Computerele și centrele de date moderne consumă o cantitate enormă de energie. Numai în SUA, energia consumată pe întreg teritoriul țării este reprezentată în proporție de 3% de calculatoare și echipamente conexe, conform Annual Energy Outlook 2013. Să nu mai vorbim de sistemele de răcire care protejează computerele și serverele împotriva supraîncălzirii. Sarcina de a crește eficiența energetică și de a reduce costul consumului de energie este copleșitoare. Înseamnă mult pentru mediul înconjurător în cadrul conservării resurselor naturale, simplificarea muncii anumitor companii, precum și pentru economia națională la scară brută. https://www.youtube.com/embed/O96PwWkJdUoThe metrica predominantă care descrie cât de eficient utilizează energia centrele de date pentru calculatoare în condiții normale de funcționare este eficiența utilizării energiei (PUE – Power Usage Effectiveness). Green Grid (un grup industrial non-profit care s-a concentrat pe eficiența energetică a echipamentelor IT) este, de fapt, cel care a dezvoltat acest raport. Dar, în ultimii doi ani, PUE a devenit principalul parametru care este utilizat pentru măsurarea eficienței consumului de energie a centrelor de date.
Cum se calculează PUE?
Eficiența utilizării energiei este relația dintre energia totală care intră într-un centru de date și energia utilizată de echipamentele IT din interiorul centrului de date (răcire, încălzire, ventilație, conversie și distribuție a energiei, iluminat, prize de utilități). În plus, energia totală poate fi produsă nu numai din electricitate, ci și din alte surse, de exemplu, gaz natural, combustibil, apă (utilizată pentru răcire adiabatică). Consumul de energie al echipamentelor IT este definit ca fiind cantitatea de energie utilizată pentru a gestiona, stoca, procesa și direcționa datele în cadrul unui centru, precum și pentru a opera rețelele și dispozitivele suplimentare, cum ar fi monitoarele și stațiile de lucru.
De aceea, formula tipică a PUE este următoarea:
PUE = puterea totală a instalației / energia utilizată de echipamentele IT
Formula trebuie utilizată pentru a determina eficiența unui anumit centru de date în timp, nu pentru a compara centre diferite.
Pentru a clarifica, aș dori să prezint un exemplu de calcul al PUE:
Să spunem că energia totală a instalației unui centru de date este de 12.000 MWh, iar echipamentele IT consumă 9.000 MWh. Astfel, PUE = 12.000 MWh / 9.000 MWh = 1,333.
Desigur, energia utilizată de un întreg centru de date va fi mai mare decât energia consumată de echipamentele IT. Așadar, acest indicator de referință va fi întotdeauna mai mare decât 1. Dar cât de mult mai mare?
Ce este PUE-ul normal?
Evident, raportul PUE poate varia de la 1,0 la infinit. Un PUE ideal este de 1,0, ceea ce înseamnă o eficiență de 100% (adică toată energia consumată este folosită doar pe echipamentele IT, fără pierderi de distribuție a energiei). Dar acest lucru este aproape imposibil de realizat.
Giganți ai industriei precum Google și Microsoft creează centre de date pentru PUE`s de 1,2 sau mai bine. Dar ei sunt lideri în industrie. Conform cercetării Uptime Institute, un centru de date mediu din SUA are un PUE de 2,5. Cu toate acestea, serverele cu un PUE de 3,3 și mai mare sunt, de asemenea, des întâlnite. Acest lucru înseamnă că doar 1/3 din toată energia consumată de centrele de date este folosită de echipamentele IT, iar 2/3 din această energie este irosită.
Temperatura mediului și impactul acesteia asupra PUE
După cele mai recente cercetări, centrele de date consumă aproximativ 420 terawați, reprezentând 3% la fel de masiv ca și cererea globală de energie. În plus, sistemele de răcire absorb aproximativ 45% din această energie. În acest cadru, amplasarea serverelor din centrul de date are o mare importanță. Cu cât climatul este mai rece, cu atât energia este mai mică, cu cât funcționarea sa este mai eficientă, cu atât mai bună (, cu atât mai mică) este PUE.
În prezent, deoarece crearea de centre de calcul ecologice este una dintre sarcinile prioritare pentru producători, aceștia se străduiesc să implementeze tehnologii moderne și soluții out-of-the-box pentru a face sistemele de răcire mai eficiente și mai puțin consumatoare de energie. De exemplu, în 2018, Microsoft și-a scufundat centrul de date pe fundul Mării Nordului, în apropiere de Insulele Orkney din Scoția, la o adâncime de 35,5 metri. Centrele de date subacvatice autosuficiente sunt menite să fie mai economice din punct de vedere energetic datorită faptului că răcirea lor este gratuită și se exercită în apele reci ale Mării Nordului. https://www.youtube.com/embed/L2oJw1a_qEMHowever, trebuie să înțelegeți că capsula scufundată în apă este doar o copie minusculă a centrului de date real. Containerul cu o lungime de 12 metri este format din 12 rafturi și 824 de servere, dar cel mai important lucru este că centrul are o arhitectură modulară. Pe fundul mării, este relativ ușor să legăm containerele între ele, ca și cum ar fi modulele spațiale de pe ISS.
Cum poate deveni mai eficient centrul de date?
Să economisești energie este mai simplu decât ar putea presupune mulți proprietari de companii IT. Prin implementarea unor astfel de strategii, puteți economisi banii pe facturile de electricitate și puteți face ca activitatea serverelor să fie mai eficientă.
- Reduceți sarcina echipamentelor IT. Economisirea a 1 watt la nivelul unui server se va transforma într-o economie totală de aproape 3 wați într-un centru de date, datorită consumului mai mic de energie. Această strategie de reducere a încărcăturii include cumpărarea de echipamente eficiente din punct de vedere energetic, eliminarea serverelor care nu sunt utilizate și așa-numita „virtualizare” a serverelor.
- Managementul fluxului de aer. Această strategie înseamnă livrarea fluxului de aer rece de la unitățile de condiționare acolo unde este cel mai necesar, în special în partea din față a serverelor, precum și eliminarea fluxului de aer cald din spatele serverelor cât mai eficient posibil.
- Atenție la temperatura și nivelul de umiditate. Așa cum a fost deja menționat anterior, temperatura și microclimatul, unde se află serverul, sunt un factor semnificativ care influențează eficiența utilizării energiei. Cu cât locul este mai răcoros, cu atât se consumă mai puțină energie pentru răcire.
- Îmbunătățiți sistemul de răcire. Utilizați sisteme „Free Cooling” ori de câte ori este posibil. În plus, utilizarea aerului condiționat pentru un întreg loc este mult mai puțin eficientă pentru prevenirea supraîncălzirii unui centru de date în comparație cu răcirea modulară locală. Amplasarea unui centru de date este, de asemenea, esențială. Este mai bine să se aloce modulele în funcție de densitatea de putere și de sarcina presupusă a acestora.
Inginerii profită de orice ocazie pentru a reduce consumul de energie al centrelor de date. Ținând cont de relevanța acestei sarcini, soluțiile software și hardware neregulate, axate pe consumul de energie în cadrul eficienței centrelor de date, vor deveni mai răspândite. Probabil că unele dintre ele vor lua naștere la confluența mai multor tehnologii.