Efektywność wykorzystania energii
Efektywność zużycia energii ( PUE ) to współczynnik opisujący efektywność wykorzystania energii przez komputerowe centrum danych ; w szczególności, ile energii zużywa sprzęt komputerowy (w przeciwieństwie do chłodzenia i innych kosztów ogólnych obsługujących sprzęt).
PUE to stosunek całkowitej ilości energii zużywanej przez komputerowe centrum danych do energii dostarczanej do sprzętu komputerowego. PUE jest odwrotnością wydajności infrastruktury centrum danych .
PUE został pierwotnie opracowany przez konsorcjum o nazwie The Green Grid . PUE został opublikowany w 2016 roku jako światowy standard zgodny z normą ISO/IEC 30134-2:2016
Idealny PUE to 1,0. Wszystko, co nie jest uważane za urządzenie komputerowe w centrum danych (np. oświetlenie, chłodzenie itp.), zalicza się do kategorii zużycia energii przez obiekt.
Zagadnienia i problemy efektywności wykorzystania energii
Wskaźnik PUE jest najpopularniejszą metodą obliczania efektywności energetycznej. Chociaż jest najbardziej skuteczny w porównaniu z innymi wskaźnikami, PUE ma pewne wady. Jest to najczęściej używany wskaźnik przez operatorów, techników obiektów i architektów budynków w celu określenia efektywności energetycznej budynków centrów danych. Niektórzy profesjonaliści nawet przechwalają się, że ich PUE jest niższe niż innych. Naturalnie nie jest niespodzianką, że w niektórych przypadkach operator może „przypadkowo” nie liczyć energii zużytej na oświetlenie, co skutkuje niższym PUE. Problem ten jest raczej powiązany z błędem ludzkim niż problemem z samym systemem metrycznym PUE.
Prawdziwym problemem jest to, że PUE nie uwzględnia klimatu w miastach, w których budowane są centra danych. W szczególności nie uwzględnia różnych normalnych temperatur na zewnątrz centrum danych. Na przykład centrum danych zlokalizowanego na Alasce nie można skutecznie porównać z centrum danych w Miami. Chłodniejszy klimat powoduje mniejsze zapotrzebowanie na masowy system chłodzenia. Systemy chłodzenia odpowiadają za około 30 procent energii zużywanej w obiekcie, podczas gdy sprzęt centrum danych odpowiada za prawie 50 procent. Z tego powodu centrum danych w Miami może mieć końcowy współczynnik PUE wynoszący 1,8, a centrum danych na Alasce może mieć współczynnik 1,7, ale centrum danych w Miami może ogólnie działać wydajniej. W szczególności, gdyby zdarzyło się to na Alasce, może uzyskać lepszy wynik.
Ponadto, według studium przypadku opublikowanego w Science Direct , „szacowany PUE jest praktycznie bez znaczenia, chyba że dział IT pracuje na pełnych obrotach”.
Podsumowując, bardzo istotne jest znalezienie prostych, ale powtarzających się problemów, takich jak problemy związane ze wpływem zmiennych temperatur w miastach i nauczenie się, jak prawidłowo obliczać zużycie energii przez cały obiekt. W ten sposób dalsze ograniczanie tych problemów zapewnia ciągły postęp i wyższe standardy w celu poprawy powodzenia PUE w przyszłych obiektach centrów danych.
Aby uzyskać dokładne wyniki obliczeń wydajności, należy uwzględnić wszystkie dane powiązane z centrum danych. Nawet niewielki błąd może spowodować wiele różnic w wynikach PUE. Jednym z praktycznych problemów, który jest często zauważany w typowych centrach danych, jest dodanie do PUE zasobów energetycznych wszelkich alternatywnych systemów wytwarzania energii (takich jak turbiny wiatrowe i panele słoneczne) działających równolegle z centrum danych, co prowadzi do zaciemnienia prawdziwych danych wydajność centralna. Innym problemem jest to, że niektóre urządzenia zużywające energię i powiązane z centrum danych mogą w rzeczywistości dzielić się energią lub korzystać z niej gdzie indziej, powodując ogromny błąd na PUE.
Korzyści i ograniczenia
PUE został wprowadzony w 2006 r. i promowany przez The Green Grid (organizację non-profit zrzeszającą specjalistów IT) w 2007 r. i stał się najczęściej używanym miernikiem do raportowania efektywności energetycznej centrów danych. Chociaż nazywa się to „efektywnością wykorzystania energii”, w rzeczywistości mierzy zużycie energii przez centrum danych.
Wskaźnik PUE ma kilka ważnych zalet. Po pierwsze, obliczenia można powtarzać w czasie, co pozwala firmie przeglądać zmiany wydajności w ujęciu historycznym lub podczas wydarzeń ograniczonych w czasie, takich jak zmiany sezonowe. Po drugie, firmy mogą ocenić, jak bardziej wydajne praktyki (takie jak wyłączanie bezczynnego sprzętu) wpływają na ich ogólne wykorzystanie. Wreszcie, wskaźnik PUE tworzy konkurencję, „zwiększając efektywność w miarę spadku reklamowanych wartości PUE”. Firmy mogą następnie wykorzystać PUE jako narzędzie marketingowe.
Istnieją jednak pewne problemy związane ze wskaźnikiem PUE. Zamiast problemów wymienionych w ostatnim akapicie, istnieją inne kwestie, takie jak wydajność sieci zasilającej i obliczanie dokładnego obciążenia IT. Zgodnie z analizą wrażliwości przeprowadzoną przez firmę Gemma „Całkowite zużycie energii jest równe całkowitej ilości energii zużytej przez sprzęt i infrastrukturę w obiekcie (WT) powiększonej o straty energii spowodowane nieefektywnością sieci dostaw energii (WL), stąd: PUE=(WT+WL)/WIT.” Z równania wynika, że nieefektywność sieci zasilania (WL) spowoduje zwiększenie całkowitego zużycia energii przez centrum danych. Wartość PUE rośnie, gdy centrum danych staje się mniej wydajne. Obciążenie IT to kolejna ważna kwestia metryki PUE. „Ważne jest, aby do PUE zastosować dokładne obciążenie IT, a nie opierać się ono na znamionowym zużyciu energii przez sprzęt. Dokładność obciążenia IT jest jednym z głównych czynników wpływających na pomiar metryki PUE, ponieważ wykorzystanie serwerów ma istotny wpływ na zużycie energii IT, a tym samym na ogólną wartość PUE”. Na przykład centrum danych o wysokiej wartości PUE i wysokim wykorzystaniu serwera może być bardziej wydajne niż centrum danych o niskiej wartości PUE i niskim wykorzystaniu serwera. W branży PUE istnieją również pewne obawy jako narzędzia marketingowego, dlatego niektórzy używają terminu „nadużycie PUE”.
Szczególnie wydajne firmy
W październiku 2008 r. w centrum danych Google odnotowano współczynnik PUE wynoszący 1,21 we wszystkich 6 centrach, co wówczas uznawano za możliwie najbardziej zbliżone do idealnego. Tuż za Google uplasował się Microsoft, który miał kolejny znaczący wskaźnik PUE na poziomie 1,22.
Od 2015 roku firma Switch , twórca centrów danych SUPERNAP, uzyskała niezależny audyt kolokacji PUE na poziomie 1,18 dla swojego obiektu SUPERNAP 7 w Las Vegas w stanie Nevada, przy średniej temperaturze zimnego korytarza wynoszącej 20,6°C (69,1°F) i średniej wilgotności wynoszący 40,3%. Przypisuje się to opatentowanemu przez firmę Switch technologii oddzielania gorących korytarzy i technologii HVAC.
Na koniec drugiego kwartału 2015 r. centrum danych Facebooka w Prineville miało efektywność wykorzystania energii (PUE) na poziomie 1,078, a centrum danych Forest City na poziomie 1,082.
W październiku 2015 r. firma Allied Control deklarowała współczynnik PUE na poziomie 1,02 dzięki zastosowaniu dwufazowego chłodzenia zanurzeniowego przy użyciu płynu 3M Novec 7100.
W styczniu 2016 roku oddano do użytku zieloną kostkę IT w Darmstadcie z PUE na poziomie 1,07. Wykorzystuje chłodzenie zimną wodą przez drzwi szafy.
W lutym 2017 r. firma Supermicro ogłosiła wdrożenie swoich zdezagregowanych systemów MicroBlade. Nienazwana Fortune 100 wdrożyła ponad 30 000 serwerów Supermicro MicroBlade w swoim centrum danych w Dolinie Krzemowej ze współczynnikiem (PUE) wynoszącym 1,06.
Dzięki własnym innowacjom w systemach chłodzenia cieczą francuskiej firmie hostingowej OVH udało się osiągnąć współczynnik PUE na poziomie 1,09 w swoich centrach danych w Europie i Ameryce Północnej.
Standardy
PUE został opublikowany w 2016 roku jako norma światowa zgodnie z normą ISO/IEC 30134-2:2016 oraz norma europejska zgodnie z normą EN 50600-4-2:2016 .