Moderne computere og datacentre forbruger en enorm mængde energi. Kun i USA tegner computere og relateret udstyr sig for 3 % af den forbrugte energi i hele landet, ifølge 2013 Annual Energy Outlook. For slet ikke at tale om kølesystemer, der beskytter computere og servere mod overophedning. Opgaven med at øge energieffektiviteten og nedbringe omkostningerne ved energiforbruget er overvældende. Det betyder meget for miljøet inden for rammerne af bevarelse af naturressourcerne, forenkling af arbejdet i bestemte virksomheder og for samfundsøkonomien i bruttomålestok. https://www.youtube.com/embed/O96PwWkJdUoThe fremherskende metrik, der beskriver, hvor effektivt computerdatacentre bruger energi under normale driftsbetingelser, er Power Usage Effectiveness (PUE). The Green Grid (en nonprofit-industrigruppe, der fokuserer på it-udstyrs energieffektivitet) er faktisk udvikleren af dette forhold. Men i de sidste to år er PUE blevet det primære mål, der bruges til at måle effektiviteten af datacentrenes energiforbrug.
Hvordan beregnes PUE?
Power Usage Effectiveness er forholdet mellem den samlede energi, der kommer ind i et datacenter, og den energi, der bruges af it-udstyr inde i datacenteret (køling, opvarmning, ventilation, strømkonvertering og -distribution, belysning, stik til forsyningsanlæg). Desuden kan den samlede energi ikke kun produceres fra elektricitet, men også fra andre kilder, f.eks. naturgas, brændstof og vand (som anvendes til adiabatisk køling). IT-udstyrs energiforbrug defineres som den mængde energi, der bruges til at styre, lagre, behandle og videresende data i et center samt til at drive netværkene og yderligere enheder såsom skærme og arbejdsstationer.
Deraf er den typiske PUE-formel som følger:
PUE = den samlede anlægseffekt / den energi, der bruges af it-udstyret
formlen skal bruges til at bestemme effektiviteten af et bestemt datacenter over tid, ikke til at sammenligne forskellige datacentre.
For at gøre det klart vil jeg gerne introducere et eksempel på beregning af PUE:
Lad os sige, at den samlede anlægsenergi i et datacenter er 12.000 MWh, og at it-udstyret bruger 9.000 MWh. PUE = 12.000 MWh / 9.000 MWh = 1,333.
Det er klart, at den energi, som et helt datacenter bruger, vil være højere end den energi, som it-udstyret bruger. Så denne benchmark vil altid være højere end et. Men hvor meget større?
Hvad er den normale PUE?
Det er klart, at PUE-forholdet kan ligge fra 1,0 til uendeligt. En ideel PUE er 1,0, det vil sige 100 % effektivitet (dvs. al forbrugt energi bruges kun på it-udstyr, ingen strømfordeling taber). Men det er næsten umuligt at opnå.
Sådanne branchegiganter som Google og Microsoft opretter datacentre for PUE`s på 1,2 eller bedre. Men de er førende inden for branchen. Ifølge Uptime Institute research har et gennemsnitligt amerikansk datacenter en PUE på 2,5. Servere med en PUE på 3,3 og højere er dog også almindelige at finde. Det betyder, at kun 1/3 af al den energi, som datacentrene bruger, bruges af it-udstyret, og 2/3 af denne energi går til spilde.
Miljøets temperatur og dens indvirkning på PUE
I henhold til de seneste undersøgelser forbruger datacentre ca. 420 terawatt svarende til 3 % så massivt som den globale energiefterspørgsel. Desuden bruger kølesystemer ca. 45 % af denne energi. Inden for disse rammer spiller placeringen af serverne i datacenteret en stor rolle. Jo koldere klimaet er, jo lavere er energiforbruget, jo mere effektiv driften er, jo bedre (, jo lavere) er PUE.
Da oprettelsen af miljøvenlige datacentre i dag er en af de prioriterede opgaver for producenterne, bestræber de sig på at implementere moderne teknologier og out-of-the-box-løsninger for at gøre deres kølesystemer mere effektive og mindre energikrævende. I 2018 nedsænkede Microsoft for eksempel deres datacenter på bunden af Nordsøen nær de skotske Orkneyøer i 35,5 meters dybde. Selvforsynende undervandsdatacentre er beregnet til at være mere energibesparende på grund af deres køling er gratis og udøves i det kolde vand i Nordsøen. https://www.youtube.com/embed/L2oJw1a_qEMHowever, skal du forstå, at den kapsel, der er nedsænket i vand, kun er en lille kopi af det rigtige datacenter. Beholderen med en længde på 12 meter består af 12 racks og 824 servere, men det vigtigste ved den er, at centret har en modulær arkitektur. På havbunden er det relativt nemt at snøre containerne sammen, som var det rummoduler på ISS.
Hvordan kan datacenteret blive mere effektivt?
Energibesparelser er mere ligetil, end mange ejere af it-virksomheder måske antager. Ved at implementere sådanne strategier kan du spare dine penge på elregningen og gøre servernes arbejde mere effektivt.
- Reducer belastningen af it-udstyret. En besparelse på 1 watt på serverniveau bliver til en samlet besparelse på næsten 3 watt i et datacenter på grund af mindre strømforbrug. Denne strategi for at reducere belastningen omfatter køb af energieffektivt udstyr, fjernelse af servere, der ikke bruges, og såkaldt server “virtualisering.”
- Luftstrømsstyring. Denne strategi betyder, at man leverer kold luftstrøm fra klimaanlæggene derhen, hvor der er mest brug for den, nemlig til servernes forsider, samt at man fjerner varm luftstrøm fra servernes bagsider så effektivt som muligt.
- Pas på temperatur og fugtighedsniveau. Som allerede nævnt tidligere er temperaturen og mikroklimaet, hvor serveren er placeret, en væsentlig faktor, der har indflydelse på strømforbrugseffektiviteten. Jo køligere stedet er, jo mindre energi forbruges der til nedkøling.
- Forbedre kølesystemet. Brug “Free Cooling”-systemer, hvor det er muligt. Desuden er det langt mindre effektivt at bruge klimaanlæg til et helt sted til at forhindre overophedning af et datacenter sammenlignet med lokal modulær køling. Placeringen af et datacenter er også afgørende. Det er bedre at fordele modulerne efter deres effekttæthed og forudsatte belastning.
Ingeniørerne griber enhver mulighed for at reducere strømforbruget i datacentre. I betragtning af relevansen af denne opgave vil uregelmæssige software- og hardwareløsninger, der fokuserer på energiforbrug inden for rammerne af datacentrenes effektivitet, blive mere udbredt. Nogle af dem vil sandsynligvis blive skabt ved sammenfaldet af flere teknologier.