I computer e i centri dati moderni consumano un’enorme quantità di energia. Solo negli Stati Uniti, l’energia consumata in tutto il paese è rappresentata per il 3% da computer e attrezzature correlate, secondo l’Annual Energy Outlook 2013. Per non parlare dei sistemi di raffreddamento che proteggono computer e server dal surriscaldamento. Il compito di aumentare l’efficacia energetica e ridurre il costo del consumo di energia è schiacciante. Significa molto per l’ambiente nel quadro della conservazione delle risorse naturali, la semplificazione del lavoro di particolari aziende, e l’economia nazionale su scala lorda. https://www.youtube.com/embed/O96PwWkJdUoThe La metrica predominante che descrive l’efficienza con cui i centri dati informatici usano l’energia in condizioni operative normali è il PUE (Power Usage Effectiveness). The Green Grid (un gruppo industriale no-profit che si è concentrato sull’efficienza energetica delle apparecchiature IT) è, in realtà, lo sviluppatore di questo rapporto. Ma negli ultimi due anni, il PUE è diventato la metrica principale utilizzata per misurare l’efficacia del consumo energetico dei data center.
Come si calcola il PUE?
La Power Usage Effectiveness è il rapporto tra l’energia totale che entra in un data center e l’energia utilizzata dalle apparecchiature IT all’interno del data center (raffreddamento, riscaldamento, ventilazione, conversione e distribuzione della potenza, illuminazione, prese di corrente). Inoltre, l’energia totale può essere prodotta non solo dall’elettricità ma da altre fonti, per esempio, gas naturale, carburante, acqua (usata per il raffreddamento adiabatico). Il consumo energetico delle attrezzature IT è definito come la quantità di energia utilizzata per gestire, memorizzare, elaborare e instradare i dati all’interno di un centro, nonché per far funzionare le reti e i dispositivi aggiuntivi come monitor e stazioni di lavoro.
Quindi, la formula tipica del PUE è la seguente:
PUE = la potenza totale della struttura / l’energia usata dalle attrezzature IT
La formula deve essere usata per determinare l’efficienza di un particolare data center nel tempo, non per confrontarne diversi.
Per chiarire, vorrei introdurre un esempio di calcolo del PUE:
Diciamo che l’energia totale della struttura di un centro dati è 12.000 MWh e l’attrezzatura IT consuma 9.000 MWh. Quindi, PUE = 12.000 MWh / 9.000 MWh = 1,333.
Ovviamente, l’energia utilizzata da un intero data center sarà superiore all’energia consumata dalle apparecchiature IT. Quindi quel benchmark sarà sempre più grande di uno. Ma quanto maggiore?
Qual è il PUE normale?
Ovviamente, il rapporto PUE può variare da 1,0 a infinito. Un PUE ideale è 1,0, che significa efficienza al 100% (cioè, tutta l’energia consumata viene utilizzata solo sulle apparecchiature IT, nessuna distribuzione di energia perde). Ma è quasi impossibile da raggiungere.
I giganti dell’industria come Google e Microsoft stanno creando centri dati per PUE di 1,2 o meglio. Ma sono leader nel settore. Secondo la ricerca dell’Uptime Institute, un data center americano medio ha un PUE di 2,5. Tuttavia, anche i server con un PUE di 3,3 e più sono comuni da trovare. Questo significa che solo 1/3 di tutta l’energia consumata dai data center viene utilizzata dalle apparecchiature IT e 2/3 di quella potenza viene sprecata.
La temperatura dell’ambiente e il suo impatto sul PUE
Secondo le ultime ricerche, i data center consumano circa 420 terawatt che rappresentano il 3% della domanda energetica globale. Inoltre, i sistemi di raffreddamento prendono circa il 45% di questa energia. In questo quadro, la posizione dei server del centro dati è un grande affare. Più freddo è il clima, più bassa è l’energia, più efficiente è il suo funzionamento, meglio (, più basso) è il PUE.
Oggi, poiché la creazione di centri di calcolo ecologici è uno dei compiti prioritari per i produttori, questi si sforzano di implementare tecnologie moderne e soluzioni out-of-the-box per rendere i loro sistemi di raffreddamento più efficaci e meno energivori. Per esempio, nel 2018, Microsoft ha immerso il suo centro dati sul fondo del Mare del Nord, vicino alle isole Orcadi in Scozia, alla profondità di 35,5 metri. I data center subacquei autosufficienti sono destinati ad essere più risparmio energetico a causa del loro raffreddamento è libero ed esercitato nelle acque fredde del Mare del Nord. https://www.youtube.com/embed/L2oJw1a_qEMHowever, è necessario capire che la capsula sommersa in acqua è solo una piccola copia del vero centro dati. Il contenitore con una lunghezza di 12 metri è composto da 12 rack e 824 server, ma la cosa più importante è che il centro ha un’architettura modulare. Sul fondale marino, è relativamente facile allacciare insieme i container come se fossero moduli spaziali sulla ISS.
Come può il centro dati diventare più efficiente?
Il risparmio energetico è più semplice di quanto molti proprietari di aziende IT possano supporre. Implementando tali strategie, è possibile risparmiare i soldi sulle bollette dell’elettricità e rendere il lavoro dei server più efficiente.
- Ridurre il carico delle apparecchiature IT. Risparmiare 1 watt a livello di server si trasformerà in quasi 3 watt di risparmio totale in un centro dati grazie al minor consumo di energia. Questa strategia di riduzione del carico include l’acquisto di attrezzature efficienti dal punto di vista energetico, la rimozione dei server che non vengono utilizzati e la cosiddetta “virtualizzazione” dei server. Questa strategia significa consegnare il flusso d’aria fredda dalle unità di condizionamento a dove è più necessario, in particolare alla parte anteriore dei server e rimuovere il flusso d’aria calda dalla parte posteriore dei server nel modo più efficiente possibile.
- Mente la temperatura e il livello di umidità. Come è stato già menzionato prima, la temperatura e il microclima, dove si trova il server, sono un fattore significativo che influenza l’efficacia del consumo energetico. Più fresco è il luogo, meno energia viene consumata per il raffreddamento.
- Migliorare il sistema di raffreddamento. Usare sistemi di “Free Cooling” ovunque sia possibile. Inoltre, usare l’aria condizionata per un intero luogo è molto meno efficace per prevenire il surriscaldamento di un centro dati in confronto al raffreddamento modulare locale. Anche la posizione di un centro dati è essenziale. È meglio allocare i moduli secondo la loro densità di potenza e il carico presunto.
Gli ingegneri afferrano ogni opportunità per ridurre il consumo di energia dei data center. Tenendo conto della rilevanza di questo compito, le soluzioni software e hardware irregolari, focalizzate sul consumo di energia nel quadro dell’efficacia dei data center, diventeranno più diffuse. Alcune di esse saranno probabilmente originate alla confluenza di diverse tecnologie.