No artigo publicado em 16 de maio de 2018, em meu blog (https://claritytreinamentos.com.br/2018/05/16/pue-uma-metrica-de-eficiencia-do-data-center/), expliquei o conceito da métrica PUE, cobrindo sua definição, princípio de cálculo e principais finalidades. Aqui, vou elaborar mais sobre o tema, explorando detalhes sobre sua medição e cálculo.
Este meu vídeo também explica os conceito básicos da medição do PUE:
Como vimos, o PUE mostra o overhead de energia gasto em relação aos sistemas de TI. Esse overhead representa a energia gasta nos sistemas que auxiliam na contínua operação dos sistemas críticos de TI, incluindo, mas não necessariamente se limitando a:
- Energia gasta na refrigeração/ventilação dos equipamentos de TI e dos equipamentos necessários ao seu funcionamento, incluindo bombas, chillers, ventoinhas, torres de resfriamento, fancoils, evaporadoras e condensadoras
- Perdas elétricas nos equipamentos, cabos e conexões da distribuição elétrica (ex.: UPS, quadros elétricos, transformadores, geradores etc.)
- Alimentação elétrica de sistemas auxiliares necessários, como alarmes de incêndio, controle de acesso e automação
- Iluminação das salas que compõem o data center
Ao computar a energia gasta pelos sistemas de TI, deve-se considerar, para além de servidores, armazenamento e comunicações (switches e roteadores), todo o equipamento de TI suplementar, como monitores, chaveadores KVM, estações de monitoramento etc., desde que necessários à operação dos serviços críticos.
Então, um data center com PUE 1,60 significa que 60% de toda a energia por ele consumida é gasta por esses sistemas acima listados como overhead. Obviamente, quanto mais perto de 1,00, mais eficiente esses sistemas serão ao atenderem as necessidades de TI.
Mas, onde medir o consumo de TI e qual a unidade utilizada? A primeira edição do PUE descrevia somente uma relação entre picos de demanda. Ou seja, durante um período de avaliação (por exemplo, durante um mês), é anotado o pico de demanda total do data center (DEM_TOT) e o pico de demanda dos equipamentos de TI (DEM_TI), ambos medidos em kW. O PUE seria então DEM_TOT/DEM_TI. Exemplo: pico de demanda do data center durante um ano = 500 kW, pico de demanda de TI durante esse ano = 300 kW; PUE = 500/300 = 1,67.
Posteriormente, foi lançada a segunda versão do PUE, em três níveis, 1, 2 e 3. Esse novo PUE (versão 2) prefere que o cálculo seja feito com dados de consumo, em kWh, e não de demanda, como anteriormente. Então, durante o período de avaliação, é medido o consumo elétrico total do data center (CONS_TOT) e o dos equipamentos de TI (CONS_TI). O PUE é agora CONS_TOT/CONS_TI. Exemplo: consumo elétrico total do data center durante um ano = 4.500.000 kWh, consumo elétrico de TI durante esse ano = 2.600.000 kWh; PUE = 4.500.000/2.600.000 = 1,73. Esta maneira é superior à anterior, pois utiliza o consumo total, que já contabiliza todos os picos, vales e sazonalidades ocorridas durante o período.
Os três níveis do PUE versão 2 se referem ao local onde deve ser medido o consumo de TI, bem como periodicidade mínima da medição (se usada a demanda pontual):
- PUE1: nível 1; medição na saída do UPS; se medido como demanda (kW), a periodicidade deve ser mensal ou semanal
- PUE2: nível 2; medição na saída do PDU; se medido como demanda (kW), a periodicidade deve ser diária ou horária
- PUE3: nível 3; medição na tomada elétrica dos equipamentos de TI (nos racks); se medido como demanda (kW), a periodicidade deve ser de 15 minutos ou menos
Atualmente, o PUE também é definido na norma ISO/IEC 30134-2 – Power usage effectiveness (PUE).
A medição do consumo total deve ser sempre realizada na entrada do data center. Deve-se deduzir daí toda energia utilizada para outros sistemas não relacionados ao data center, se existirem.
Quanto mais perto da carga de TI for a medição, ou seja, quanto maior o nível do PUE, mais precisa será a métrica ao identificar as perdas decorrentes do overhead das instalações.
Quando a medição for realizada por consumo (kWh), é importante manter o cálculo do PUE trimestral de cada estação climática do ano, bem como o anual, de forma a ressaltar (trimestral) e a nivelar (anual) os efeitos da temperatura externa no PUE.
Como curiosidade, e a nível de ilustração, podemos consultar o PUE dos data centers da Google aqui: https://www.google.com/about/datacenters/efficiency/internal/. Ali podemos ver o gráfico dos cálculos anuais e trimestrais do PUE.
O PUE1 e o PUE2 até admitem ter suas medições de consumo realizadas de forma manual, em rondas periódicas. É relativamente fácil obter dados de consumo de TI para o PUE1, pois todos os UPS já vêm com recursos para informar os dados de fornecimento de energia. Para o PUE2, é necessária a instalação de medidores nos quadros principais de distribuição de energia ininterrupta para o data center (PDU).
O PUE3, por sua granularidade (medição em cada rack de TI), deve necessariamente ser medido de forma automática. Isso não deve ser um problema, pois para o PUE3 é necessária a utilização de “PDU inteligente de rack” em todos os racks, os quais já são naturalmente dotados de capacidade remota de monitoramento, via SNMP ou equivalente. Porém, isso torna a instalação mais cara, portanto não é uma solução viável para muitos data centers.
Se o data center adquirir outros recursos utilizados para alimentação elétrica ou refrigeração, como diesel ou gás (para geração local regular), ou água potável (para refrigeração), a energia embutida em tais insumos também deve ser contabilizada na energia total consumida pelo data center. A norma do PUE inclui fatores para a conversão dessa energia embutida em energia a ser contabilizada pelo PUE.
O PUE, em princípio, não deve ser utilizado para comparar instalações diferentes, a não ser que a metodologia de todos os locais seja compatibilizada. O PUE é bastante útil para servir de base para o próprio data center medir sua evolução com o tempo e após alterações significativas da instalação.
Mas, atenção, o PUE não mede a eficiência elétrica dos equipamentos de TI! O aumento da eficiência de TI (com o uso de técnicas de consolidação e virtualização, por exemplo) reduzirá o consumo elétrico do data center, mas, se não houver um correspondente ajuste no parque eletromecânico, o PUE poderá aumentar, mesmo que o consumo total da instalação tenha diminuído.
Por outro lado, aumentar muito a temperatura de fornecimento do ar condicionado, para a faixa “permitida” da ASHRAE, poderá proporcionar uma boa economia no gasto energético da refrigeração. Mas, dependendo da temperatura e nível de carga dos servidores, pode ser que suas ventoinhas sejam aceleradas ao máximo, para compensar esse aumento. Isso pode levar a um consumo extra que anula os ganhos com a redução da refrigeração, levando a um maior consumo do data center. Nesse caso, paradoxalmente, o PUE pode melhorar, pois o consumo das ventoinhas dos servidores é contabilizado como consumo de TI!
Ou seja, o PUE não deve ser o único recurso para acompanhar a eficiência elétrica do data center. Ele deve sempre ser acompanhado por outros indicadores, como o consumo elétrico total e índices de eficiência dos equipamentos de TI, como por exemplo o ITEU e o ITEE, também definidos na norma ISO/IEC 30134.
Seguem os links para os sites onde se pode adquirir os documentos aqui citados:
The Green Grid® – PUE: https://www.thegreengrid.org/en/resources/library-and-tools/20-PUE%3A-A-Comprehensive-Examination-of-the-Metric
Norma ISO/IEC 30134-2:2016: https://www.iso.org/standard/63451.html
A medição do PUE é apenas um dos itens avaliados para a obtenção do único selo de eficiência energética para data centers, o CEEDA. Mais informações, aqui: http://www.ceedacert.com/
O cálculo do PUE é abordado nos cursos DCDA e EnergyPro, do DCProfessional. Mais informações, aqui: https://www.br.dcpro.training/
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Até a próxima!
Marcelo Barboza, RCDD, DCDC, ATS, DCS Design, Assessor CEEDA
Clarity Treinamentos
[email protected]
Sobre o autor
Marcelo Barboza, instrutor da área de cabeamento estruturado desde 2001, formado pelo Mackenzie, possui mais de 30 anos de experiência em TI, membro de comissões de estudos sobre cabeamento estruturado e data center da ABNT, certificado pela BICSI (RCDD, DCDC), Uptime Institute (ATS) e DCPro (Data Center Specialist – Design). Instrutor autorizado para cursos selecionados da DCProfessional, Fluke Networks, Panduit e Clarity Treinamentos. Assessor para o selo de eficiência para data centers – CEEDA.
Excelente texto, Marcelo!
Exemplos e informações bem esclarecedores!
Obrigado, mais uma vez
Parabéns Marcelo! Como sempre um texto claro e objetivo.