IEC 30134 reddingsboei voor PUE? 

Wordt PUE door de introductie van nieuwe normen een nuttige meeteenheid voor de energie-efficiëntie van datacenters? Of heeft het misbruik ervan om marketingclaims te ondersteunen haar reputatie onherstelbaar beschadigd? Janne Paananen, Technology Manager, Large Systems Group, Eaton, laat als expert zijn licht schijnen op deze belangrijke kwestie. 

In 2006 ontwikkelde en introduceerde het Green Grid-consortium Power Usage Effectiveness (PUE) als nuttige en gemakkelijk te begrijpen meeteenheid voor de energie-efficiëntie van datacenters. PUE zou worden gebruikt als stimulans voor meer energie-efficiëntie, aangezien het ervoor zorgt dat de doeltreffendheid van verbeteringen snel en gemakkelijk kan worden gekwantificeerd. PUE bleek erg succesvol te zijn in het bereiken van dit doel. Sinds haar introductie is de typische energie-efficiëntie van nieuwe datacenters aanzienlijk verbeterd.

PUE is in wezen niet meer dan een eenvoudige verhouding van de totale energie gebruikt door een datacenter ten opzichte van de energie gebruikt door zijn IT-functies. Dankzij deze eenvoud is PUE zo'n populaire meeteenheid. Toch klopt het plaatje niet helemaal: maar al te vaak konden overenthousiaste marketingclaims misbruik maken van haar zwakke punten. Dit heeft het vertrouwen in PUE ondermijnd. Veel IT-professionals vinden dan ook dat de meeteenheid in diskrediet is gebracht en onbetrouwbaar is. Dat is erg jammer, omdat PUE bij correcte toepassing een erg nuttige tool kan zijn.

Design-PUE

PUE kon worden misbruikt omdat er tot nu toe geen procedures voor meten en berekenen werden gedefinieerd. Zo konden bedrijven kiezen om de PUE in optimale condities te bepalen, dit wordt vaak een ‘design-PUE’ genoemd. In feite wijken die condities af van de normale werking van een specifiek datacenter. 

Janne Paananen

Gelukkig komt er nu een nieuwe norm: IEC 30134-2. Deze werd specifiek ontwikkeld om de betrouwbaarheid van PUE te verhogen door exact aan te geven hoe men moet meten en welke informatie bij de metingen moet worden gevoegd.

Deze norm maakt duidelijk dat een waarde beschreven als PUE gebaseerd moet zijn op metingen uitgevoerd over een heel jaar. Op die manier kunnen seizoenseffecten geen rol spelen. Het is toegestaan om PUE over een kortere periode vast te stellen, maar de resultaten moeten dan als iPUE ("interim PUE") worden aangeduid. iPUE is vooral bedoeld om de energie-efficiëntie van een datacenter te vergelijken met de designwaarde zonder een heel jaar te hoeven wachten. Het is ook een relatief snelle indicatie van de doeltreffendheid van maatregelen genomen om de energie-efficiëntie in een bestaand datacenter te vergroten.

Drie categorieën

IEC 30134-2 introduceert ook een belangrijke verfijning door drie PUE-categorieën te definiëren. Categorie 1 (PUE₁) voorziet een basisresolutieniveau van energieprestatiedata, categorie 2 (PUE₂) voorziet in een gemiddeld resolutieniveau en categorie 3 (PUE₃) voorziet in een geavanceerd resolutieniveau.

Voor alle categorieën wordt de inkomende energie gemeten bij de ingang van de nutsdiensten die de elektrische en mechanische uitrusting in het datacenter voedt. De It-belasting wordt, afhankelijk van de categorie, echter gemeten op verschillende locaties.

De belangrijkste praktische implicatie van het categoriesysteem is dat de metingen van het energieverbruik nauwkeuriger worden naarmate de categorie hoger wordt. De metingen worden namelijk dichter bij de apparaten die energie verbruiken genomen.

Leveranciers en operatoren van datacenters mogen niet volledig vrij kiezen welke PUE-categorie ze gebruiken. Hoe lager de gerapporteerde PUE-waarde, hoe hoger de PUE-categorie moet zijn: de datacenters ontworpen voor optimale infrastructuurefficiëntie en de laagste PUE moeten ook accuratere meetsystemen krijgen om de claims te bewijzen.

Informatie

De norm eist ook dat openbaar gemaakte PUE-waarden vergezeld worden van informatie, zoals de meetcategorie, de einddatum van de meting, het nauwkeurigheidsniveau van de meting, de installatiegrootte en gegevens over externe omgevingscondities, zoals minimum- en maximumtemperaturen en gemiddelde temperaturen. De norm definieert niet alleen de berekening van PUE-waarden, maar geeft ook richtlijnen over het gebruik ervan. In het bijzonder waarschuwt zij voor rechtstreekse numerieke vergelijkingen tussen datacenters.

Waarschijnlijk duurt het een hele tijd voordat de implementatie van IEC 30134-2 ervoor zorgt dat PUE haar reputatie als betrouwbare meeteenheid terugkrijgt, en dit is alleen maar mogelijk als IT-professionals zich bewust zijn van de inherente beperkingen van het PUE-concept.

Zo is het bijvoorbeeld niet altijd een goed idee om te streven naar een zo laag mogelijke PUE, omdat dit kan leiden tot overoptimalisatie van een specifiek aspect van de werking van het datacenter, zonder dat men het hele plaatje ziet. Deze situatie komt verrassend vaak voor en is dikwijls het resultaat van "niet het hele plaatje zien" en slechte communicatie tussen de teams die instaan voor de verschillende delen van het project.

Het is ook van essentieel belang dat, ondanks haar nut, PUE geen onfeilbare maatstaf is voor energie-efficiëntie, zelfs wanneer metingen en berekeningen foutloos zijn uitgevoerd. Sommige maatregelen die de algemene energie-efficiëntie verhogen, kunnen de PUE zelfs slechter maken. Een IT-team van een datacenter kan bijvoorbeeld servers consolideren en de prestaties van het IT-systeem optimaliseren, wat leidt tot grote besparingen in het energieverbruik. De PUE-waarde, één van de belangrijkste KPI's, stijgt echter.

Een datacenter installeerde een warmtepomp, zodat de overtollige warmte uit zijn serverruimtes kon worden aangewend om woningen in de buurt te verwarmen. Een maatregel die er voor zorgde dat de energie-efficiëntie steeg, aangezien afvalwarmte niet meer verloren ging. De PUE verslechterde echter na installatie van de pompen, omdat er extra energie nodig was om deze aan te drijven.

Algemene energie-efficiëntie verbeteren

Deze twee eenvoudige voorbeelden maken duidelijk dat een datacenter en zijn energie-efficiëntie als één systeem moeten worden beschouwd om alle gevolgen te begrijpen die acties toegepast op het ontwerp kunnen hebben. Het doel moet zijn: de algemene energie-efficiëntie te verbeteren en een goed niveau van energie-efficiëntie behouden bij diverse belasting, en niet alleen bij optimale ontwerpcondities.

Kan men meer doen om het nut en de afhankelijkheid van PUE te verhogen? Wellicht wel, maar er is een punt waarbij de kosten en het ongemak van het toevoegen van complexiteit zwaarder wegen dan het doel: het werken met een eenvoudige, relatief gemakkelijk te meten en te begrijpen meeteenheid.

Zo wordt bijvoorbeeld gesuggereerd dat opgelegde voorschriften, mogelijk aangevuld met externe audits, PUE als meeteenheid betrouwbaarder zouden maken. In principe een redelijke suggestie, maar ze roept wel de vraag op wie de audits oplegt en uitvoert en wie ze gaat betalen.

PUE zal altijd een verleidelijke maatregel zijn, omdat mensen zoeken naar een manier om complexe problemen, zoals het evalueren van de energie-efficiëntie van een datacenter, te vereenvoudigen. Daarom is het goed nieuws voor de IT-wereld dat IEC 30134-2 wellicht een beginpunt is om de reputatie van PUE te herstellen. De beperkingen van deze waardevolle meeteenheid moeten, zoals besproken in dit artikel, in het achterhoofd worden gehouden. Om echt werk te maken van een betrouwbare meeteenheid voor de energie-efficiëntie van datacenters is het met name belangrijk om het volledige plaatje te zien en niet blind te staren op één enkele meeteenheid, hoe verleidelijk dat ook mag zijn.

Janne Paananen, Technology Manager, Large Systems Group, Eaton