Wat betekent duurzaamheid voor de computerruimte in uw gebouw? Bent u bewust van de operationele kosten van uw datacenter en weet u welke onderdelen hier het meest bijdragen in het energieverbruik? Bedrijven realiseren zich steeds meer dat ook voor de vaak energieslurpende computerruimte een vergroeningsslag noodzakelijk is waarbij, in aanvulling op het MVO beleid, efficiëntieverbeteringen en kostenbesparing sleutelwoorden zijn. Door het uitvoeren van soms verrassend eenvoudige maatregelen zijn grote rendementsverbeteringen te behalen.
Bewustwording
In computerruimtes en datacenters komt steeds meer IT apparatuur te staan en ook de vermogensdichtheid hiervan neemt steeds verder toe. Het energieverbruik van deze sector is hierdoor het laatste decennium gestegen met circa 12-15% per jaar, en er is een IT hardware groei te zien van 26% over de laatste 5 jaar. De investeringen die hiermee gemoeid zijn nemen daarom ook navenant toe, uiteraard initieel maar vooral ook in het operationele gebruik. In de meeste gevallen is men zich nog weinig bewust van deze doorlopende kostenpost. Een eerste stap naar energiebesparende oplossingen begint dan ook met de bewustwording van deze kosten binnen alle disciplines van het bedrijf. Een computerruimte of datacenter bevindt zich op het kruispunt van de IT afdeling en de Facilitaire afdeling. Terwijl de eerste afdeling zich bezighoudt met de aanschaf en het beheer van alle ‘apparatuur met een IP adres’ is het aan de facilitaire afdeling om deze apparatuur te kunnen plaatsen (vaak op korte termijn) en van stroom en koeling te voorzien. De ervaring leert dat er op dit kruispunt qua energie-efficiëntie nogal eens botsingen ontstaan door op het eerste oog tegenstrijdige belangen. Indien de betrokkenen echter dit onderwerp beiden op een gemeenschappelijke, hogere plaats zetten en dit tevens wordt ondersteund door het management, kan dit als snel tot grote besparingen leiden.
Energiekosten
Het zichtbaar maken van de energiestromen en de kosten hiervan, is een tweede stap om de juiste verbeteringen in de computerruimte te kunnen uitvoeren. Elke ‘watt’ die men kan besparen levert direct een euro per jaar op. Ondanks dat dit in eerste instantie marginaal lijkt wordt het plaatje anders als men bedenkt dat een gemiddeld serverrack in een computerruimte al snel 2 kilowatt consumeert, dag en nacht. Tel daar de koeling en andere overhead bij op en men komt op een bedrag voor een rack van circa 27.000 euro over 7 jaar! (de gemiddelde tijd voordat een computerruimte opnieuw wordt ingericht of verbouwd). Weinig mensen realiseren zich dat zo’n serverrack inclusief koeling hiermee evenveel elektrische energie verbruikt als 8,5 gemiddelde huishoudens. Omgerekend naar een TCO (Total Cost of Ownership) van 3 jaar blijken de aanschafkosten van een server maar de helft van de totale kosten over de levensduur (zie figuur 1); de overige kosten bestaan uit de energiekosten (voornamelijk stroom en koeling) en beheerkosten. Door met deze kennis slimme maatregelen op het gebied van IT aanschaf, IT gebruik en koeling toe te passen is relatief snel energiebesparing (en daarmee reductie van CO2 uitstoot) te verdienen.
Figuur 1 Verdeling totale kosten van een server gedurende zijn levenscyclus
Energieverdeling en ‘PUE’
Om inzicht te krijgen waar het best besparingen en efficiëntieslagen gemaakt kunnen worden, is het van belang om de energieverdeling bij een computerruimte te analyseren. In figuur 2 is te zien dat, naast de energie voor de IT apparatuur zelf, koeling en stroomdistributie de meeste energie vragen. Recentelijk is er internationaal een start gemaakt voor de vaststelling van een prestatiemaat voor de energie-efficiënte van een datacenter, de ‘Power Usage Effectiveness’ (PUE). Dit is de verhouding tussen de inkomende energie in een datacenter gedeeld door de energie die daadwerkelijk naar de IT apparatuur gaat (gemiddeld/jaar). Hoe minder de verliezen zijn in de koel- en stroominstallaties, hoe gunstiger de PUE daalt richting het getal één (theoretisch optimaal). Terwijl de gemiddelde PUE in Nederland ongeveer 1,8 is, wordt er bijvoorbeeld door de gemeente Amsterdam geëist dat nieuwe datacenters voldoen aan een PUE van 1,3 of lager. Duurzame energieopwekking en hergebruik van de restwarmte van de computerruimte worden overigens niet meegenomen bij de PUE prestatiemaat (deze kijkt immers alleen naar de efficiëntie bínnen het datacenter). Uiteraard dragen deze zaken wel bij aan het duurzame beleid.
Datacenter Efficiëntieverbeteringen
Welke verbeteringen zijn nu mogelijk om de efficiëntie van het datacenter of computerruimte te verhogen? Zoals uit figuur 2 al blijkt kan dit ingedeeld worden in enerzijds optimalisatie van de IT-apparatuur en anderzijds optimalisatie van de ondersteunende installaties voor stroom en koeling (oftewel Datacenter Facilitaire Infrastructuur: DFI). In de praktijk blijkt dat op beide gebieden nog enorme verbeteringen te behalen zijn, met bovendien korte terugverdientijden die variëren van enkele maanden tot enkele tientallen maanden.
Figuur 2 Verdeling energieconsumptie van een computerruimte:
Stap 1: Directe energiereductie van IT-apparatuur, resulterend in een grote energiereductie van het totaal.
Stap2: Tevens energiereductie van ondersteunende facilitaire installaties, resulterend in bezuinigingen en een betere (=lagere) PUE.
Stap 1: IT optimalisatie
Met de optimalisatie van de IT kunnen meteen de grootste slagen worden gemaakt binnen de energiereductie van de computerruimte. Eigenlijk komt dit neer op het verkleinen van het totale diagram (zoals weergegeven in figuur 2, boven): vermindering van IT energieconsumptie resulteert bovendien ook direct in vermindering van het energiegebruik van de ondersteunende DFI (minder koeling nodig en minder verlies in de stroomvoorziening); er treedt een cascaderend effect op. Bij IT optimalisatie kan men denken aan zaken als het (eenvoudig) uitschakelen van zogenaamde ‘comateuze’ servers (niemand weet nog waar ze voor dienen), maar ook het gebruik van ‘low power servers’, centralisatie en consolidatie van apparatuur, storage management, en, niet in het minste: virtualisatie (omzetten van verschillende fysieke servers naar virtuele servers op één fysieke server). Hierdoor neemt het aantal fysieke servers drastisch af terwijl de bezettingsgraad en dus de efficiëntie van de resterende servers enorm toeneemt. Overigens zijn buiten de computerruimte ook veel besparingen te behalen door met eenvoudige maatregelen het (slapend) energiegebruik van desktops en print en faxapparatuur te verminderen.
Stap 2: Optimalisatie van de Datacenter Facilitaire Infrastructuren
De taartpunten die overblijven bestaan uit de ondersteunende installaties om de IT correct te kunnen laten draaien. Energiereductie hiervan resulteert in kostenbesparingen en een betere PUE factor. Vooral op het gebied van koelingefficiëntie zijn er de laatste jaren veel ontwikkelingen geweest aangezien dit (nog) een groot aandeel heeft in het totale energiegebruik van de computerruimte. Instanties die zich hier mee bezig houden zijn onder andere The Green Grid, Uptime Institute, Ashrae, Energy Star en AgentschapNL (MJA3) en ICT~Office. Vanuit de Europese Unie is er een ‘Code of Conduct on Data Centres’ opgesteld waarbij men zich kan aansluiten en waarin ook pragmatische efficiëntiemaatregelen gegeven worden. Focus is hierbij is in eerste instantie het optimaliseren van de warme en koude luchtstromen in de ruimte. Het eenvoudig aanbrengen van een scheiding hiervan door middel van afdekplaten en deuren in de rijen met computerracks resulteert meteen in een gunstigere klimaatcondities. Daarna dient aandacht geschonken te worden aan het verhogen van de temperatuursinstellingen, zowel voor de luchttemperatuur als voor het gekoeld watertraject. Een computerruimte hoeft namelijk niet zo koel te zijn als vroeger gangbaar was. Hierdoor kan meteen ook langer gebruik gemaakt worden van ‘vrije koeling’ (koeling van het verwarmde water direct aan de buitenlucht, zonder gebruik van compressietechnieken). Een recente ontwikkeling is directe of indirecte koeling met buitenlucht, eventueel aangevuld met adiabatische koeling. Hoewel er bij deze installaties relatief grote kanalen/constructies nodig zijn, is er geen thermische overgang naar water of koelvloeistof, want efficiëntiewinst oplevert. Andere efficiëntieverhogende maatregelen zijn het gebruik van toerengeregelde ventilatoren, modulaire opbouw van capaciteit, efficiëntere apparatuur en het verdelen van de belasting over alle aanwezige installaties, inclusief de redundante eenheden.
Datacenter beheer
Tot slot dient ook het datacenterbeheer onder de loep genomen te worden voor energiereductie en verbeteringen. Het beheer, de procedures, en het onderhoud van de zaal en de installaties dragen namelijk in belangrijke mate bij aan de operationele efficiëntie. De ‘Code of Conduct on Datacentres’ stuurt ook aan op een continu verbeterend proces want het is duidelijk dat in de praktijk niet alle stappen in een keer uitgevoerd kunnen worden.
Daarbij is ook een goed monitoringsysteem een onmisbare tool, zowel voor de status en alarmeringen als voor inzicht in de efficiëntie van het datacenter of de computerruimte. Dit monitoringsysteem moet in staat zijn alle energiestromen continu te analyseren en presenteren, zodat de effecten van verbeteringen (liefst real-time) zichtbaar kunnen worden. Een goede start is in ieder geval het uitvoeren van een nulmeting in de vorm van een datacenter energiescan. Enerzijds krijgt men dan een beeld van de huidige energiestatus, anderzijds geeft het inzicht in de verbeteringen die uitgevoerd kunnen worden. En uit de praktijk blijkt ook dat in de meeste computerruimtes met bovenstaande verbeterpunten soms verrassend korte terugverdientijden realiseerbaar zijn, resulterend in lager energieverbruik en minder CO2-uitstoot. Het blijft echter een continu verbeterproces, we zullen er pas zijn als de groene golf is aangespoeld en het common practice is geworden.
Ir. Eric Taen, werkzaam bij ICTroom als Strategisch Datacenter Consultant en lid van de NC381888, normcommissie voor computerruimtes.
Lees hier het artikel in Facilitair & Gebouwbeheer
