¿Cómo se mide la eficiencia energética en un data center?

23/01/2020

Los data centers son grandes consumidores de energía. Las previsiones actuales indican que en pocos años el consumo energético de los sistemas IT alcanzará casi el 25% del consumo global de energía. En estos momentos hay data centers en construcción con capacidades energéticas de hasta 60MW de potencia instalada. A modo de comparación, toda la comunidad de Cantabria dispone de 35MW.

En un escenario en el que la energía es escasa y costosa y hay una necesidad de reducir las emisiones de CO2, la gran mayoría de centros de datos ha implementado estrategias de optimización del consumo energético. El objetivo es mantener sus niveles de competitividad en el mercado, a la vez que refuerzan su compromiso con el medio ambiente, lo que cada vez supone un reto cada vez mayor que requiere de innovación constante.

¿Cómo se calcula la eficiencia energética de un data center?

Para calcular la eficiencia energética de un data center se usa una medida llamada PUE: power usage effectiveness. Inicialmente desarrollada por un consorcio llamado The Green Grid en 2007, PUE es un estándar global ISO desde 2016.

Los sistemas de refrigeración, combinados con la energía necesaria para alimentar los equipos alojados en el data center, son dos factores fundamentales que determinan, en gran parte, los costes del consumo energético en los centros de datos.

¿Cómo se calcula el PUE de un Data Center?

El PUE se calcula dividiendo la energía total que entra en el centro de datos por la energía utilizada específicamente por los equipos IT dentro del data center. Eso permite conocer el volumen de energía que un data center destina al funcionamiento de los sistemas IT y contrastarlo con el volumen de energía necesario para la refrigeración de estos equipos. Cuanto más bajo sea el resultado de esta operación, mayor es la eficiencia de un centro de datos.

La siguiente tabla muestra un ejemplo de la relación entre PUE y la eficiencia energética. El PUE ideal, a la vez que imposible, tiene un valor de 1. Sin embargo, el valor típico de PUE se encuentra entre 1,2 y 2,5. Los data centers de Adam disponen en la actualidad de un PUE aproximado de entre 1,2 y 1,3, principalmente gracias a los sistemas de free-cooling implementados en nuestro data center, la ubicación geográfica escogida y los diseños modulares de salas, que nos permiten aplicar periódicamente todos los avances tecnológicos ofrecidos por parte de nuestros proveedores de equipos.

*Niveles de eficiencia energética en un data center según The Green Grid.

¿Qué variables afectan al PUE de un data center?

Teniendo en cuenta el continuo aumento de los costes de energía, y el impacto ecológico de los centros de datos, la mayoría de los constructores y gestores están centrando cada vez más su atención en optimizar el uso eficiente de la energía. Para ello, hay una serie de variables que se pueden gestionar e implementar para aumentar la eficiencia energética:

• El diseño del data center: la aplicación de diseños modulares de salas, permiten crecer adoptando las nuevas tecnologías que van apareciendo por parte de los fabricantes, ya que estos aplican mejoras evolutivas constantes en cada nueva versión de sus equipos.  El diseño modular mediante pasillos fríos confinados permite un uso óptimo y racional de la energía.
• El uso de nuevas tecnologías: el uso de los nuevos sistemas como el enfriamiento adiabático y el free-cooling, permiten utilizar medios naturales para la refrigeración, lo que reduce el consumo de energía.
• La ubicación física: obviamente cuanto más frío haga en el exterior, en el caso de disponer de sistemas implementados de free-cooling, mayor aporte de refrigeración natural se podrá utilizar para controlar la temperatura del centro de datos.
• La tasa de utilización de la instalación: disponer de salas con densidades controladas, y evitar la concentración de focos de calor, permite optimizar el uso de los sistemas de refrigeración.
• La eficiencia energética de los equipos: los equipos, incluyendo los UPS y chillers más modernos pueden gestionar mayores cargas de trabajo a la vez que reducen el consumo de energía. Un centro de datos con equipamiento más moderno será más eficiente energéticamente que uno que utilice equipos antiguos.

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Cómo aumentar la eficiencia energética de un centro de datos

Existen una serie de mejoras en las instalaciones, que aplicadas en conjunto pueden mejorar sensiblemente el resultado final en cuanto a eficiencia:

• Medición: sin medición no existe posible mejora. Para evaluar cualquier mejora de la eficiencia, como punto de partida, es necesario poder medir el consumo de energía existente a lo largo del tiempo. Eso permite poder comparar diferentes puntos en el tiempo para entender cómo los cambios afectan a la eficiencia energética del data center.
• Separación de los flujos de aire: el control de los flujos de aire, la confinación y separación de estos mediante pasillos, son cruciales para reducir el PUE. El aire caliente que es expulsado por los equipos y el flujo de aire frío que entra a través de los sistemas de refrigeración tienen que ser manejados por separado. De lo contrario, la mezcla de estos aires reducirá drásticamente la efectividad de los sistemas de refrigeración. La disposición y separación de pasillos fríos y calientes, con la parte delantera de los servidores hacia un lado para permitir la creación de pasillos confinados de aire frío, permite que el aire frío sea impulsado en las partes delanteras de los servidores, a la vez que el aire caliente es dirigido hacia la parte trasera de los equipos, los denominados pasillos calientes.
• Comprobar los suelos técnicos: los suelos técnicos son elementos a considerar para evitar las posibles fugas de aire. Es esencial que los suelos sean constantemente revisados ya que, al tratarse de losetas elevadas y movibles, el aire frío sobre presionado dispone de múltiples vías de escape. Este tipo de suelos son susceptibles a ser manipulados, incrementando las posibilidades de una mala distribución del flujo del aire, o, en el peor de los casos, la pérdida total de su efectividad.
• Control de la temperatura del aire: cuanto más alta es la temperatura en la que funciona el centro de datos, mayor será su eficiencia, ya que necesita menos capacidad refrigeración. Operar en las franjas medias o altas de temperatura indicadas en el estándar de ASHRAE proporciona un aporte adicional de eficiencia energética. Atrás quedan los data centers en los que teníamos que entrar equipados con ropa alpina.
• Regulación de la humedad: gestionar los niveles de humedad ambiental permite mejorar la eficiencia de un centro de datos. Al operar con una banda de humedad ligeramente amplia dentro del estándar y los SLA, reduce las necesidades de humidificación y deshumidificación, por lo que se produce un correspondiente ahorro energético.
• Salas modulares: construir un centro de procesamiento de datos de forma modular permite aplicar periódica y paulatinamente las innovaciones que aparecen en el mercado. Gran parte de estas mejoras están enfocadas a la optimización de los recursos y mejora de la eficiencia energética.

En Adam, con 30 años de experiencia, 18 de ellos en la gestión y construcción de 4 centros de datos propios, hemos aprendido que la planificación de la capacidad de los centros de datos no es una tarea sencilla. Incluso las previsiones mejor trabajadas son susceptibles a cambiar, dado que el sector se encuentra en un estado de cambio constante, con la aparición de innovaciones tecnológicas cada pocos meses. Hoy en día, en el sector IT, intentar planificar estrategias a largo plazo es un reto altamente complejo.

Sin embargo, existen conceptos en los que sí es necesario imponer previamente cierta lógica. Sin duda la eficiencia energética es hoy en día una prioridad absoluta tanto para los equipos de gestión operativa como para los gestores del negocio.

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