tot structurele verandering
Hoewel technologieën een belangrijke rol spelen in het begrijpen van transformationele verandering wordt in MLP-literatuur ook een belangrijke rol toegekend aan een
sociaal-institutioneel perspectief op transities (Loorbach, Frantzeskaki en Avelino, 2017). Wanneer het datacenterregime als een machtsconstellatie wordt aanschouwd kan er een conceptualisering van macht op worden losgelaten die het mogelijk maakt de interne mechanismen van het regime en haar interactie met andere vormen van macht in de maatschappij te analyseren (Avelino en Rotmans, 2009). Volgens Avelino en Rotmans (2009) refereert macht “altijd aan een mogelijkheid, capaciteit of beschikking … om uitkomsten te beïnvloeden” (idem, p.550). Daarbij maken ze onderscheid tussen macht ‘over’ (controle) en macht ‘tot’ (handelen). In hun typologie van machtsuitvoering onderscheiden zij (p.553-553: Innovatieve macht; de capaciteit van actoren om nieuwe hulpbronnen te creëren of ontdekken; Destructieve macht, de
mogelijkheid om bestaande hulpbronnen te vernietigen; Constitutieve macht, de mogelijkheid om de distributie van hulpbronnen te constitueren; Transformatieve macht, de mogelijkheid om de verdeling van hulpbronnen te transformeren door ze te her-distribueren ofwel te vervangen;
Systematische macht, de gecombineerde capaciteit van actoren om hulpbronnen te mobiliseren
die essentieel zijn voor het voortbestaan van het sociaal-technische systeem. Zie figuur 5 voor een overzicht.
Figuur 5: Typologie van de uitvoering van macht. Bron: Avelino en Rotmans (2009)
Als hulpbronnen van macht onderscheiden Avelino en Rotmans (2009, p.551):
Menselijk kapitaal, Mentale hulpbronnen zoals informatie, concepten en ideeën; Monetaire hulpbronnen zoals kapitaal, cash en aandelen; Artefactuele hulpbronnen zoals apparaten,
producten, constructie en infrastructuur en Natuurlijke hulpbronnen, waarmee zij de rauwe materialen, de fysieke ruimte, land en organisch leven bedoelen. Grin et al., (2010, p. 282)
15 beschrijven de politieke dimensie van transities aan de hand van het begrip ‘re-structuratie’; het transformeren van bestaande bronnen en relaties van macht om weerstand en traagheid in het regime tegen te gaan. Daartoe onderscheiden ze verschillende soorten machtsverhoudingen en koppelen deze aan de MLP-schaalniveaus (idem, p,282-284): Relationele macht is de
mogelijkheid om mensen te mobiliseren op het nicheniveau. Deze vorm van macht komt voort uit interacties tussen actoren met verschillende vaardigheden en capaciteit tot het benaderen van het regime; Dispositionele macht heeft betrekking op de positie van een actor in het regime, regels, beschikbare hulpmiddelen, actorconfiguraties en dominante ideeën over problemen in het systeem. Structurele macht is gekoppeld aan het langzaam veranderende landschap en betreft dominante machtsverhoudingen en legitimiteit van actoren en instituties.
2.5 Sturen van transities
Omdat sociaal-technische regimes politieke spanningsvelden zijn betekent dit ook dat transities gestuurd kunnen worden vanuit een managers perspectief. Het beantwoorden van de
onderzoeksvraag, het schetsen van mogelijke transitiepaden voor de datacentersector, is enkel mogelijk wanneer enig inzicht wordt verschaft in de manieren waarop sociaal-technische regimes kunnen worden geherstructureerd richting bepaalde transitiepaden. Dit is waardevolle kennis voor het formuleren van adviezen voor beleidsmakers en het creëren van een visie over de richting waarop een regime zich zou moeten ontwikkelen. Bij het opstellen van STC’s vraagt men zich af welke technologieën en hun maatschappelijke inbedding een duurzaam systeem produceren (Elzen et al., 2004, p.252).
Transitiedynamieken kunnen worden beïnvloed, zo blijkt uit verschillende benaderingen zoals strategisch niche management (Smith and Raven, 2012), transitie-management (Rotmans and Loorbach, 2009) en reflexief bestuur (Grin, 2010). Centraal in al deze benaderingen staat de nadruk op experimenteren en leren door betrokken actoren. Sturing (governance) van transities kan worden gezien als een kwestie van het op elkaar aanpassen van de dynamiek tussen de drie levels van het MLP, waarbij re-structuratie door actief agentschap een belangrijke rol vormt om regime verandering aan te jagen (Grin, 2010, p.266).
Transitiemanagement is gebaseerd op de paradoxale assumptie dat volledige controle en management van transities in complexe systemen niet mogelijk is, maar voorziet wel in principes en richtlijnen voor het managen van complexiteit in sociaal-technische systemen. Deze zijn onder andere (Rotmans en Loorbach, 2009, 2010):
16 • Management op het systeemniveau is van belangrijk om spillover effecten van een
complex probleem te herkennen. Dit betekent management op verschillende schaalniveaus van het MLP.
• Niche ontwikkelingen die een positieve impact kunnen hebben op de werking van een systeem dienen afgeschermd, gekoesterd en empowered te worden (Smith and Raven, 2012).
• Inzicht in de dynamieken van een systeem is essentieel voor effectief management omdat het helpt geschikte en ongeschikte vormen van management te onderscheiden. • Doelstellingen moeten flexibel zijn en aan te passen zijn op systeemniveau.
Kwantitatieve doelstellingen kunnen teniet worden gedaan door de complexiteit van een systeem. Het best kan gewerkt worden met een mix van langetermijn kwalitatieve doelstellingen en kortetermijn kwantitatieve doelstellingen. Doelstellingen moeten in het algemeen kunnen meeveranderen met de structuur van het systeem.
• Timing van interventie is belangrijk. Het is lastig ingrijpen in een systeem dat in equilibrium is. Momenten van chaos en instabiliteit bieden juist de kans om bijzonder effectief in te kunnen grijpen.
• Gedurende lange periodes van equilibrium stagneert effectiviteit en wordt innovatie gehinderd. Dit betekent dat transitiemanagement zich richt op de korte periodes van disequilibrium.
• Het creëren van diversiteit door stimulatie van emergente nichestructuren kan leiden tot verbetering van het regime of vervanging door een nieuw duurzamer regime. Deze niches hebben echter bescherming nodig tegen bestaande structuren en toegang tot de nodige tijd, energie en hulpbronnen van macht. Daarnaast vragen nieuwe problemen voor experimenteel beleid dat specifiek is toegewijd aan de betreffende context (Grin, 2010, p. 271).
Grin (2010) benadrukt het belang van reflexiviteit van plannende actoren. Een sturende actor heeft een ‘duale blik’ door enerzijds naar de directe context te kijken en anderzijds een helikopter blik te behouden op de actuele toestand en dynamiek van het systeem (idem). De transitiemanagementcyclus (Rotmans and Loorbach, 2009) beschrijft verschillende stappen die men moet doorlopen voor succesvol plannen. Dit onderzoek draagt bij aan de eerste twee stappen. Het creëren van een visie van mogelijke transitiepaden én het verkennen van coalities en transitie agenda’s voor de sector. In het volgende hoofdstuk wordt besproken hoe dit onderzoek wordt uitgevoerd.
17
3. Onderzoeksmethode en dataverzameling
Het doel van scenario’s is meerdere plausibele toekomsten te verkennen. Om de transitie in de datacentersector te begrijpen worden sociaal-technische scenario geformuleerd. Deze methode is geïnspireerd op onderzoek van (Elzen et al., 2004; Verbong and Geels, 2010) naar
toekomstige transitiepaden in de elektriciteitssector. Om toekomstige transitiepaden te
beschrijven is echter ook een verklaring voor de huidige dynamieken van het regime belangrijk. Een belangrijke bron voor het beschrijven van de context van de verschillende MLP niveaus is de kennis geweest die is opgedaan tijdens het schrijven van het stagerapport in opdracht voor de gemeente Amsterdam (Zahn, 2020).
3.1 Sociaal-technische scenario-analyse
Transitiescenario’s moeten sociaal-technische ontwikkelingen beschrijven. Daarmee wordt gedoeld op de co-evolutie van technologieën en hun maatschappelijke inbedding die gekenmerkt wordt door een dynamische interactie tussen technische en maatschappelijke verandering (Hofman en Elzen, 2010). Scenario’s worden gebruikt om visievorming te stimuleren (Grin, 2010, p.270), te kiezen tussen strategische alternatieven en vorm te geven aan de verschillende manieren van waarnemen en denken van beleidsmakers (Postma en Liebl, 2005). Daarmee is het doel van de scenario-analyse het reduceren van complexiteit en
onvoorspelbaarheid van toekomstige ontwikkelingen voor stakeholders en beleidsmakers in het systeem onder analyse (Wilk, 1991).
Daartoe worden allereerst belangrijke parameters van het regime geïdentificeerd. Vanuit een retroperspectief worden prehistorische ontwikkelingen, ofwel de recente dynamieken van het regime toegelicht (Grin, 2010, p.273). Voor de verschillende domeinen van het regime (markten, wetenschap, wettelijk kader, beleid etc.) wordt de context geschetst waarbij de focus ligt op het onthullen van machtsrelaties tussen de verschillende actoren in het regime. De afbakening van het regime gebeurt daarnaast tevens ‘vanuit het perspectief van de milieulasten die onder controle gebracht moeten worden’ (Meadowcroft, 2005, p.490). Dit is gekoppeld aan de normatieve motivatie om duurzaamheid te stimuleren in de datacenter sector.
De belangrijke trends in de datacenter sector worden beknopt benoemd in de analyse en in verder detail besproken in Annex A & B. Deze trends zijn de technologische niches en landschapsontwikkelingen die veranderingen teweegbrengen in het regime. Om de consistentie en causaliteit van de scenario’s te waarborgen wordt er grofweg onderscheid gemaakt tussen drie soorten ontwikkelingen; ‘driving forces’, onzekerheden en ‘onkenbaarheden’. Het schrijven
18 van de scenario’s gebeurt met behulp van het 2x2 scenario raster, waarin twee driving forces, de meest impactvolle maar onzekere trends, het fundament vormen voor de invulling van de scenario’s (Van der Heijden, 2005). De functie van de rastertechniek wordt daarbij op een flexibele wijze geïnterpreteerd omdat de driving forces niet een gegeven zijn, maar gekozen worden uit meerdere potentiële driving forces in de trendbank (van ’t Klooster en van Asselt, 2006). De driving forces vormen de rode draad, maar ook de impact van andere trend-clusters worden verwerkt in de scenario’s. Hierdoor wordt de kans tot excluderen van combinaties en synergiën tussen verschillende ontwikkelingen gereduceerd en blijven er meer opties open voor het invullen van de scenario’s (Volkery en Ribeiro, 2009).
De onzekerheden zijn ontwikkelingen waarvan wel de uitkomst, maar niet de waarschijnlijkheid en totstandkoming bekend is (van ’t Klooster en van Asselt, 2006).
Onkenbaarheden zijn ten slotte de discontinuïteiten, de dingen waarvan we niet weten dat we ze niet weten (Schoemaker, 1995). In de literatuur over discontinuïteit in toekomstscenario’s worden deze ontwikkelingen ook wel aangeduid als ‘wild cards’ of ‘surprises’ (van Notten, Sleegers en van Asselt, 2005). Discontinuïteiten kunnen zich op een meer graduele manier voltrekken, geen revolutie maar evolutie (Rotmans, Kemp en Van Asselt, 2001). Transities zijn in essentie terug te brengen tot “graduele, continue processen van verandering die een complex subsysteem van de maatschappij transformeren over een periode van tenminste één generatie” (Van Notten et al., 2005, p.6). Een transitie in het datacenter infrasysteem bestaan uit
technologische revoluties zoals de opkomst van Cloud computing, maar ook uit institutionele evoluties zoals het langzaam veranderende maatschappelijke draagvlak voor digitalisering en centrale opslag van gegevens.
3.2 Dataverzameling
De verzamelde data is kwalitatief en voornamelijk verzameld via desk research, observatie en semigestructureerde interviews. Gedurende verschillende fases van de onderzoeksstage is de focus van de literatuurstudie afgewisseld tussen technische-wetenschappelijke studies van ICT-infrastructuur en de ontwikkeling van de datacentersector vanuit een breder maatschappelijk perspectief. Een belangrijke bron van informatie is het stagerapport dat is geschreven voor de gemeente Amsterdam. De casus van dit rapport zijn ontwikkelingen in de datacenter sector in de Metropoolregio Amsterdam, met een focus op de ruimtelijke en materiële impact van datacenters op de stad en haar inwoners.
19
3.2.1 Desk research
Bij het schrijven van de scenario’s is gebruikt gemaakt van verschillende secundaire
databronnen. Gedurende een periode van een paar maanden is een groot aantal academische artikelen over informatie en communicatie-infrastructuur bestudeerd. In eerste instantie om bekend te worden met de technische aard van ICT-systemen en datacenters. Daarbij lag de bredere focus op het bekend worden met processen van digitalisering en de impact hiervan op de samenleving. Daartoe zijn veel grijze bronnen gebruikt zoals krantenberichten, journalistieke sites, rapporten van bracheorganisaties en consultancybedrijven en beleidstukken van het Rijk en gemeenten. In de latere fase van het schrijven is de focus verschoven naar het studeren van de materiële aard van datacenterinfrastructuur in de vorm van het gebruik van grondstoffen en ruimte. Leidende vragen waren daarbij ‘Waar leeft het internet?’ (Holt en Vonderau, 2015), ‘Hoe is de globale Cloud- infrastructuur ingebed in de lokale praktijk (Vonderau, 2019)?’ en ‘Wat is de sociale, economische en politieke impact van datacenter infrastructuur?’.
3.2.2 Interviews en observatie
Gedurende de stageperiode zijn observaties gemaakt van de actoren uit het veld. Aan het begin van de stageperiode heeft de auteur een congres bijgewoond waar veel actoren uit de
datacenter industrie aanwezig waren. Eén van de sprekers op dit congres is geïnterviewd waarna via een sneeuwbaleffect een klein netwerk is opgebouwd. In totaal zijn er vijf
semigestructureerde interviews uitgevoerd met verschillende stakeholders in de industrie van een Facebookdatacenter engineer en promotor van het open compute project tot
ICT-consultants bij de gemeente (Zie Annex A; interviews). Deze interviews verliepen digitaal en de vragen waren erop gericht het datacenterregime in de MRA te verkennen, technologische trends te ontwaren en verschillende inzichten uit transitietheorie te testen voor de
datacentersector. Geen van de geïnterviewden had een politieke achtergrond, al waren de meesten wel bekend met het transitie concept. Hoewel de meeste geïnterviewden experts zijn op een afgebakend deel van ICT industrie, gaven zij ook blijk van een reflexieve sector brede visie op datacenters. De meeste sprekers bevonden zich in een eindfase van hun carrière en beschikten over veel kennis en ervaring. De stagebegeleider heeft van het begin af aan een belangrijke rol gespeeld in het bepalen van de onderzoeksrichting en opbouwen van een netwerk voor het vergaren van informatie.
20
4. Transitie in de Amsterdamse datacenter-sector
De analyse bestaat grofweg uit twee delen. De eerste drie paragrafen vormen een analyse van het regime (4.2), de niches (4.2.2) en landschapsontwikkelingen (4.1) en de manier waarop deze interacteren (4.3). Het zwaartepunt van dit deel van de analyse ligt in 4.2, waarbij in de eerste sub-paragraaf het datacenter regime als sub-regime binnen de digitale economie wordt beschouwd. Vervolgens wordt gekeken naar infrastructurele pad afhankelijkheden, niche ontwikkelingen en weerstand vanuit het heersende regime. Tot slot komt de relevante sectorale regelgeving en institutionele context van de datacenterindustrie aan bod.
Zo wordt een beeld geschetst van de historische ontwikkeling van het regime en haar huidige dynamieken. Deze analyse vormt de context voor een bespreking van de sector brede strategie datacenters die door verschillende partijen is samengesteld (4.4) waaruit vervolgens de ‘driving forces’ kunnen worden herleid (4.5) die bepalend zijn voor de invulling voor de opgestelde scenario’s, die wegens een teveel aan woorden zijn opgenomen in Annex C. Annex B omschrijft belangrijke toekomstige trends in datacenter technologie in meer detail.
4.1 Landschapsontwikkelingen: Centralisatie en gevaar voor datasoevereiniteit
Vanuit een historisch perspectief heeft informatie- en communicatietechnologie (ICT) al
meerdere fases ondergaan. De afgelopen twee decennia verplaatste de datahosting apparatuur zich uit de ICT-kast en datacenters van bedrijven (gedistribueerd) en werd het steeds vaker uitbesteed aan efficiëntere, goedkopere colocatie datacenters waarmee Amsterdam volstaat. Deze centralisering van artefactuele hulpbronnen is nog sterker terug te zien in een meer recentere technisch-economische transformatie; de opkomst van ‘Cloud computing’, een nieuwe gecentraliseerde manier waarop datacenters digitale diensten kunnen leveren als voorziening, zoals ook elektriciteit en water worden geleverd (Carr, 2009). Wie deze historisch-technologische evolutie van communicatietechnologie en haar impact op de geografische verdeling van datacenters beter wil begrijpen wordt doorverwezen naar Annex B.1. Hier worden de belangrijkste inzichten uit Carr (2009) zijn beschrijving van de huidige ‘Cloud computing’ revolutie benoemd en komen daarnaast andere technologische trends in de datacenter industrie aan bod. Deze beide ontwikkelingen creëren transformatieve macht voor colocatie en Cloud datacenters. Grote Cloud partijen bezitten tevens destructieve macht omdat zij aanleiding geven aan bedrijven om hun eigen kostbare ICT systemen op te geven en op de Cloud over te schakelen.
Cloud datacenters hoeven in tegenstelling tot colocatie datacenters niet dicht bij de eindgebruikers te staan en hebben daardoor een vestigingsdynamiek. De totstandkoming van
21 een globaal Cloud-netwerk is gefundeerd in lokale infrastructuur en machtsrelaties, en nationale staatsvorming rondom digitalisering (Vonderau, 2019). Kritische studies van
media-infrastructuursystemen wijzen op de experimentele aard van (ICT) infrastructuren en hun capaciteit tot het vormen van nieuwe configuraties van maatschappelijke, culturele en politieke ontwikkelingen op de lokale schaal (Jensen en Morita, 2007, aangehaald in Vonderau, 2019). Opvallend aan de datacenter markt is dat de geografie van hyperscale datacenters wordt gekenmerkt door in-permanentie en tijdelijkheid (Velkova, 2019). De grootste investeringen zitten niet in de gebouwen zelf maar in de servers hardware (artefacten) die een korte levenscyclus hebben. Een gevolg hiervan is dat grote datacenters zich makkelijk verplaatsen naar het verloop van kapitaalstromen en gunstige vestigingsvoorwaarden. De constitutieve macht om voorzieningen te leveren is deels gecentreerd in de handen van Big Tech bedrijven die over enorm veel monetaire hulpmiddelen beschikken dankzij internationale aandeelhouders en daarmee hun eigen core-netwerken en hyperscale datacenters kunnen aanleggen. De mogelijkheid om datacenters te verplaatsen geeft ze de macht om globale en lokale periferieën te hervormen tot tijdelijke centrale knooppunten in de Cloud, waar andere internationale colocatie-datacenters op in kunnen tappen en waarde uit kunnen extraheren (idem, p.2).
Vooral hyperscale datacenters zijn gevoelig voor marktmechanismen. In Nederland zijn ze vooral in de polder te vinden waar ruimte en natuurlijke hulpbronnen zoals energie en water voor koeling in grote mate aanwezig zijn. Ze zijn minder sterk gebonden aan
pad-afhankelijkheden die datacenters in grote steden ervaren omdat ze geen hyper-connectiviteit vereisen. De Big Tech bedrijven achter deze datacenters spelen potentiële locaties op het platteland slim tegen elkaar uit voor de beste vestigingsvoorwaarden. Steeds vaker levert dit kritische reacties op vanuit de wetenschap en maatschappij, bijvoorbeeld over de
geheimzinnige manier waarop de planning en onderhandeling rondom de bouw van deze datacenters verloopt en de manier waarop de faciliteiten op massale schaal beslag leggen op natuurlijke hulpbronnen zoals gesubsidieerde duurzame energie (NRC, 2020). Het is lastig om duidelijke grenzen aan te wijzen tussen publiek en private belangen in de datacentersector. Sommige academici waarschuwen voor het privatiseren en consolideren van
datacenterinfrastructuur uit vrees dat het publieke belang van datacenters niet meer gediend wordt en dat centralisatie van infrastructurele autoriteit een doorn in het oog is voor de democratische oorsprong van het internet (Holt and Vonderau, 2015, p.104). Online
productiemiddelen raken geconcentreerd in de handen van grote internet dienst providers, wat een bedreiging vormt voor de soevereiniteit van burgers hun data (Filippi and Mccarthy, 2012).
22
4.2 Het Amsterdamse datacenter regime
4.2.1 Een subsysteem binnen de digitale economie
De datacenterindustrie is een relatief jonge en hoog dynamische sector waarin software en hardware-innovaties en nieuwe technologieën op het gebied van communicatie-infrastructuur elkaar snel opvolgen (Stratix, 2018). Tegelijkertijd is de huidige staat van de sector in
Amsterdam rechtstreeks terug te leiden tot infrastructurele pad-afhankelijkheid en
clustereffecten rondom de Amsterdam internet exchange (faciliteert internationale verbinding) en een aantal van de eerste Europese internet instituties die zich in de jaren 90 in de stad vestigden (Stratix, 2018). Het Amsterdamse datacenter regime wordt beïnvloed door druk uit het landschap en staat rechtstreeks in verbinding met andere subsystemen die digitale randvoorwaarden voorzien (zie figuur 6) (Driesse et al., 2019). De telecom sector verbindt eindgebruikers met het internet en de diensten van datacenters, en bezit daarom constitutieve macht. Hetzelfde geldt voor internet exchanges, al neemt hun distributieve macht geleidelijk af naarmate grote content providers zoals Netflix, Youtube en Facebook steeds vaker hun eigen content delivery networks (CDN’s) opzetten die zijn verbonden met de mobiele telecom netwerken (Fiadino et al., 2015).
Figuur 6 Bron: Digitale randvoorwaarden toplocaties in de REOS regio’s (2019)
Het sociaal-technische datacenter regime in de MRA herkent verschillende materiële elementen, actoren en een institutionele context (Geels, 2005):
a) Materiële en technische elementen: De datacenters zelf, de daarin opgestelde hardware in de vorm van servers, koelingsapparaten, netwerkapparatuur, software en aansluitingen op het elektriciteitsnet. Voor stroomgebruik zijn er aansluitingen op het elektriciteitsnet, warmte netten, en de nodige capaciteit aan transformatoren en pijpleidingen. Verdere randvoorwaarden zijn internationale zeekabel verbindingen met andere continenten en steden, een uitstekend glasvezelnet in heel Nederland, netwerkverbindingen tussen datacenters, internet service
23 providers, de internetexchanges en de vele apparaten en sensoren en apparaten van het Internet of Things (IOT) die aansluiting vinden.
b) Netwerken van actoren: Datacenter beheerders, branche verenigingen, telecombedrijven, overheidsinstellingen en gemeenten, ICT dienstverleners, Big Tech bedrijven, netwerk leveranciers van elektriciteit- en warmte netten, woonwijken en gemeenschappen etc. c) Formele, normatieve en cognitieve regels die de activiteiten van actoren begeleiden: denk aan regelgeving (de elektriciteitswet en de telecomwet), controlerende instanties zoals de autoriteit consument en markt, ruimtelijke planning vanuit gemeente (CE Delft, 2020), moraal gedreven doelstellingen zoals duurzaamheid, het geloof dat datacenters de digitale economie faciliteren en dat data de publieke dienstverlening kan verbeteren. Maar ook kennis over ontwikkelingen in de industrie, marktmechanismen, belangen van organisaties, hun verdienmodellen en de belangen van internationale aandeelhouders.
4.2.2 Historische pad-afhankelijkheid, niche ontwikkelingen en weerstand
In Amsterdam is aan het einde van de jaren 90 een datacentercluster ontstaan rondom de AMSIX internet exchange een aantal internationale internetinstituties. Hierbij werd een groot netwerk van koperen kabels in aangelegd waar enorme hoeveelheden internationaal
dataverkeer doorheen kunnen worden geleid. Rond de eeuwwisseling werden de eerste industriële datacenters aangesloten op deze netwerken, waarna deze zich zijn gaan clusteren om betere connectiviteit en diensten te kunnen leveren. De pad-afhankelijkheid die hierdoor is ontstaan zorgt ervoor dat veel internationale colocatie datacenters (colo’s) zich vestigen zich in Amsterdam. Vestigingsvoorwaarden zijn de aanwezigheid van een goedopgeleide ICT
beroepsbevolking, beschikbaarheid van goedkope stroom, uitstekende hyper-connectiviteit (door de AMSIX) en de aanwezigheid van andere datacenters (lock-in effect) (Stratix, 2018). De Amsterdamse markt bestaat voornamelijk uit colocatie en multi-tennant Cloud-datacenters die verbonden zijn aan Amsterdam door pad-afhankelijkheden in de vorm van internationale aansluiting op de AMS-IX internet exchange en clustereffecten van bestaande datacenter campussen. De serieuze schaalvoordelen die in de MRA regio te behalen zijn zorgen ervoor dat de colocatie markt zich sterk in Amsterdam heeft gecentreerd en daardoor dispositionele macht hebben verkregen. Daarbij is sprake van centralisering van datacenterclusters en campussen, zoals een Cloud-cluster rondom Schiphol en connectiviteitcluster in Watergraafsmeer. De colocatiemarkt is goed voor zo’n 70% van de vraag naar nieuw datacentercapaciteit in de MRA (CE Delft, 2020) en naar verwachtingen van de Dutch Datacenter Association zal dit uitgroeien tot 75%. Voor Amsterdamse bedrijven bevind de ‘switch’ naar de Cloud zich in een take-off
24 fase. In 2018 had pas 20% van bedrijven in Amsterdams hun ICT naar de Cloud verplaatst, al wordt er verwacht dat dit percentage snel zal veranderen en dat veel verschillende partijen willen inspringen op het creëren van nieuwe decentrale dienstverlening die voortbouwt op de mogelijkheden van het Cloud-netwerk én de uitrol van 5G door de telecom sector (Stratix, 2018). De markt voor datacenters wordt er complexer door, maar het biedt gebruikers een grote verscheidenheid aan digitale diensten en de mogelijkheid voor kleinere bedrijven om artefactuele hulpbronnen te verkrijgen (Carr, 2009). Ook het colocatiesegment van de markt wordt gekenmerkt door grote investeringen in servers, netwerk en koelingsapparatuur, software en besturingsplatformen en personeel. De levensduur van een datacenter is afhankelijk van de duurzaamheid en modulariteit in het design, en heeft een gemiddelde levensduur van zo’n 15 tot 20 jaar, waarbij de servers meestal maximaal 5 jaar meegaan (Stratix, 2018). Uit de interviews is gebleken dat de colocatiemarkt een conservatieve bedrijfstak is die zich vrij afwachtend opstelt tegenover vernieuwingen (Mezzanotte, persoonlijke communicatie, 2020; Laban, persoonlijke communicatie, 2020). Datacenterpartijen zijn niet verplicht hun
stroomgebruik te rapporteren en gezien het verdienmodel van een groot deel van de markt (meer stroomgebruik betekent meer winst) hebben ze er niet vanzelfsprekend baat bij om het energieverbruik van hun klanten te optimaliseren. Een groot deel van deze markt werkt nog met oude datacenter designs terwijl er al veel betere oplossingen op de markt zijn die energie en materiaal efficiënter opereren (Laban, persoonlijke communicatie, 2020). Veel
niche-technologieën gericht op optimalisatie bestaan al maar worden nog niet door regime actoren geadopteerd vanwege hoge investeringskosten in nieuwe hardware, verzonken kosten in bestaande datacenterdesigns of risicovermijdend gedrag. Zo wordt er bijvoorbeeld nog door 90% van de markt luchtkoeling-systemen gebruikt terwijl deze veel meer ruimte, energie en materiaal kosten dan water-koeling oplossingen, die als extra voordeel hebben dat ze een veel betere kwaliteit restwarmte produceren (Mezzanotte, persoonlijke communicatie, 2020).
Onder het mom van de vierde industriële revolutie maken nieuwe technologieën hun opmars en ze vragen om nieuwe datacenters. Een van de zichtbare trends is een
verschuivingen in de latente vraag van gecentraliseerde opslag (Cloud) naar gedistribueerde kleinere datacenters dichter bij de eindgebruiker (Edge). Edge computing is een vrij brede term voor de verplaatsing van opslag en rekenkracht van de Cloud naar lokale decentrale datacenter infrastructuur, bijvoorbeeld in micro-datacenters verwerkt in het straatbeeld (Elkhatib et al., 2017). Actoren die op deze trend inspelen proberen transformatieve macht te verkrijgen door bijvoorbeeld gedistribueerde Clouddiensten aan te bieden waarop sensoren en apparaten uit het Internet of Things kunnen worden aangesloten. De telecom sector ziet hier een nieuw marktsegment ontstaan dat kan voortbouwen op de distributieve mogelijkheden van hun nieuwe
25 5G netwerk en bouwen hun eigen CORD datacenters (Peterson et al., 2016a). Aangezien veel applicaties gebruik maken van meerdere datacenters op verschillende locaties zijn veel
bestaande connectiviteit netwerken een Cloud/Edge hybride, en de twee lijken elkaar
vooralsnog te complementeren (Gartner, 2018). Een onzekere niche waarvan de impact op de datacentersector enorm zal zijn is quantum technologie. Deze technologie belooft een volledig beveiligd en zeer efficiënt internet te realiseren die bestaande infrastructuur kan vervangen. Verwacht wordt dat het nog zeker 30 jaar kan duren voordat het quantum internet en de bijhorende datacenters op grote schaal toegepast gaan worden (Coronas, 2019). Het kan sneller verlopen indien de behoefte aan nieuwe oplossingen toeneemt door bijvoorbeeld toenemende druk uit het landschap.
4.2.3 Juridisch kader en institutionele vernieuwing
Een belangrijk onderdeel van het wettelijke en regulatieve kader waar vanuit de industrie opereert heeft betrekking op de aansluiting op het hoogspanningsnet (Tennet) of regionale net (Liander) zoals is vastgesteld in de elektriciteitswet uit 1998. Hierin staat dat vragende partijen altijd recht hebben op een aansluiting, waarbij bestaande en nieuw aangeslotenen evenveel recht hebben op stroom (ACM, 2019). De overcapaciteit op het Amsterdamse stroomnet en resulterende schaarste leidden recentelijk tot een kort geding tussen stroombeheerder Liander en een datacenter beheerder. De rechter oordeelde toen dat schaarste non-discriminatoir verdeeld moest worden door netbeheerder die de mogelijkheden tot congestiemanagement moet onderzoeken. Dit betreft het slim verdelen van elektriciteitsstromen op basis van werkelijk verbruik en niet contractueel vastgelegde piek capaciteit. Bijzonder aan deze rechtszaak is dat ook dat de netbeheerder voor het eerst toestemming heeft gekregen om gebruik te maken van reserve transformatoren. De buffers worden gebruikt om de snelle groei van datacenters mogelijk te maken, en tegelijkertijd wordt er zo snel als mogelijk nieuwe capaciteit bijgebouwd.
Op het gebied van privacy en gegevens-soevereiniteit hebben datacenters een hoop nieuwe juridische vraagstukken te behandelen omtrent de recentelijk ingevoerde Algemene Verordening Gegevensbescherming die de privacy van Europese burgers moet waarborgen. Het internationale karakter van Cloud diensten, dat vaak over verschillende jurisdicties spant, houdt geen rekening met nationale grenzen. Op internationaal niveau is er tevens
onduidelijkheid over de regelgeving omtrent de transmissie van persoonlijke informatie tussen verschillende jurisdicties (Filippi and Mccarthy, 2012).
26
4.3 Multi-level interacties en systeemdynamieken
Vanuit het landschap is er een digitalisering trend waarneembaar – enorm versneld door de corona epidemie - die gepaard gaat met de komst van nieuwe baanbrekende technologieën zoals IoT, Robotica en machine learning. Als gevolg hiervan wordt er steeds meer data gegenereerd, verwerkt en opgeslagen in de Cloud waarvan de materiële infrastructuur wordt voorzien door datacenters. Gezien het aanzienlijke energieverbruik van deze sector is er vanuit de maatschappij in toenemende mate kritiek over de ecologische voetafdruk van datacenters. Veel datacenters zijn zich hiervan bewust en de markt profileert zichzelf graag als een
verantwoorde en duurzame bedrijfstak. De CO2 voetprint van datacenters zal hoe dan ook blijven toenemen naarmate digitalisering doorzet aangezien datageneratie sneller toeneemt dan de capaciteit om data op te slaan, en het einde van energie-efficiëntie van processors in zicht is (Zie Annex B.3). Voor datacenters met eigen hardware is de motivatie om energieverbruik te optimaliseren groot omdat de elektriciteitskosten het grootste deel van de kosten uitmaken. Colocatie datacenters daarentegen hebben echter een verdienmodel waarin meer
stroomverbruik door klanten meer geld oplevert. Bij deze datacenters is de prikkel om te verduurzamen minder sterk aanwezig. In deze bedrijfstak is sprake geweest van stevige consolidatie waardoor vier internationale marktpartijen nu de grootste zijn. Naar verwachting zullen deze partijen hun datacenters meer naar de karakteristieken van hyperscale datacenters gaan bouwen en daardoor meer focussen op verduurzaming van hun infrastructuur.
Alle datacenters in de MRA regio sluiten contracten met netbeheerders die verplicht zijn stroom te leveren. De distributieve macht van netbeheerders is juridisch flink ingekaderd. Dit leidt ertoe dat capaciteit op het net zo snel mogelijk uitgebreid wordt, en dat netbeheerders congestiemanagement moeten toepassen om ervoor te zorgen dat het net optimaal benut is en er niet gediscrimineerd wordt tussen bestaande en reeds aangesloten datacenters.
Hyperscale datacenters zijn op nationale schaal verantwoordelijk voor het grootste energieverbruik, maar bevinden zich niet in grootstedelijk gebied. Toch groeien colo’s en hyperscalers op elkaar voort, aangezien hyperscalers in landen worden gebouwd waar colocatieclusters staan omdat zij ook servers in colo’s hebben staan.
Big Tech bedrijven concurreren met elkaar om de meest efficiënte datacenters te bouwen, met hun grote monetaire vermogen kunnen zij vele hoogwaardig ICT talent en startups opkopen. Doordat niche actoren snel in het regime worden opgenomen is er weinig sprake van niche-regime interactie, en de relationele macht die kenmerkend is aan innovatieve niche actoren wordt hierdoor opgeslokt door het regime. Lange tijd keek de colocatiemarkt dit vanaf de zijlijn aan, maar daar lijkt nu enigszins verandering in te komen. Samenwerkingsverbanden zoals de Open Source Community, een open verbond van verschillende partijen uit de
27 datacenterindustrie (hardware producenten, software ontwikkelaars, Big Tech bedrijven werken samen aan oplossingen en verdelen deze gratis onder alle deelnemers. Dit netwerk bezit
destructieve macht door flinke energie en materiaal reducties te realiseren bij regime partijen met behulp van een combinatie van niche technologieën (zie Annex B.2). Big Tech bedrijven hebben baat bij deze samenwerking omdat het de digitale platforms levert waarvoor de OCP gemeenschap gratis oplossingen vindt.
4.4 Een MRA brede strategie datacenters
Verdere groei van de datacenter markt in Amsterdam wordt momenteel strategisch
gecoördineerd door ruimtelijke planners en beleidsmakers, netbeheerders, datacenters en een aantal andere stakeholders (CE Delft, 2020). Dit is een nieuwe ontwikkeling, aangezien de datacentermarkt zich in de afgelopen decennia niet veel heeft laten sturen. Het betreft een intermediaire markt die zich aanpast op golven van technologie die het ondersteunt (Stratix, 2018). Het directe economische belang van een internationaal datacenter cluster is groot, al blijft het economisch belang vooral beperkt tot de sector zelf in de vorm van hoogwaardige banen (Stratix, 2019). De indirecte werkgelegenheid rondom de datacenters creëert ook economische waarde voor de ICT sector, de interneteconomie en de creatieve sector in de brede zin (idem). In totaal ligt het aandeel ICT in de MRA-economie (8,5%) fors boven het landelijke gemiddelde (4,8%)(Buck Consultants / CE Delft, 2020). En er wordt in tien jaar tijd een sterke toename in datacentercapaciteit verwacht (figuur 7).
Figuur 7: De verwachte groei in datacenter capaciteit in de MRA regio, geextrapoleerd tot 2030.
Vanwege beperkte capaciteit van het elektriciteitsnet moet er energiecapaciteit worden bijgebouwd in de MRA regio en wordt de komst van nieuwe datacenters deels doorgeschoven
28 naar andere regio’s binnen en buiten de randstad (Ministerie van Binnenlandse Zaken, 2019). Bij het opstellen van de MRA-brede strategiedatacenters was er aandacht voor een aantal aspecten die in acht moeten worden genomen bij het plannen in de datacenterindustrie. Dit zijn tevens belangrijke indicatoren voor de invulling van de scenario’s (Buck Consultants / CE Delft, 2020):
• marktvraag naar datacenters • vestigingsvoorwaarden
• noodzaak tot vestiging in MRA-regio • ruimtegebruik door datacenters
• aanbod van zowel elektrische netcapaciteit als grond voor nieuwe datacenters • economische effecten
• energie-en watervraagstukken • duurzaamheid
Vanuit een management perspectief is het voor de gemeente interessant in hoeverre de dynamieken in de datacentermarkt te sturen zijn met overheidsbeleid. Bijvoorbeeld het sturen van de vestiging van nieuwe datacenters, het faciliteren van restwarmte benutting en algemeen beleid in het kader van green ICT.
4.5 Driving forces voor sociaal-technische scenario’s
Uit verschillende onderzoeksrapporten (Stratix, 2018, 2019) en interviews met stakeholders (Annex A) is gebleken dat de beschikbaarheid van elektriciteit in de MRA een sterk bepalende factor is voor de snelheid en manier waarop de datacenter industrie zich ontwikkelt. Daarbij geldt dat de elektriciteitssector de groei van datacenters vertraagt omdat uitbreidingen van netcapaciteit veel tijd kosten. Waar nieuwe datacenters in een jaar gerealiseerd kunnen worden, duren uitbreidingen van het elektriciteitsnet in de vorm van nieuwe transformatoren zo’n 7 tot 10 jaar (Buck Consultants / CE Delft, 2020). Daarnaast zal er op het elektriciteitsnet ook ruimte moeten worden gemaakt voor nieuwe sectoren die nu en in de toekomst zullen worden aangesloten. Denk bijvoorbeeld aan de grootschalige adaptie van elektrische auto’s en huizen die van het gas afgaan.
Als tweede drijvende kracht wordt de vraag naar datacenters in de MRA genoemd. De latente vraag betreft de verhouding centralisatie/decentralisatie (core/edge) van datahosting. Onderscheid tussen verschillende soorten datacenters wordt beschreven op basis van een typologie van datacenters (zie Annex B) die de verschillen in verbruik van ruimte, energie en behoefte aan verbindingssnelheid van datacenters duidelijk maakt. De vraag naar datacenters
29 wordt enerzijds bepaald door vestigingsfactoren. Deze zijn beschikbaarheid van goedkope stroom, water voor koeling, ruimte en uitstekende connectiviteit. In Amsterdam is de mogelijke aansluiting op restwarmte netten ook belangrijk en bepalend voor het toewijzen van locaties aan nieuwe datacenterclusters steeds vaker een vereiste.
Andere factoren die bepalend zijn voor de vraag naar datacenters zijn maatschappelijk vertrouwen in digitalisering en centrale gegevensopslag (minder vertrouwen betekent meer data in eigen beheer en minder in de Cloud), discussies over privacy (data-aftappen door de
Amerikaanse overheid en het Cambridge Analytica schandaal), maar ook Europese factoren zoals pan-Europese digitale integratie, al dan niet het ontstaan van virtuele grenzen en de beschikbaarheid van ICT kennis en opgeleid personeel (Stratix, 2018).
4.6 Scenario’s
Figuur 8: Het 2x2 raster als fundament voor het schrijven van de STC’s
30
5. Conclusie
5.1 Bevindingen
Het huidige datacenter regime in de MRA is voortgekomen vanuit het initiatief van een beperkt aantal niche-actoren rondom de opkomst van het internet. De koploper positie van Amsterdam is niet het resultaat van hard beleid, maar van pad-afhankelijkheden. De infrastructuur en instituties die in Amsterdam zijn aangelegd in de jaren 90 zijn nog steeds bepalend zijn voor de acties van regime actoren van vandaag de dag. De infrastructuur die datacenters ondersteund heeft zich over decennia ontwikkeld, maar binnen in de datacenters verlopen technologische veranderen snel. Veel macht ligt in het huidige regime bij de datacenterpartijen die over veel monetaire en artefactuele machtsbronnen beschikken en een stevige dis-positionele
machtspositie bezitten door de lange levensduur van hun bestaande datacenters en de interconnectie die zij samen realiseren.
Het menselijk kapitaal in de vorm van talentvol ICT personeel en start ups raakt gecentreerd in de handen van (Amerikaanse) multinationals wat verregaande consequenties heeft voor de verdeling van innovatiekracht in het regime. Het leidt in toenemende mate tot maatschappelijke kritiek over privacy, datasoevereiniteit en de sluier van geheimzinnigheid waaronder hyperscale datacenters opereren. Druk vanuit het landschap om de gehele sector te verduurzamen heeft nieuwe samenwerkingsverbanden doen ontstaan die deze lock-in proberen te doorbreken. Re-structuratie staat aan de basis van initiatieven zoals het OSC die innovatiekracht verdelen en democratiseren. Vooralsnog wordt het regime vooral vormgegeven door processen van optimalisatie en incrementele innovatie en is er weinig radicale verandering zichtbaar.
Over de co-evolutie van het elektriciteitsnet en de datacentersector kan geconcludeerd worden dat beide systemen op elkaar voortgroeien en onlosmakelijk verbonden zijn.
Uitbreidingen van het net volgen op de aanhoudende groei van datacenters maar duren langer dan de bouw van datacenters waardoor nieuwe datacenter ontwikkelingsgebieden zijn
aangewezen aan de buitenranden van de MRA regio. Bij schaarste op het net in Amsterdam verplaatsten internationale colocatie datacenters naar het buitenland en dat wil men
voorkomen. Binnen de stad zelf wordt in toenemende mate vooruit gepland door verschillende stakeholders zoals datacenters, netbeheerders, gemeenten om problemen rond elektriciteit schaarste te voorkomen en in te spelen op duurzame oplossingen zoals restwarmte.
Omdat de meeste innovatieve macht wordt opgenomen door het regime lijkt op basis van huidige ontwikkelingen (hoge vraag naar datacenters & snel bijgebouwde netcapaciteit) scenario A het meest waarschijnlijke. In dit scenario blijven de machtsverhoudingen gelijk en
31 weet het regime nieuwe niches zonder veel moeite op te nemen in de bestaande verhoudingen. Dit regime pad wordt gekenmerkt door een graduele evolutie en optimalisatie van datacenter partijen in het bestaande regime. Het vormt zich om en neemt daarbij de kritieken vanuit de maatschappij mee in haar beslissingen. In scenario B, het herconfiguratie-pad blijft het huidige datacenter regime bestaan en worden niches zoals Edge datacenters en gedistribueerde Cloud netwerken in het regime opgenomen waardoor de basis-architectuur van het regime wel
degelijk verandert. Een lage beschikbaarheid van energie zorgt ervoor dat datacenters sterk geprikkeld worden om energie-efficiënter te opereren door druk uit het landschap én vanwege eigen financiële belangen. De dominante regime actoren blijven aan de macht maar moeten hun gedrag daartoe wel aanpassen. Vooral de kleinere en conservatieve datacenters overleven deze overgang niet en veel van de gecentraliseerde datacenters worden geconsolideerd
waardoor een handvol grote partijen overblijft. Een radicalere transitie vindt plaats in scenario C, dat wordt gekenmerkt door het verval en wederopbouw transitiepad, dat enigszins als rampen scenario kan worden bestempeld. Schaarste op het elektriciteitsnet beperkt de groei van het datacenterregime. Desastreuzer is echter het groot maatschappelijk wantrouwen in het bestaande regime waardoor deze uit elkaar valt en een zoektocht naar nieuwe en veiligere oplossingen begint. Het regime wordt niet langer gedreven door internationale
marktmechanismen maar door Europese samenwerking op het gebied van ICT infrasystemen. De behoefte aan beveiligde communicatie zorgt ervoor dat de ontwikkeling van quantum technologie in een versnelling komt en samen met een nieuwe hybride architectuur van Cloud en Edge datacenters wordt een nieuw regime gevormd.
5.2 Transitiemanagement adviezen voor beleidsmakers
Gezien de beperkte capaciteit van het elektriciteitsnet en de snelle groei in de bouw van datacenters is het behouden van overzicht op systeemniveau belangrijk bij het sturen van elektriciteit stromen. Zo kan een toename in elektriciteitsverbruik van een op restwarmte aangesloten datacenter leiden tot een reductie van gasgebruik in een woonwijk. Bij het
formuleren van doelstellingen voor de energietransitie dient ook in acht genomen te worden dat het elektriciteitsverbruik in de stad maar een fractie is van het totale energieverbruik, en dat het hoge energiegebruik van datacenters in de stad leidt tot flinke reducties in energiegebruik elders in het land. Informatie over ruimte en stroomgebruik van alle grote gebruikers moet makkelijker verkrijgbaar worden voor netbeheerders en de gemeente, en dit vereist samenwerking en het maken van afspraken tussen verschillende sectoren die van het net
32 gebruik maken, waaronder ook datacenters. Om spillover effecten te herkennen is management op verschillende niveaus van de MLP nodig:
• De verplaatsing van datacenters naar omliggende regio’s in de randstad kan een oplossing zijn voor de elektriciteit schaarste in de MRA regio. Verplaatsing naar andere landen is minder wenselijk en kan de internationale concurrentiepositie schaden. Verplaatsing van ICT naar de Cloud reduceert energieverbruik in de stad, maar het vestigen van Cloud datacenters brengt juist een enorm energieverbruik met zich mee. • Doelstellingen die worden geformuleerd voor verduurzaming van de datacenterindustrie
moeten kunnen meeveranderen met de structuur van het systeem. Het best kan worden gewerkt met korte termijn quantitatieve reductiedoelen voor energieverbruik en lange termijn kwalitatieve doelen zoals aansluiting op restwarmte en het plannen van datacenter campussen. Het monitoren van ontwikkelingen wordt nog weinig gedaan maar is wel zeer belangrijk.
• Timing van interventie is belangrijk en gezien de huidige schaarste op het net en versnelde digitalisering door corona lijkt het een goede timing om bij te sturen met sector brede targets. Rondom de crisissituatie werpen veel stakeholders hun blik vooruit op de toekomst en het belang van duurzaamheid lijkt bij alle partijen in Amsterdam doorgedrongen te zijn.
• Het afschermen en empoweren van niches zoals restwarmte, open source communities, en het belonen van ‘frontrunners’ in de sector die nieuwe duurzame oplossingen in praktijk brengen en transparant zijn over hun methodes. Veel innovatiekracht ligt bij de overheid en bij haar ligt ook de taak om niche technologieën niet volledig in de handen van Big Tech bedrijven te doen belanden. Dit kan bijvoorbeeld door transitie arena’s op te zetten waar ICT talenten kunnen bijdrage aan pilot projecten.
• Het maatschappelijke vertrouwen in centrale dataopslag is wankel. Onrust over privacy, dataschandalen, verkiezingsbeïnvloeding en 5G complottheorieën duiden er allemaal op dat het imago van het internet aan het veranderen is. Transparant handelen en
verantwoording afleggen zijn belangrijk in de digitale economie. Burgers dienen betrokken te zijn bij processen van digitalisering zodat de maatschappelijke inbedding van nieuwe technologieën succesvol verloopt.
• Zorg dat subsidies en staatsteun bij de juiste partijen terecht komen. Het lijkt
bijvoorbeeld niet wenselijk dat Amerikaanse multinationals zoals Google & Microsoft de vruchten plukken van door de overheid gesubsidieerde windparken.
