Carbon-Aware Computing — Düşük-Karbon Saatte Çalış#

"Aynı işi rüzgârlı bir gece çalıştırmak ile fosil yakıt yüklü bir öğleden sonra çalıştırmak — CO₂ açısından 5x fark. Workload'un zamanını + yerini seçebilen mühendis, emisyon azaltmasının kontrolünü elinde tutar."

Bu rehber carbon-aware workload scheduling pattern'lerini, gerçek zamanlı karbon yoğunluğu API'larını, ve K8s/CI'da nasıl uygulayacağını somut örneklerle anlatır.

🎯 Carbon-Aware Computing Nedir?#

Carbon-Aware: Bir işin ne zaman ve nerede çalışacağını elektrik şebekesinin anlık karbon yoğunluğuna göre seçmek.

[Workload]
    │
    ├── Time-shift: "şimdi karbon yoğun, 3 saat sonra çalış"
    │   (batch işler, gece rüzgârı, gündüz güneşi)
    │
    └── Location-shift: "Frankfurt yerine Stockholm'de çalış"
        (region başına farklı karbon yoğunluğu)

📊 Karbon Yoğunluğu Nedir?#

Carbon Intensity: 1 kWh elektrik üretmek için kaç gram CO₂ yayıldı? (g CO₂eq/kWh)

Kaynak	Yaklaşık intensity
Hidroelektrik	5-50
Nükleer	5-20
Rüzgâr	10-15
Güneş	50-90
Doğalgaz	400-500
Kömür	800-1000+

Region anlık değişir#

Almanya: günün saatine göre 200-600 g/kWh
Stockholm: 20-50 g/kWh (hidro+nükleer ağırlıklı)
Polonya: 600-800 g/kWh (kömür ağırlıklı)
Texas: 300-500 g/kWh (rüzgâr/gaz mixed)

🛠️ Karbon Yoğunluğu API'ları#

API	Coverage	Ücret
ElectricityMaps	Global	Free tier + ticari
WattTime	US ağırlıklı	Free + paid
Carbon Aware SDK (Microsoft/GSF)	Multi-source aggregator	Free, OSS
AWS Customer Carbon Footprint Tool	AWS	Free, AWS only
GCP Carbon Footprint	GCP	Free, GCP only

ElectricityMaps API#

curl "https://api.electricitymap.org/v3/carbon-intensity/latest?zone=DE" \
  -H "auth-token: <TOKEN>"

{
  "zone": "DE",
  "carbonIntensity": 425,
  "datetime": "2026-05-04T14:00:00.000Z",
  "updatedAt": "2026-05-04T14:05:00.000Z",
  "emissionFactorType": "lifecycle",
  "isEstimated": false,
  "estimationMethod": null
}

# Forecast (gelecek 24 saat)
curl "https://api.electricitymap.org/v3/carbon-intensity/forecast?zone=DE" \
  -H "auth-token: <TOKEN>"

🕐 Pattern 1: Time-Shifting (Batch Job)#

"İdeal cron 02:00, ama elektrik o saatte daha temiz".

GitHub Actions ile#

name: Carbon-Aware ML Training

on:
  schedule:
    - cron: '0 1 * * *'   # ilk denemesi 01:00
  workflow_dispatch:

jobs:
  check-carbon:
    runs-on: ubuntu-latest
    outputs:
      should_run: ${{ steps.check.outputs.should_run }}
    steps:
      - id: check
        run: |
          INTENSITY=$(curl -s "https://api.electricitymap.org/v3/carbon-intensity/latest?zone=DE" \
            -H "auth-token: ${{ secrets.EMAPS_TOKEN }}" \
            | jq '.carbonIntensity')

          if [ "$INTENSITY" -lt 200 ]; then
            echo "should_run=true" >> $GITHUB_OUTPUT
          else
            echo "should_run=false" >> $GITHUB_OUTPUT
            echo "Karbon yoğunluğu $INTENSITY > 200, ertelendi"
          fi

  ml-training:
    needs: check-carbon
    if: needs.check-carbon.outputs.should_run == 'true'
    runs-on: ubuntu-latest
    steps:
      - uses: actions/checkout@<VERSION>
      - run: ./train.sh

Carbon Aware SDK#

# GitHub Actions
- uses: green-software-foundation/carbon-aware-sdk-action@<VERSION>
  with:
    location: 'eu-north-1'
    duration: '60'   # 60 dakikalık iş
    window: '6h'     # 6 saat içinde uygun zamanı bul
  id: carbon

- name: Wait until best time
  run: sleep ${{ steps.carbon.outputs.wait_seconds }}

- name: Run job
  run: ./expensive-task.sh

🌍 Pattern 2: Location-Shifting#

Multi-region replicas#

Workload birden fazla region'da hazır → karbon yoğunluğu en düşüğüne yönlendir.

# Örnek: ML training EKS cluster'larında
# eu-north-1 (Stockholm) ↔ eu-central-1 (Frankfurt) ↔ us-west-2 (Oregon)

# Her region'ın karbon yoğunluğunu çek
INTENSITIES=$(for region in eu-north-1 eu-central-1 us-west-2; do
  ZONE=$(map_region_to_zone "$region")
  INTENSITY=$(curl -s ".../carbon-intensity/latest?zone=$ZONE" -H "auth-token: $TOKEN" | jq '.carbonIntensity')
  echo "$region $INTENSITY"
done)

# En düşüğünü seç
BEST=$(echo "$INTENSITIES" | sort -k2 -n | head -1 | awk '{print $1}')

# Job'u oraya gönder
kubectl --context $BEST apply -f training-job.yaml

🔑 Latency-critical değilse location-shift büyük kazanç — özellikle batch.

⚡ Pattern 3: Demand Shaping#

Trafik rıza ile ertelenebilir mi?

"Eco mode" feature#

# Kullanıcıya iki seçenek
@app.route('/api/render-video', methods=['POST'])
def render_video():
    if request.json.get('eco_mode'):
        # Düşük öncelik queue'ya at, gece çalıştır
        eco_queue.enqueue(render_task, request.json)
        return jsonify({"status": "queued", "estimated": "tomorrow morning"})
    else:
        # Hemen yap (yüksek karbon olabilir)
        return render_task(request.json)

Adaptive video quality (Netflix-tarzı)#

Rüzgâr yoğun → 4K
Karbon yoğun → 1080p (transcode + bandwidth tasarrufu)
Kullanıcı kontrol edebilir ("eco-stream" toggle)

🔧 Pattern 4: KEDA Carbon Scaler#

apiVersion: keda.sh/v1alpha1
kind: ScaledObject
metadata:
  name: carbon-aware-batch-worker
  namespace: ml
spec:
  scaleTargetRef:
    name: ml-batch-worker
  minReplicaCount: 0
  maxReplicaCount: 10
  triggers:
    - type: external
      metadata:
        scalerAddress: carbon-aware-scaler:8080
        location: 'eu-north-1'
        intensityThreshold: '150'   # < 150 g/kWh ise scale up
        # Scale down trigger: > 400 g/kWh
        intensityThresholdHigh: '400'

→ Karbon düşükken çalış, yüksekken bekle.

Cilium ekosisteminde KEDA carbon scaler community projesi var.

📊 Workload Sınıflandırması#

Tüm workload carbon-aware olamaz. Karar matrisi:

Workload tipi	Latency hassasiyeti	Carbon-aware uygunluğu
User-facing API	Yüksek	❌ Hayır (location-shift olabilir)
Background queue (saatlik)	Düşük	✅ Evet (time-shift ideal)
ML training	Çok düşük	✅✅ Çok uygun
Batch ETL	Düşük	✅ Evet
Cron job (gecelik)	Orta	✅ Evet
Build CI	Orta	⚠️ Sınırlı (dev'leri bekletme)
Backup	Düşük	✅ Evet
Real-time streaming	Yüksek	❌ Hayır
Data analytics dashboard refresh	Düşük	✅ Evet

🔑 Hedef: Latency-tolerant workload'ları carbon-aware yap. Critical path'i etkileme.

📉 Ölçüm — Tasarruf Ne Kadar?#

Baseline + Carbon-aware karşılaştırma#

# Aynı workload 1 hafta non-aware, 1 hafta aware
non_aware_emissions = sum([
    energy_kwh[hour] * intensity_at_hour[hour]
    for hour in non_aware_run_hours
])

aware_emissions = sum([
    energy_kwh[hour] * intensity_at_hour[hour]
    for hour in aware_run_hours  # düşük-karbon saatler
])

reduction_pct = (non_aware_emissions - aware_emissions) / non_aware_emissions * 100
# Tipik: %20-50 reduction

Grafana panel#

# Carbon-aware tasarruf (cumulative)
sum(increase(workload_co2_grams_saved_total[7d]))

🚫 Anti-Pattern Tablosu#

Anti-pattern	Niye kötü	Doğru
Tüm workload'u carbon-aware sanmak	Latency-critical user-facing düşer	Workload sınıflandır
Time-shift sadece "gece" sabit	Hava değişir, esnek değil	Real-time API + window
Location-shift veri ihracı yok düşünmek	KVKK/GDPR ihlali	Veri residency check
Manuel cron, "umarım o saatte düşüktür"	Forecast yok	API-driven scheduling
Carbon API rate limit unutuldu	Çağrı limiti aşılır	Cache + minutely poll
Tasarruf ölçülmüyor	"Yeşil yapıyoruz" iddia	Baseline + raporlama
User'a transparency yok	"Eco mode" kapalı bile karar	Opt-in, görünür
Forecast'a güven, gerçek poll yok	Sürpriz değişim	Hourly re-check
Carbon API tek kaynak (ElectricityMaps)	API down → fallback yok	Multi-source aggregator

📋 Carbon-Aware Adoption Checklist#

[ ] Workload sınıflandırması: latency-tolerant olanlar belirlendi
[ ] Carbon-aware uygun ilk 3 workload seçildi (öncelik)
[ ] ElectricityMaps / WattTime / Carbon Aware SDK token
[ ] Time-shift: GitHub Actions / Cron + intensity check
[ ] Location-shift: multi-region failover ya da batch routing
[ ] KEDA carbon scaler (K8s batch için)
[ ] User-facing "eco mode" opt-in (uygunsa)
[ ] Demand shaping: video quality, batch defer
[ ] Ölçüm: baseline + carbon-aware tasarruf reporting
[ ] Veri residency: location-shift KVKK uyumlu
[ ] Multi-source carbon API (fallback)
[ ] Quarterly: tasarruf raporu yöneticilere
[ ] Documentation: developer'lar carbon-aware bilinçli

📚 Referanslar#

Green Software Foundation — Carbon Aware — greensoftware.foundation/articles/carbon-aware
ElectricityMaps API — electricitymaps.com
WattTime API — watttime.org
Carbon Aware SDK (Microsoft) — github.com/Green-Software-Foundation/carbon-aware-sdk
CNCF Sustainability TAG — github.com/cncf/tag-environmental-sustainability
Green-Software-Principles.md
Measuring-Software-Carbon.md
Region-Selection.md
12-FinOps/Cloud-Cost-Allocation.md — cost ↔ carbon dual

"Carbon-aware computing 'her şeyi geç çalıştır' değil — akıllı erteleme. Latency-tolerant workload'ları rüzgâr saatlerine shift etmek, 20-50% emisyon azaltır — kullanıcının hiç fark etmeyeceği bir kazanç."