Valor PUE no centro de dados: significado e otimização

Um baixo Valor PUE é crucial para o funcionamento energeticamente eficiente dos centros de dados. Reduz os custos de funcionamento e as emissões de CO₂, melhora o desempenho e é um indicador de infra-estruturas sustentáveis.

Pontos centrais

• Valor PUE mede a eficiência energética dos centros de dados
• Um valor próximo de 1,0 significa elevada eficiência
• Otimização possível devido à refrigeração, TI e distribuição de energia
• Poupança de custos e vantagens ecológicas como principais benefícios
• Medição e o controlo necessário para uma melhoria contínua

Valor PUE: definição e significado

O Valor PUE (Power Usage Effectiveness) é um indicador da eficiência com que um centro de dados utiliza a sua energia. A fórmula é: consumo total de energia dividido pelo consumo de energia apenas dos dispositivos de TI. Se o valor PUE for 1,0, toda a energia é utilizada exclusivamente para servidores, armazenamento e hardware de rede - sem quaisquer perdas. Valores significativamente superiores a este são realistas, uma vez que sistemas como o ar condicionado, a energia de emergência e a iluminação requerem energia adicional. Quanto mais próximo de 1,0 for o valor PUE, mais eficiente é o funcionamento do centro de dados.

Valores típicos e o seu significado

Na prática, os centros de dados modernos têm valores de PUE entre 1,2 e 1,6. De acordo com as medições da indústria, a média global é atualmente de cerca de 1,58. Os sistemas mais antigos ou menos optimizados em termos energéticos atingem facilmente valores superiores a 2,0. As organizações com controlo climático inovador ou refrigeração líquida reduzem frequentemente o valor para 1,25 ou menos. Em comparação A Alemanha como localização de centros de dados Os resultados são bastante díspares numa comparação internacional.

Medição e monitorização da PUE

Para determinar corretamente o valor PUE, registo dois pontos de dados: Em primeiro lugar, o consumo total de energia do centro de dados e, em segundo lugar, o consumo de energia do hardware de TI puro, como servidores, dispositivos de rede e armazenamento. A diferença mostra quanta energia é utilizada para arrefecimento, iluminação ou perdas. Idealmente, as medições são efectuadas continuamente em vários pontos - como o ponto de alimentação principal e os distribuidores de energia de TI. A monitorização regular revela sistemas ineficientes e permite a adoção de contramedidas específicas.

Que factores influenciam o valor?

O Localizaçãoa tecnologia dos edifícios e o sistema de refrigeração utilizado têm um impacto direto. O comportamento dos utilizadores em termos de utilização de servidores e virtualização também pode melhorar ou piorar o valor PUE. A refrigeração é de particular importância: sistemas como Arrefecimento gratuito ou o arrefecimento evaporativo indireto podem reduzir drasticamente os custos do ar condicionado. O encaminhamento inteligente do ar - por exemplo, através da separação de corredores quentes e frios - também reduz significativamente as necessidades de energia.

Medidas para otimizar o valor PUE

Se quiser otimizar a eficiência energética do seu centro de dados, há várias coisas que pode fazer. Aqui estão algumas técnicas testadas e comprovadas:

• Utilização de refrigeração gratuita (por exemplo, através do ar exterior)
• Utilização de hardware informático e armazenamento SSD energeticamente eficientes
• Consolidação e virtualização de servidores para uma utilização mais eficaz do hardware
• Otimização do fluxo de ar, por exemplo, através da contenção do corredor frio
• Isolamento das fontes de calor e melhor planeamento dos espaços

Otimização da PUE: centros de dados exemplares

Um exemplo bem sucedido de alojamento sustentável é dado por um Centro de dados com CO₂ positivo com uma exploração de algas que utiliza a utilização natural do calor para abrir novos caminhos. Estes conceitos demonstram que a eficiência não é apenas uma questão técnica, mas muitas vezes também uma questão de criatividade. Mesmo pequenas melhorias através da iluminação LED, do armazenamento de baterias ou de arquitecturas de corrente contínua trazem progressos significativos no valor PUE.

Comparação: valores PUE num relance

A tabela seguinte apresenta uma visão geral dos valores típicos de PUE em diferentes tipos de centros de dados e o seu significado.

Porque é que a otimização da PUE compensa

Os custos operacionais diminuem com cada melhoria no valor PUE. Nas grandes empresas, os custos energéticos representam até um terço das despesas dos centros de dados. Uma descida de 1,6 para 1,3 pode poupar anualmente montantes de cinco dígitos em euros. Além disso, valores mais baixos significam que os operadores cumprem cada vez mais os requisitos regulamentares para a proteção do clima. Um bom valor de PUE é também um ponto positivo para um alojamento responsável aos olhos dos clientes.

Outros aspectos: Localização e fonte de energia

A qualidade da localização também influencia a estratégia PUE. As zonas de clima frio permitem um melhor arrefecimento gratuito, enquanto que nas regiões mais quentes é necessário investir mais em tecnologia de arrefecimento. O cabaz energético também desempenha um papel importante. Os operadores que utilizam eletricidade verde ou energia hidroelétrica não reduzem diretamente o valor da PUE, mas contribuem para a proteção do clima. Por conseguinte, a sustentabilidade holística não inclui apenas a tecnologia, mas também a origem das fontes de energia - como no caso da Alojamento ecológico.

Parâmetros alargados e novas tendências

No decurso da digitalização e do crescente volume de dados, outras métricas para avaliar a eficiência dos centros de dados estão também a ganhar destaque. Embora o valor PUE continue a ser importante, existem outros indicadores-chave de desempenho (KPI) que permitem uma visão holística.

WUE (Eficácia da utilização da água): Este número-chave centra-se no consumo de água para arrefecimento, que pode ser um fator decisivo, especialmente em regiões secas ou com escassez de água. Um consumo excessivo de água pode aumentar os custos operacionais a longo prazo e piorar o equilíbrio ecológico.

CUE (Eficácia da utilização do carbono): O valor CUE inclui as emissões de CO₂ na avaliação da eficiência. Isto é particularmente relevante quando se trata da utilização de diferentes fontes de energia. Por exemplo, se os operadores utilizarem eletricidade de centrais eléctricas a carvão, o valor CUE é mais baixo do que se forem utilizadas energias renováveis, como a eólica ou a solar.

DCiE (Eficiência da infraestrutura do centro de dados): DCiE é o rácio entre a energia de TI e a energia total. Enquanto o valor PUE aumenta quanto mais energia flui para a infraestrutura, o valor DCiE diminui com o aumento das perdas na infraestrutura. O DCiE é utilizado com menos frequência, mas fornece uma visão complementar que se baseia essencialmente nos mesmos valores.

Estas melhorias fornecem aos operadores de centros de dados pontos de referência adicionais para alinharem as medidas ainda mais especificamente com soluções sustentáveis e tornarem os processos operacionais mais eficientes.

Desafios na otimização da PUE

Apesar de todas as vantagens, a otimização da PUE também traz desafios. Muitas vezes, as estruturas dos edifícios estão em vigor há anos e não são facilmente concebidas para conceitos de refrigeração modernos. Nesses casos, é aconselhável uma renovação gradual, em que os investimentos são feitos primeiro nas áreas que prometem o maior efeito - por exemplo, nos sistemas de refrigeração e na otimização do fluxo de ar.

O financiamento pode ser outro obstáculo: Nem todas as organizações dispõem do orçamento necessário para adquirir atempadamente novo hardware ou tecnologia de refrigeração de ponta. Neste caso, vale a pena fazer uma análise custo-benefício a longo prazo. Porque mesmo que se incorra em despesas iniciais mais elevadas, estas podem ser amortizadas em poucos anos através da redução dos custos energéticos.

O envolvimento dos departamentos de TI também é essencial. Sem o envolvimento das equipas que, em última análise, decidem sobre a utilização de servidores, a virtualização e a seleção de locais, as propostas de otimização não podem ser implementadas de forma abrangente nas operações técnicas diárias. Uma gestão holística do projeto que tenha igualmente em conta a gestão operacional, a administração de TI e a tecnologia do edifício aumenta as hipóteses de sucesso.

Novas tecnologias de arrefecimento e conceitos de encaminhamento de ar

Recentemente, as tecnologias de arrefecimento, tais como Arrefecimento por imersão O arrefecimento por imersão ou por recirculação de ar com arrefecimento adiabático está a tornar-se cada vez mais importante. Com o arrefecimento por imersão, os servidores são imersos num meio de arrefecimento especial que dissipa o calor residual de forma particularmente eficiente. Esta abordagem pode reduzir drasticamente a energia necessária para o arrefecimento, mas requer um conceito bem pensado e, normalmente, também equipamento especial adequado para as respectivas densidades de potência.

A melhoria do encaminhamento do ar também está a ganhar destaque. A utilização consistente de corredores frios e quentes permite evitar misturas de ar e utilizar a capacidade de refrigeração necessária de uma forma mais direcionada. Alguns centros de dados integram sistemas de permuta de calor entre servidores para poupar ainda mais energia. Quando as temperaturas exteriores são elevadas, muitas vezes não há alternativa aos sistemas de ar condicionado convencionais, mas o controlo inteligente - por exemplo, com sensores e válvulas de ar automáticas - pode aumentar a eficiência mesmo nestas condições.

Papel da carga de TI e da virtualização

Para além do edifício físico e da tecnologia dos sistemas, a própria infraestrutura informática desempenha também um papel importante. Uma Utilização eficiente da capacidade de servidores que utilizam técnicas de virtualização garante que é efetivamente necessário menos hardware. Isto reduz tanto o consumo absoluto de energia dos sistemas informáticos como a necessidade de capacidade de refrigeração. Na prática, muitas empresas utilizam apenas uma fração dos recursos dos seus servidores físicos. Com a ajuda de soluções de virtualização, estes podem ser melhor utilizados, o que indiretamente tem um impacto positivo no valor PUE.

Além disso, um projeto bem pensado Balanceamento de carga distribuindo tarefas por diferentes nós para suavizar os picos de carga e minimizar os problemas de sobreaquecimento. Se as cargas forem distribuídas de forma mais uniforme ao longo do dia, as unidades de refrigeração funcionam de forma mais uniforme e eficiente, o que, por sua vez, favorece um valor PUE mais favorável.

Resiliência e redundância vs. eficiência

Os centros de dados não são apenas locais onde os dados são processados, mas também armazenados - frequentemente críticos para o negócio. A redundância no fornecimento de energia e refrigeração é, por isso, um componente central de muitos conceitos. No entanto, sistemas de redundância adicionais para energia (baterias UPS, geradores a gasóleo) ou refrigeração (refrigeradores de reserva, alimentação secundária) aumentam as necessidades energéticas. Isto cria um campo de tensão entre Resiliência e Eficiência:

• Os conceitos de alta disponibilidade (por exemplo, Tier IV) exigem vários caminhos separados, cada um com capacidade suficiente.
• Mesmo os sistemas de reserva não utilizados consomem energia no modo de espera.
• A existência de circuitos de refrigeração ou sistemas de bombas redundantes aumenta o custo de manutenção e funcionamento.

Apesar destes custos adicionais, a redundância é muitas vezes indispensável. No entanto, um bom planeamento tenta reduzir as perdas de eficiência das estruturas paralelas necessárias através de uma arquitetura e controlo adequados. Desta forma, é possível obter um valor PUE aceitável, mesmo em ambientes de elevada disponibilidade.

Melhoria contínua e auditorias

Para além da medição e monitorização diárias, vale a pena para muitas empresas olhar regularmente para o exterior. AuditoriasAs auditorias, por exemplo, realizadas por empresas de engenharia independentes ou por consultores de energia, revelam frequentemente potencialidades de otimização que as equipas internas ignoram na sua atividade diária. Pode ser estabelecida uma cultura de melhoria contínua através de um intervalo fixo de dois ou três anos para essas auditorias. Certificações como a ISO 50001 (gestão da energia) ou a ISO 14001 (gestão ambiental) também desempenham aqui um papel importante, uma vez que apoiam procedimentos sistemáticos.

A formação regular do pessoal também é importante para que possam utilizar da melhor forma as novas tecnologias de arrefecimento, os métodos de medição e as ferramentas de monitorização. Isto cria um ciclo de avaliação, desenvolvimento de medidas e monitorização do progresso que reduz gradualmente o valor PUE.

Perspectivas tecnológicas para o futuro

Os óculos computorizados e as casas inteligentes do futuro, os automóveis autónomos e a Internet das Coisas estão a criar um novo fluxo de dados que exige centros de dados de elevado desempenho. No entanto, à medida que aumenta a procura de capacidade de computação e de espaço de armazenamento, aumenta também o desafio de tornar esta operação sustentável. Estão a surgir algumas tendências:

• Computadores quânticos: São ainda objeto de investigação, mas os seus requisitos de refrigeração potencialmente elevados poderão obrigar a novas normas em determinados domínios.
• Centros de dados modulares: Em vez de construir sistemas grandes e monolíticos, são utilizados módulos compactos que podem ser aumentados e arrefecidos de forma mais eficiente, conforme necessário.
• Aprendizagem automática e inteligência artificial: Não só optimizam as aplicações externas, como também podem adaptar de forma autónoma o controlo da tecnologia dos edifícios, como a regulação da refrigeração e dos fluxos de ar.

Isto abre a possibilidade de reconhecer e corrigir condições ineficientes numa fase inicial, sem intervenção humana. A propagação de Computação de ponta Isto significa que as cargas são mais descentralizadas e que o centro de dados principal é parcialmente aliviado. No entanto, a redução real do consumo global de energia depende de vários factores, nomeadamente da infraestrutura de rede.

Síntese conclusiva

O valor PUE fornece uma avaliação direta da eficiência de um centro de dados, tem um impacto na estrutura de custos e é cada vez mais o foco dos investidores, clientes e legisladores. Posso influenciar significativamente o valor com medidas específicas, tais como tecnologias de arrefecimento, optimizações de TI e soluções arquitectónicas inteligentes. O controlo regular e a vontade de investir em poupanças a longo prazo continuam a ser importantes. Se estiver atento ao valor PUE, estará a garantir o desempenho do seu centro de dados e, ao mesmo tempo, a reduzir o impacto ambiental a longo prazo.