Moderna datorer och datacenter förbrukar enorma mängder energi. Bara i USA står datorer och tillhörande utrustning för 3 % av den förbrukade energin i hela landet, enligt 2013 Annual Energy Outlook. För att inte tala om kylsystem som skyddar datorer och servrar mot överhettning. Uppgiften att öka energieffektiviteten och driva ner kostnaderna för energiförbrukningen är överväldigande. Det betyder mycket för miljön inom ramen för bevarandet av naturresurser, arbetsförenkling för vissa företag och för samhällsekonomin i bruttoskala. https://www.youtube.com/embed/O96PwWkJdUoThe dominerande mått som beskriver hur effektivt datacenter använder energi under normala driftsförhållanden är Power Usage Effectiveness (PUE). Green Grid (en ideell branschgrupp som fokuserar på energieffektivitet för IT-utrustning) är faktiskt utvecklaren av detta nyckeltal. Men under de senaste två åren har PUE blivit det primära måttet som används för att mäta effektiviteten i datacentrarnas energiförbrukning.
Hur beräknas PUE?
Power Usage Effectiveness är förhållandet mellan den totala energin som kommer in i ett datacenter och den energi som används av IT-utrustningen inne i datacentret (kylning, uppvärmning, ventilation, kraftomvandling och -distribution, belysning, elkontakter). Dessutom kan den totala energin produceras inte bara från elektricitet utan även från andra källor, t.ex. naturgas, bränsle, vatten (som används för adiabatisk kylning). Energiförbrukningen för IT-utrustning definieras som den mängd energi som används för att hantera, lagra, bearbeta och dirigera data inom ett center samt för att driva nätverken och ytterligare enheter som bildskärmar och arbetsstationer.
Därmed är den typiska PUE-formeln följande:
PUE = den totala anläggningens effekt / den energi som används av IT-utrustningen
Formeln måste användas för att bestämma effektiviteten hos ett visst datacenter över tid, inte för att jämföra olika datacenter.
För att göra det tydligt vill jag presentera ett exempel på beräkning av PUE:
Säg att den totala anläggningsenergin i ett datacenter är 12 000 MWh och IT-utrustningen förbrukar 9 000 MWh. PUE = 12 000 MWh / 9 000 MWh = 1 333.
Naturligtvis kommer den energi som förbrukas av ett helt datacenter att vara högre än den energi som förbrukas av IT-utrustningen. Så detta riktmärke kommer alltid att vara högre än ett. Men hur mycket högre?
Vad är den normala PUE?
Oppenbarligen kan PUE-förhållandet sträcka sig från 1,0 till oändligheten. En idealisk PUE är 1,0, vilket innebär 100 % effektivitet (dvs. all förbrukad energi används endast i IT-utrustningen, ingen strömfördelning går förlorad). Men det är nästan omöjligt att uppnå.
Sådana industrijättar som Google och Microsoft skapar datacenter för PUE`s på 1,2 eller bättre. Men de är ledande inom branschen. Enligt forskning från Uptime Institute har ett genomsnittligt datacenter i USA en PUE på 2,5. Servrar med en PUE på 3,3 och högre är dock vanliga att hitta också. Detta innebär att endast 1/3 av all energi som förbrukas av datacentren används av IT-utrustningen och 2/3 av den energin slösas bort.
Miljöns temperatur och dess inverkan på PUE
Enligt de senaste undersökningarna förbrukar datacentren cirka 420 terawattimmar, vilket motsvarar 3 % lika massivt som det globala energibehovet. Dessutom tar kylsystemen cirka 45 % av den energin i anspråk. Inom denna ram spelar placeringen av servrarna i datacentret en stor roll. Ju kallare klimatet är, desto lägre energiförbrukning, ju effektivare drift, desto bättre (, desto lägre) är PUE.
Nuförtiden, eftersom skapandet av miljövänliga datacenter är en av de prioriterade uppgifterna för tillverkarna, strävar de efter att implementera modern teknik och out-of-the-box-lösningar för att göra sina kylsystem effektivare och mindre energiintensiva. År 2018 sänkte till exempel Microsoft sitt datacenter på botten av Nordsjön, nära Orkneyöarna i Skottland, till ett djup av 35,5 meter. Självförsörjande undervattensdatacenter är avsedda att vara mer energisparande på grund av att deras kylning är gratis och utövas i Nordsjöns kalla vatten. https://www.youtube.com/embed/L2oJw1a_qEMHowever, måste du förstå att kapseln som är nedsänkt i vatten bara är en liten kopia av det riktiga datacentret. Behållaren med en längd på 12 meter består av 12 rack och 824 servrar, men det viktigaste är att centret har en modulär arkitektur. På havsbotten är det relativt enkelt att snöra ihop containrarna som om de vore rymdmoduler på ISS.
Hur kan datacentret bli effektivare?
Energibesparing är enklare än vad många ägare av IT-företag kan anta. Genom att genomföra sådana strategier kan du spara dina pengar på elräkningarna och effektivisera servrarnas arbete.
- Minska belastningen på IT-utrustningen. En besparing på 1 watt på servernivå kommer att förvandlas till en total besparing på nästan 3 watt i ett datacenter på grund av lägre strömförbrukning. Denna strategi för att minska belastningen omfattar inköp av energieffektiv utrustning, borttagning av servrar som inte används och så kallad server-”virtualisering.”
- Luftflödeshantering. Denna strategi innebär att leverera kallt luftflöde från luftkonditioneringsaggregat till de ställen där det behövs mest, särskilt till servrarnas framsidor, samt att ta bort varmt luftflöde från servrarnas baksidor så effektivt som möjligt.
- Tänk på temperatur och luftfuktighet. Som redan nämnts tidigare är temperaturen och mikroklimatet där servern är placerad en viktig faktor som påverkar effektutnyttjandet. Ju svalare platsen är, desto mindre energi förbrukas för kylning.
- Förbättra kylsystemet. Använd ”Free Cooling”-system där det är möjligt. Att använda luftkonditionering för en hel plats är dessutom mycket mindre effektivt för att förhindra överhettning av ett datacenter jämfört med lokal modulär kylning. Placeringen av ett datacenter är också viktig. Det är bättre att fördela modulerna i enlighet med deras effekttäthet och förmodade belastning.
Ingenjörer griper varje tillfälle att minska datacentrarnas energiförbrukning. Med hänsyn till relevansen av den uppgiften kommer oregelbundna mjuk- och hårdvarulösningar, med fokus på energiförbrukning inom ramen för datacentrarnas effektivitet, att bli mer utbredda. En del av dem kommer förmodligen att uppstå vid sammanflödet av flera tekniker.