Hoe meet u de energie-efficiëntie in datacenters?

Digitale bedrijfsmodellen, Cloud Computing en Big data-analyses zijn slechts enkele van de vele factoren die de vraag naar meer computercapaciteit verhogen. Extra capaciteit betekent echter ook dat de energiekosten van het datacenter stijgen. Hieronder leest u met welke cijfers ondernemingen de kostenefficiëntie van hun IT-infrastructuur kunnen bepalen.

Mega-datacenters van onderzoeksinstellingen of grote cloud- en colocatie-aanbieders zijn tegenwoordig enkele 10.000 meters groot. De IT-systemen en de infrastructuur in het gebouw hebben een hoeveelheid energie nodig dat kan oplopen tot dubbele Megawattcijfers. Hierdoor dragen datacenters in toenemende mate bij aan de wereldwijde CO₂-uitstoot. Denk aan koelsystemen en waterverbruik. Hoe kunt u dit meten?

1. Efficiëntie meten: De PUE-factor

Om de efficiëntie van fysieke IT-infrastructuren te analyseren, dienen IT-managers te kijken naar tien centrale cijfers. Een van de bekendste waarden is de Power Usage Effectiveness (PUE). De PUE-factor is de richtwaarde die de energie-efficiëntie van een installatie bepaalt. Bij een datacenter toont deze waarde het aandeel elektrische energie dat niet wordt omgezet in computercapaciteit. Een PUE van twee betekent dat voor elke kilowatt die de servers en IT-infrastructuur verbruiken een andere kilowatt voor omgevingsservices zoals koeling en stroomverdeling nodig is. De industrienorm ligt bij een PUE van 1,4, terwijl zeer homogeen opgebouwde, met zeer constant vermogen geëxploiteerde en dienovereenkomstig geoptimaliseerde datacenters waarden van 1,2 of beter behalen. Waarom behalen zo weinig ondernemingen in de praktijk deze waarden? Hier zijn tal van redenen voor. Vrijwel altijd spelen verouderde en verkeerde koelsystemen en inefficiënte voedingen daar een rol bij.

2. Efficiëntie meten: DCiE

De Data Center Infrastructure Efficiency, afgekort DCiE, is een ander belangrijk efficiëntiecijfer. Deze waarde is gedefinieerd als het omgekeerde van de PUE: alle IT-apparaten zoals servers, switches of storagesystemen staan in relatie tot het totale vermogen van het datacenter (IT-infrastructuur en IT-apparaten). De DCiE wordt aangegeven in een percentage – een ideaal datacenter heeft een DCiE-waarde van 100 procent. Om de duurzaamheid te waarborgen, moeten PUE en PUE en DCiE worden bekeken aan de hand van trendanalyses over een heel jaar. Dit is nodig omdat de koeling afhankelijk is van de plaatselijke weersinvloeden.

Deze waarde laat zien of elektrische energie in een datacenter duurzaam wordt gebruikt. Een ideaal datacenter stoot geen CO₂ uit en heeft een CUE van “0”.

De berekening van de CO₂-uitstoot per kWh verbruikte stroom gebeurt per land, omdat de mix van kernenergie, kolen, gas en hernieuwbare energie per land verschillend is.

3. Waterverbruik: WUE

Veel datacenters gebruiken water voor het koelen van de IT. Bij directe free cooling moet de luchtvochtigheid soms worden gecorrigeerd en bij adiabatische koeling worden lucht/lucht-warmtewisselaars met water besproeid. Bovendien is een koelconcept op basis van water in veel IT-omgeving nog altijd het meest efficiënt. De organisatie “The Green Grid” definieerde de WUE (Water Usage Effectiveness)-waarde die het gebruik van water in verhouding tot het stroomverbruik van de IT-componenten aangeeft. Het waterverbruik per jaar staat daarmee in verhouding tot het totale vermogen van de actieve IT-componenten. De eenheid van de WUE is liters per kilowattuur (l/kWh).

4. De kou meten: EER

Een waarde voor het beoordelen van koelsystemen is de Energy Efficiency Ratio (EER). Deze waarde definieert de verhouding tussen koelvermogen en opgenomen elektrische vermogen. Hoe hoger de waarde, des te efficiënter het energieverbruik voor het genereren van koude. Ook de waarde COP (Coefficient of Performance) wordt gebruikt. Bij een warmtepomp of koelapparaat toont deze waarde de verhouding tussen de verandering in de warmte en de daartoe geleverde inspanning (koelvermogen/verrichte werk). De normen DIN EN 255 en DIN EN 14511 beschrijven hoe COP en EER moeten worden berekend om vermogensgegevens van koelapparaten met elkaar te kunnen vergelijken.

Omdat de efficiëntie van een koelsysteem ook afhankelijk is van externe weersomstandigheden, is er met de ESEER/SEER (European / Seasonal Energy Efficiency Ratio) een waarde om rekening te houden met de temperatuurschommelingen van de seizoenen. Met deze waarde kan de EER-waarde aan de externe temperatuur-invloeden worden aangepast.

Besluit

Om de efficiëntie van een datacenter goed te beoordelen, moeten IT-managers naar het complete systeem kijken. Een catalogus van verschillende waarden vormt de basis voor een systematische analyse. Hierdoor worden verbeteringen ten opzichte van de vergelijkingsmaanden van het vorige jaar zichtbaar en kunnen oorzaken van afwijkingen van de doelwaarden worden herkend. Een trendanalyse helpt om de oorzaken van de afwijkingen zodanig weer te geven dat de informatie ook voor andere afdelingen dan het management begrijpelijk wordt. Met behulp van meetmethoden zijn losse componenten en volledige systemen in te delen om de oplossingen van verschillende leveranciers te vergelijken.

Meer informatie over meeteenheden vindt u in onze white paper.