Right-sizing drukt kosten

De voordelen van ‘voorgefabriceerde’ modules voor stroom en koeling zijn eenvoudig aan te wijzen. Zo zijn deze modules een stuk sneller en eenvoudiger te implementeren en nemen ze minder ruimte in beslag dan vergelijkbare elektrische en mechanische infrastructuren die op locatie in elkaar worden ‘geschroefd’. Ook is met voorgefabriceerde datacentermodules een aanzienlijke besparing op de Total Cost of Ownership te realiseren, zo blijkt uit de whitepaper ‘TCO Analysis of a Traditional Data Center vs. A Scalable, Prefabricated Data Center’ van Schneider Electric.

Van een ‘schaalbaar, voorgefabriceerd datacenter’ is volgens Schneider Electric sprake als er minimaal één samenstelling aanwezig is van subsystemen die al in de fabriek zijn geïntegreerd tot een werkend geheel. Deze pre-engineered en in de fabriek geteste samenstelling dient te zijn geleverd in een behuizing of op een metalen constructie (een ‘skid’). De definitie is in ieder geval af te leiden uit meerdere whitepapers die Schneider Electric over dit onderwerp heeft opgesteld, zoals ‘Prefabricates Power and Cooling Modules for Datacenters’ (nummer 163) en ‘Types of Prefabricated Modular Data Centers’ (nummer 165).

Afbeelding 1. CapEx-besparingen die kunnen worden gerealiseerd met een schaalbaar, voorgefabriceerd datacenter

Laatstgenoemde whitepaper kent aan datacentermodules drie verschillende functies toe: de levering van power, de levering van koeling en de levering van ruimte voor de plaatsing van de IT-apparatuur. Daarnaast zijn er nog de zogenaamde ‘all-in-ones’ die de drie functies combineren in één module. In de hier besproken whitepaper ‘TCO Analysis of a Traditional Data Center vs. A Scalable, Prefabricated Data Center’ ligt de nadruk met name op de totale kostenbesparing die kan worden gerealiseerd met modules voor stroom en/of koeling.

Traditioneel versus modulair

Om de kostenbesparing die is te realiseren met een ‘schaalbaar, voorgefabriceerd datacenter’ inzichtelijk te maken, wordt in ‘White Paper 164’ een traditioneel 5 MW-datacenter vergeleken met een modulair datacenter dat in stappen van 500 kW is uit te breiden tot een capaciteit van maximaal 5 MW. Op de dag van de opening zal de modulaire variant echter een capaciteit bieden van ‘slechts’ 1,5 MW. Voor beide fictieve datacenters – die beide staan opgesteld in de Amerikaanse staat Missouri – is de verwachting echter dat de uiteindelijke ‘load’ de 4 MW niet zal overschrijden.

Waar het traditionele datacenter gebruikmaakt van watergekoelde chillers, koeltorens en luchtbehandelingskasten die de koude lucht onder de verhoogde vloer verspreiden, maakt het modulaire datacenter gebruik van indirecte vrije koeling (ondersteund door ‘air-cooled chillers’) en ‘row cooling’ om de koude lucht zo dicht mogelijk bij de warmtebron te brengen. Een ander belangrijk verschil is dat het traditionele datacenter gebruikmaakt van niet-schaalbare ups’en die bij een volledige belasting een efficiëntie bieden van 92 procent, terwijl het modulaire datacenter is voorzien van schaalbare ups’en die bij een volledige belasting een efficiëntie bieden van 97 procent. De hogere efficiëntie leidt direct al tot een besparing op de energiekosten.

Lagere CapEx en OpEx

Het verschil in ‘Total Cost of Ownership’ voor de twee fictieve datacenters is aanzienlijk, zo blijkt uit de berekeningen van Wendy Torrel, Senior Research Analyst bij Schneider Electric. De ‘Capital Expenditures’ (CapEx) liggen voor het modulaire datacenter 27,2 procent lager dan die voor het traditionele datacenter. Bij de ‘Operational Expenditures’ (OpEx) bedraagt het verschil zelfs 31,6 procent. “Dit resulteert in een besparing op de TCO van bijna dertig procent”, zo concludeert Torrel.

Onder andere de keuze voor indirecte vrije koeling in combinatie met air-cooled chillers blijkt te zorgen voor een aanzienlijke besparing op zowel de CapEx als de OpEx. Air-cooled chillers werken weliswaar minder efficiënt dan de watergekoelde chillers die in het traditionele datacenter worden toegepast, maar door de toepassing van indirecte vrije koeling maken de chillers in het modulaire datacenter aanzienlijk minder uren. Door ervoor te zorgen dat de koude lucht maar een korte weg naar de servers hoeft af te leggen, zorgt row cooling voor een extra besparing op de energierekening. Als stroom en bekabeling bovenlangs worden aangelegd, kan bovendien de verhoogde vloer achterwege blijven wat weer scheelt in de kapitaaluitgaven.

Afbeelding 2. De OpEx-besparingen die kunnen worden gerealiseerd met een schaalbaar, voorgefabriceerd datacenter

Voorkom overcapaciteit

Verreweg het grootste deel van de besparing op de Total Cost of Ownership is echter toe te schrijven aan de geringere overcapaciteit in het modulaire datacenter. Waar de capaciteit van het modulaire datacenter in stapjes van 500 kW meegroeit met de actuele load, wordt het traditionele datacenter direct uitgelegd op een ‘worst case final load’ (in dit voorbeeld 5 MW) die vermoedelijk nooit zal worden gehaald. ‘Avoided overbuilt capacity’ is dan ook goed voor een besparing van 16,5 procent op de CapEx en een besparing van 12,4 procent op de OpEx.

Door de capaciteit modulair uitbreidbaar te maken (in de whitepaper aangeduid met ‘scaled build over time’), is ook nog eens een besparing te realiseren op de onderhoudskosten. Een uitbreiding die nog niet nodig is, wordt immers niet aangeschaft en vergt ook geen onderhoud. Daar komt bij dat de apparatuur die wel operationeel is, draait met een hogere belasting wat weer resulteert in een besparing op de energiekosten. Het traditionele 5 MW-datacenter zal aan het begin van zijn lifecycle – als de load nog minimaal is – dan ook worden geconfronteerd met een hoge PUE. “Right-sizing kan in de dagelijkse praktijk zorgen voor een vijftig procent lagere energierekening”, aldus Torrel. “Het aantrekkelijke economische voordeel van ‘right sizing’ is voor de industrie een belangrijke reden om te kiezen voor modulaire, schaalbare fysieke infrastructuuroplossingen.”

Einde aan oversizen

Omdat het uitbreiden van de capaciteit voor power en koeling extreem moeilijk is als het datacenter eenmaal in productie is, voorzien traditionele datacenterontwerpen bijna altijd in een overvloedige capaciteit, zo concludeert Torrel aan het einde van de whitepaper. “Dit leidt tot hogere kapitaaluitgaven en een chronisch inefficiënt datacenter.” Door het uitbreiden van de capaciteit eenvoudiger te maken, maken voorgefabriceerde facilitymodulen een einde aan de tendens om te ‘oversizen’.

Ferry Waterkamp is freelance journalist

Meer weten over de TCO van schaalbare, voorgefabriceerde datacenters?

Dit artikel is gebaseerd op een whitepaper geschreven door Wendy Torrel, Senior Research Analyst bij Schneider Electric. De titel van de whitepaper is ‘TCO Analysis of a Traditional Data Center vs. A Scalable, Prefabricated Data Center’. De whitepaper is te downloaden na het invullen van uw gegevens.