Moderne computers en datacenters verbruiken een enorme hoeveelheid energie. Alleen al in de VS wordt 3% van de verbruikte energie voor rekening genomen door computers en aanverwante apparatuur, zo blijkt uit de 2013 Annual Energy Outlook. Laat staan koelsystemen die computers en servers beschermen tegen oververhitting. De taak om de energie-efficiëntie te verhogen en de kosten van het stroomverbruik te verlagen, is overweldigend. Het betekent veel voor het milieu in het kader van het behoud van natuurlijke hulpbronnen, de vereenvoudiging van het werk van bepaalde bedrijven, en de nationale economie op bruto schaal. https://www.youtube.com/embed/O96PwWkJdUoThe De belangrijkste metriek die beschrijft hoe efficiënt computer datacenters energie gebruiken onder normale bedrijfsomstandigheden is Power Usage Effectiveness (PUE). The Green Grid (een non-profit industriegroep die zich richt op energie-efficiëntie van IT-apparatuur) is eigenlijk de ontwikkelaar van deze ratio. Maar de laatste twee jaar is de PUE de belangrijkste metriek geworden die wordt gebruikt voor het meten van de effectiviteit van het energieverbruik van datacenters.
Hoe wordt de PUE berekend?
De Power Usage Effectiveness is de verhouding tussen de totale energie die een datacenter binnenkomt en de energie die wordt gebruikt door IT-apparatuur binnen het datacenter (koeling, verwarming, ventilatie, energieomzetting en -distributie, verlichting, aansluitingen op het elektriciteitsnet). Bovendien kan de totale energie niet alleen uit elektriciteit worden geproduceerd, maar ook uit andere bronnen, bijvoorbeeld aardgas, brandstof, water (gebruikt voor adiabatische koeling). Het energieverbruik van IT-apparatuur wordt gedefinieerd als de hoeveelheid energie die wordt gebruikt om gegevens binnen een centrum te beheren, op te slaan, te verwerken en te routeren, en om de netwerken en aanvullende apparaten zoals monitors en werkstations te bedienen.
Daarom is de typische PUE-formule als volgt:
PUE = het totale vermogen van de faciliteit / de energie die wordt gebruikt door IT-apparatuur
De formule moet worden gebruikt om de efficiëntie van een bepaald datacenter in de loop der tijd te bepalen, niet om verschillende datacenters met elkaar te vergelijken.
Om het duidelijk te maken, wil ik een voorbeeld geven van de berekening van de PUE:
Laten we zeggen dat de totale facilitaire energie van een datacenter 12.000 MWh is en dat de IT-apparatuur 9.000 MWh verbruikt. Dus, PUE = 12.000 MWh / 9.000 MWh = 1,333.
Natuurlijk zal het stroomverbruik van een heel datacenter hoger zijn dan het stroomverbruik van IT-apparatuur. Dus die benchmark zal altijd hoger zijn dan één. Maar hoeveel hoger?
Wat is de normale PUE?
Het is duidelijk dat de PUE ratio kan variëren van 1,0 tot oneindig. Een ideale PUE is 1,0, dat wil zeggen 100% efficiency (d.w.z. alle verbruikte energie wordt alleen gebruikt voor IT-apparatuur, er gaat geen stroomdistributie verloren). Maar dat is bijna onmogelijk te bereiken.
Giganten in de industrie als Google en Microsoft maken datacenters voor PUE`s van 1,2 of beter. Maar zij zijn leiders in de industrie. Volgens onderzoek van het Uptime Institute heeft een gemiddeld datacenter in de VS een PUE van 2,5. Servers met een PUE van 3,3 en hoger zijn echter ook veel te vinden. Dit betekent dat slechts 1/3 van alle energie die door de datacenters wordt verbruikt, wordt gebruikt door IT-apparatuur en dat 2/3 van die energie wordt verspild.
De temperatuur van de omgeving en de invloed daarvan op de PUE
Volgens de laatste onderzoeken verbruiken datacenters ongeveer 420 terawatt, wat neerkomt op 3% van de wereldwijde energievraag. Bovendien verbruiken koelsystemen ongeveer 45% van die energie. Binnen dit kader is de locatie van de servers van het datacenter van groot belang. Hoe kouder het klimaat, hoe lager de energie, hoe efficiënter de werking, hoe beter (, hoe lager) is de PUE.
Nadat het creëren van milieuvriendelijke rekencentra een van de geprioriteerde taken is voor fabrikanten, streven ze er tegenwoordig naar moderne technologieën en out-of-the-box-oplossingen te implementeren om hun koelsystemen effectiever en minder energie-intensief te maken. Zo heeft Microsoft in 2018 hun datacenter op de bodem van de Noordzee, nabij de Schotse Orkney-eilanden, ondergedompeld tot een diepte van 35,5 meter. Zelfvoorzienende onderwaterdatacenters zijn bedoeld om meer energie te besparen doordat hun koeling vrij is en wordt uitgeoefend in het koude water van de Noordzee. https://www.youtube.com/embed/L2oJw1a_qEMHowever, moet u begrijpen dat de capsule ondergedompeld in water is slechts een kleine kopie van het echte datacenter. De container met een lengte van 12 meter bestaat uit 12 racks en 824 servers, maar het belangrijkste is dat het centrum een modulaire architectuur heeft. Op de zeebodem is het relatief eenvoudig om de containers aan elkaar te rijgen alsof het ruimtemodules van het ISS zijn.
Hoe kan het datacenter efficiënter worden?
Energie besparen is eenvoudiger dan veel eigenaren van IT-bedrijven wellicht denken. Door dergelijke strategieën toe te passen, kunt u geld besparen op elektriciteitsrekeningen en het werk van de servers efficiënter maken.
- De belasting van IT-apparatuur verminderen. Een besparing van 1 watt op serverniveau leidt tot een totale besparing van bijna 3 watt in een datacenter als gevolg van een lager stroomverbruik. Die strategie van het verminderen van de belasting omvat het kopen van energie-efficiënte apparatuur, het verwijderen van servers die niet worden gebruikt, en zogenaamde server-“virtualisatie.”
- Luchtstroombeheer. Deze strategie betekent het leveren van koude luchtstroom van airconditioning units naar waar het het meest nodig is, met name aan de voorkant van servers, alsmede het verwijderen van warme luchtstroom van de servers ‘backs zo efficiënt mogelijk.
- Let op de temperatuur en de vochtigheidsgraad. Zoals al eerder is gezegd, zijn de temperatuur en het microklimaat, waar de server zich bevindt, een belangrijke factor die van invloed is op de effectiviteit van het stroomverbruik. Hoe koeler de plaats is, des te minder energie wordt verbruikt voor de koeling.
- Verbeter het koelsysteem. Gebruik “Free Cooling” systemen waar het mogelijk is. Bovendien is het gebruik van airconditioning voor een hele plaats veel minder effectief voor het voorkomen van oververhitting van een datacentrum in vergelijking met plaatselijke modulaire koeling. Ook de locatie van een datacenter is van essentieel belang. Het is beter om de modules toe te wijzen overeenkomstig hun vermogensdichtheid en veronderstelde belasting.
Ondernemers grijpen elke gelegenheid aan om het stroomverbruik van datacenters te verminderen. Gezien de relevantie van die taak, zullen onregelmatige software- en hardware-oplossingen, gericht op het energieverbruik in het kader van de doeltreffendheid van datacenters, steeds wijder verbreid raken. Sommige daarvan zullen waarschijnlijk ontstaan uit de samenvloeiing van verschillende technologieën.