Ekologický přístup pro datová centra

Přestože jsou datová centra vnímána téměř jako sterilně čisté provozy, v očích ekologů se jeví jako segment s negativním vlivem na životní prostředí. Jak tyto dopady změřit a následně zmírnit?


Provozovatelé datových center nepovažují za svoji nejvyšší prioritu zvyšovat vlastní odpovědnost vůči životnímu prostředí. Přesto se rádi k ekologickým iniciativám připojují, nebo se dokonce stávají jejich iniciátory, protože se zajímají o snižování provozních nákladů – na vině je například neustále stoupající cena elektrické energie, ekologické daně či přenos nákladů za emisní povolenky na koncové uživatele. Současný český trh a jeho požadavky se v tomto kontextu od ostatních zemí vůbec neliší.

Ekologové při pohledu napříč životním cyklem výrobku, v tomto případě datového centra, kladou důraz zejména na využívání postupů šetrných vůči životnímu prostředí. Aby usnadnili volbu zákazníků, dodavatelé IT zařízení, spotřební elektroniky i průmyslových systémů představují různá loga, jejichž úkolem je pomoci najít vhodné produkty splňující požadavky v oblasti energetické účinnosti, používání materiálů a dlouhodobé udržitelnosti od výroby až po recyklaci.

Co však znamená například označení Green IT, kromě toho, že je zařízení vyrobeno z materiálů, jež neobsahují třeba halogeny, že má přibaleno návod k použití na recyklovaném papíře, k jehož bělení nebyl použit chlór, že je možné jej rozebrat jedinou osobou pomocí běžně dostupných nástrojů a že všechny plastové díly s hmotností nad 25 g jsou označeny dle normy ISO 11469:2000, aby je bylo možné snáze identifikovat při recyklaci? Jak velký skok je od pojmu Green IT k zeleným datovým centrům?

Cesta začíná
Uvědomělí provozovatelé ICT pochopili, že ekologické chování se stává klíčovou součástí celkové společenské odpovědnosti firem. Zároveň ale často mají pocit, že jim chybí patřičné know-how a hlubší diskuze na téma ekologie v ICT. Někteří se dokonce domnívají, že své technologie mohou vnímat jako něco automaticky ekologického. S tímto postojem ostře kontrastuje postoj těch nejodpovědnějších provozovatelů IT, kteří znají a sledují velikost své „uhlíkové stopy“, tedy kolik tun oxidu uhličitého vyprodukuje jejich společnost v souvislosti s provozem datového centra za rok a jaký je trend této produkce během delšího časového období.

Z pohledu konstruktéra zařízení, provozních techniků či útvaru facility managementu pojem „ekologický“ znamená především být energeticky účinný, pracující s malými ztrátami. Pohled provozovatele datového centra tento výklad obohacuje o „ekonomickou rentabilitu a konkurenceschopnost“. S jakými nástroji lze tedy „zelené“ datové centrum vybudovat a jak jej půjde měřit?

Základem jsou vazby
Chce-li podnik, aby jeho datové centrum bylo energeticky účinnější, měl by v první řadě zkvalitnit jeho komponenty, například jejich výměnou za energeticky úspornější ekvivalenty, podobně jako by se jednalo o díly stavebnice. Tento způsob zkvalitňování výrobních prostředků používá řada společností i na českém trhu, aby nabyly přesvědčení, že snižují náklady na nákup energií. Problém však nastává, ztratí-li nadhled či chybí-li souvislosti o tom, jak komponenty systému spolupracují. Proto se v případě datového centra jako celkový energetický koeficient měří spolupráce jeho jednotlivých subsystémů.

Datová centra jsou dynamická a jsou tvořena mnoha vazbami. Není například výjimkou, když trvá i několik let, než se vyhodnotí veškeré vazby a možnosti vedoucí k dosažení energetické úspory při provozu různých systémů nepřerušitelného napájení a klimatizace v řádu desítek procent.

Jednou z efektivních vyhodnocovacích metod je sestavení správného obrazu o energetické náročnosti datového centra na základě jeho koeficientu energetické účinnosti. Parametr PUE (Power Usage Effectiveness), tedy efektivita využití energie, který se při tomto hodnocení infrastruktury používá, je přímo úměrný celkovému příkonu všech technologií tvořících IT a tzv. non-IT infrastrukturu datového centra a zároveň je nepřímo úměrný příkonu samotných IT zařízení v něm umístěných. Z parametru PUE lze vyčíst, kolik energie je nezbytné datovému centru dodat navíc, zejména pro pokrytí energetických ztrát a pro provoz klimatizačních systémů, aby byly zajištěny podmínky pro řádný provoz jednotkové IT zátěže.

Ukazuje se však, že mnoha pracovním týmům činí potíže zaostřit se na detail a diskutovat jeho význam v kontextu ostatní technologické infrastruktury.

V čem je měření parametru PUE pro provozovatele datového centra přínosnější oproti čistému vyhodnocování energetických úspor na základě obdržených účtů za spotřebu elektrické energie? Použití jednotného způsobu měření, kterým je například metodika výpočtu a porovnávání koeficientu PUE, umožní provozovateli datového centra kvalifikovaně vyhodnotit jeho účinnost a zjistit trend po provedení do té doby jen domnělého zlepšení.
Ke snížení koeficientu PUE vede poměrně hodně cest. V oblasti chlazení je to například zavedení systému horkých a studených uliček, zvýšení celkové teploty v datovém sále, instalace účinnějších klimatizačních systémů apod. Princip zachování energie je však neúprosný. Dočasné potlačení jednoho problému souvisejícího s energetickou nedostatečností se záhy projeví výskytem jiného problému někde jinde. Při stávající složitosti datových center a komplexní provázanosti jednotlivých částí jejich technologické infrastruktury je naprosto nezbytné pečlivě monitorovat jakékoli změny energetické účinnosti a vyhodnocovat přínos provedených změn pro celkový výsledný stav. Právě parametr PUE je takovým indikátorem, podle kterého lze posoudit, zda se celý systém zlepšuje nebo zhoršuje.

Překážky pro PUE
Hlavním důvodem současné popularity koeficientu PUE je skutečnost, že souběžně se zvyšováním účinnosti datového centra je velmi obtížné identifikovat příležitosti vedoucí k dalším energetickým úsporám. Vzájemné relativně komplikované vztahy mezi systémy znamenají, že analýza těchto potenciálních úspor je neustále složitější a komplexnější a že je nezbytné, aby při interpretaci souvislostí nechyběl nadhled a systémové myšlení.

Se zavedením metriky PUE ale souvisí i určité potíže. Zdrojem obav jsou nejčastěji následující oblasti:

•    Strach z nového: Manažeři datových center se často bojí této metody měření energetické účinnosti, protože dopředu vědí, že výsledek, kterého se dopočítají pro jimi provozovanou infrastrukturu datového centra, bude neuspokojivý. Změny mohou bolet.
•    Nezájem: V některých organizacích je měření energetické účinnosti situováno na pomezí IT managementu a facility managementu, takže není možné jednoznačně určit, které oddělení je za dodržování cílových parametrů, jsou-li vůbec stanoveny, zodpovědné. IT oddělení tak často nemůže úspěšně měřit výkon nebo nedisponuje všemi informacemi potřebnými pro provedení vlastního výpočtu či pro interpretaci výsledků.
•    Chybná stimulace: Někdy není jasné, zda jsou plánované úspory založeny na cílevědomém zlepšování PUE. Jsou-li totiž náklady na provoz IT navázány na skutečně spotřebovanou energii, IT manažeři bývají mnohem pilnější při správném dimenzování napájení a více se zajímají i o energetickou náročnost svých zařízení. Je třeba ale poznamenat, že vysoká výkonová hustota je metou primárně pro výrobce a návrháře IT zařízení, nikoli pro provozovatele datových center.
•    Nepochopení principů: PUE představuje jednoduchou metodiku. Pro výpočet je potřeba pouze dvou čísel, přičemž výsledkem je poměr, který říká, kolik energie potřebuje datové centrum navíc pro provoz jednotkové IT zátěže. Hodnota PUE ve výši 2,0 znamená, žepro každý watt IT zařízení je nutné přivést další jeden watt pro pokrytí ztrát spojených se zajištěním nepřerušitelného napájení a pro odvod vyprodukovaného tepla.
•    Obavy o dokonalost: Řada lidí pochybuje o přijetí metriky PUE, protože všechno možná zbytečně podrobně analyzují a usilují o dokonalost sběrem dat v reálném čase.

Uspokojivá hodnota PUE 
Nejsou-li k dispozici žádná data, vychází se z obecného předpokladu, že PUE je rovno 2. U datových center se ale dnes lze setkat s mnohem širší množinou této hodnoty – ta pokročilá nabízejí PUE ve výši 1,5, ale existují i neefektivní instalace s PUE blížící se 3. Obvyklé instalace, které se v současné době považují za energeticky správně dimenzované, mají koeficient energetické účinnosti menší než 1,8.

Při používání parametru PUE a sledování investičních nákladů vynaložených na IT a non-IT infrastrukturu je možné sestavit si svůj vlastní graf. Jakmile uživatel měří PUE ve všech svých datových centrech, je schopen vzájemně porovnávat různé, kapacitně odlišné provozy. Jakmile jedno z datových center prokáže zlepšení, změnu může vyhodnotit v dalším datovém centru a potvrdit ji jako metodu nejlepší praxe pro její implementaci ve všech ostatních provozech.

To ovšem neznamená, že všechna datová centra budou provozována se stejnou hodnotou PUE. Například dvě naprosto identická datová centra v různých lokalitách mohou mít odlišnou provozní účinnost (PUE) kvůli odlišným klimatickým podmínkám či specifickým konfiguracím IT zařízení. 
  
PUE je dynamický parametr. S tím, jak se využití IT zařízení mění, rozšiřují se jejich konfigurace a kolísají parametry okolního prostředí, mění se v určitém rozsahu i koeficient energetické účinnosti PUE. Pokročilé monitorovací systémy umí automaticky sledovat odchylky od optimální hodnoty PUE a automaticky upozornit na všechny stavy mimo limit, zobrazit účinnost datového centra v procentech, teplotu klimatizovaného vzduchu na vstupu IT zařízení (°C), relativní vlhkost prostředí v datovém sále (%), teplotu rosného bodu (°C), koeficient emisí CO2 (kgCO2/kWh) a uhlíkovou stopu za 24 hodin (metrické tuny ekvivalentu CO2) atd.

Prezentace PUE
Náklady na elektrickou energii rostou rychleji než jakékoli jiné výdaje související s datovými centry. Se zaváděním systému environmentálního managementu souvisí i dobrovolné zveřejňování PUE a tzv. karbonové stopy podniků například v rámci výročních zpráv, což je všeobecně kladně hodnoceno a zvyšuje prestiž jednotlivých společností. Na mezinárodní úrovni jsou to například organizace EPA (Environmental Protection Agency), GHG (Greenhouse Gas Protocol Initiative) nebo CDP (Carbon Disclosure Project), které se v oblasti otevřenosti firem ohledně zmíněných parametrů výrazně angažují.

Závěrem

Po projednání všech technických a technologických záležitostí spojených se správou „zeleného“ datového centra se zcela zákonitě podniky opět ocitají ve víru čistě ekonomických kalkulací. Nyní však už vybaveny menší tolerancí ke kompromisům v oblasti požadované dostupnosti jejich technologické infrastruktury a s větším ekologickým nadhledem.Mají-li odvahu podívat se pravdě do očí, poznají firmy svoji energetickou náročnost. Základem pro správné a koncepční rozhodnutí je ale rozeznání aktuálního stavu. Specializovaný audit zaměřený na energetickou náročnost a zpracování energetických bilancí je tím nejúčinnějším nástrojem. Čím lépe je bilance zdokumentována, tím snáze se nalezne po všech stránkách vyvážené řešení.

Distribuované řídicí systémy, kvalitní monitoring non-IT části, monitoring procesů, stanovení eskalačních procesů, kompetencí a povinností (incident management), popis proaktivních procesů pro správu infrastruktury – školení, profylaktických prohlídek, pravidelných testů a auditů technologické infrastruktury, audity procesního řízení, pravidelné revize, hodnocení výkonů SLA apod., to vše jsou prostředky k vyšší dostupnosti datového centra. Fyzická konsolidace IT zařízení, snížení počtu míst, v nichž dochází k vývoji tepla, virtualizace serverů, outsourcing služeb CFM, výběr energeticky úsporných zařízení apod. jsou strategiemi k ochraně životního prostředí. Strategiemi znamenajícími „zelené datové centrum“.

Autor je konzultantem ve společnosti Altron.











Komentáře