El auge de los centros de datos que ofrecen soluciones a las innovaciones tecnológicas cada vez más eficientes y necesarias para el uso diario de particulares y empresas (edge computing, colocation, IoT, etc.) está provocando un giro exponencial en el consumo energético a lo largo y ancho del globo.
Estas instalaciones, que ya a día de hoy se cuentan por millones (teniendo en cuenta que ya solamente los centros de datos de hiperescala son más de 500, como vimos recientemente en una publicación de Synergy Research Group y sobre el cual ya hablamos en dcd.media hace algunas semanas), obligan a las administraciones locales y nacionales a crear planes energéticos dedicados exclusivamente para dar soluciones energéticas de gran potencia para las mismas, llegando incluso a adaptar las leyes y resoluciones judiciales para conseguir contratos de estas compañías tecnológicas.
Energía y los Centros de Datos
Imagínese la cantidad de electricidad que necesita un único centro de datos para ser alimentado las 24 horas del día, los 7 días de la semana, y los 365 días del año sin excepción. Ahora multiplícalo por los cientos de miles de centros de datos que hay repartidos por todo el mundo. Súmele a ello la energía necesaria para mantener en pleno funcionamiento y sin interrupciones los sistemas de refrigeración tan necesarios para evitar que se produzcan daños catastróficos provocados por el calor, y el resto de elementos que precisan de electricidad como en cualquier tipo de edificación (salas de control, enchufes de uso cotidiano, iluminación,etc…).
Alrededor del 5% del consumo global de energía proviene de productos electrónicos, este número se proyecta a un 40% en 2030, excepto avances importantes en el consumo de energía de los productos electrónicos.
El sector de las tecnologías de la información y comunicación (ICT) predice que para 2025 usarán el 20% de la electricidad global y emitirán el 5,5% de todas las emisiones de carbono, que podrían llegar al 14% en 2040, por los dispositivos conectados a internet, fotos en alta resolución, emails, vídeos en streaming, teléfonos móviles, etc.
Además se prevé que el consumo global de energía se triplique en los próximos 5 años.
Los centros de datos hoy consumen más del 2% de toda la electricidad global, y también tendrá un crecimiento exponencial. Con la tasa de crecimiento actual, los centros de datos podrían consumir el seis por ciento de la energía mundial para 2025.
De un artículo publicado en enero de 2016, los centros de datos consumieron 416,2 teravatios de electricidad a nivel mundial. El profesor Ian Bitterlin, el principal experto en energía de centros de datos de Gran Bretaña, declaró en 2016 que la cantidad de energía utilizada por los centros de datos se duplica cada cuatro años. El hardware alojado en los centros de datos es cada vez más eficiente energéticamente y los avances tecnológicos han aumentado considerablemente la capacidad de almacenamiento de datos.
A pesar de los avances tecnológicos, el consumo de energía del centro de datos global se triplicará en la próxima década, alcanzando aproximadamente 1,246 teravatios hora. A partir de hoy, aproximadamente el 65% de la energía del centro de datos global se produce mediante la quema de combustibles fósiles y, dentro de los próximos 10 años, se espera que los centros de datos representen aproximadamente el 10% de todas las emisiones de carbono globales.
Eficiencia Energética de los Centros de Datos
Las tendencias recientes indican que el consumo de energía del centro de datos y el uso de la energía generada por la quema de combustibles fósiles continuará aumentando. Sin embargo, varias compañías de tecnología global de gran tamaño han comenzado a abrir centros de datos con energía neutral en carbono. Las micro redes, la generación de energía in situ y los avances en las energías renovables también están dando pasos importantes en el mercado global de centros de datos.
Actualmente, hay aproximadamente 8 millones de centros de datos en todo el mundo, con un estimado del 65% de estos centros de datos que utilizan la energía generada por la quema de combustibles fósiles. Los expertos de la industria creen que tomará varios años limpiar o retirar los centros de datos antiguos menos eficientes, con énfasis en la computación perimetral, los centros de datos de hiperescala y los proveedores de ubicación conjunta. El costo y la confiabilidad de la energía de calidad continuarán impulsando la demanda y la elección.
Los centros de datos están pasando de manera acelerada por situaciones similares ya que se han empezado a aplicar modos de eficiencia y ahorro energético desde el inicio de la presente década. Queda mucho por hacer pero el pistoletazo de salida ya está dado y el camino a seguir y las herramientas y tecnología ya están disponibles.
La eficiencia energética es, por tanto, un desafío para los gestores de los centros de datos. Precisamente, este es uno de los resultados de un informe que se ha elaborado desde DCD, donde se han entrevistado a 1.314 personas de países de América Latina como Argentina, Brasil, Chile, Colombia, México, Perú, entre otros. Una de las principales conclusiones de esta investigación ha sido que el consumo de energía en estos momentos en los centros de datos dependerá de la región donde nos encontremos, pero, sin lugar a dudas, está superando los 5 KW por gabinete que teníamos como estándar en la última década, para situarlo en 2 o 3 veces más e, incluso, llegar a los 20 KW por gabinete no será poco frecuente en los próximos años.
Simplemente con ver el consumo de los nuevos equipos de TI disponibilizados por la industria en los últimos 5 años nos marca la tendencia de consumo que tendremos.
La Efectividad del Uso de la Energía o PUE
La Efectividad de uso de energía, o PUE (Power Usage Effectiveness) es un término muy utilizado en la industria de los centros de datos. Este hace referencia a la relación entre la energía total que ingresa a un centro de datos y la energía utilizada por los equipos de TI dentro del centro de datos (refrigeración, calefacción, ventilación, conversión y distribución de energía, iluminación, enchufes de servicios públicos).
Obviamente, la relación PUE puede variar de 1.0 a infinito. Sin embargo un PUE ideal sería de 1.0, lo que significa un 100% de eficiencia (es decir, toda la energía consumida se usa solo en equipos de TI, no se pierde distribución de energía), pero es casi imposible de lograr.
Los gigantes de la industria como Google y Microsoft están creando centros de datos para PUE de 1,2 o superior. Pero son líderes en la industria. Según la investigación del Uptime Institute, un centro de datos promedio de EE.UU tiene un PUE de 2,5. Sin embargo, también es común encontrar servidores con un PUE de 3,3 y superior. Esto significa que solo 1/3 de toda la energía consumida por los centros de datos es utilizada por los equipos de TI y 2/3 de esa energía se desperdicia.
¿Qué dice Europa sobre la Eficiencia Energética?
La Directiva del Parlamento y la comisión europea definen la eficiencia energética como “la relación entre la producción de un rendimiento, servicio, bien o energía, y el gasto de energía”, y establece una serie de puntos entre las más de 75 páginas de la Directiva 2019/944 entre los cuales podemos destacar los siguientes:
- Los Estados miembros deben fomentar la modernización de las redes de distribución, por ejemplo, mediante la introducción de redes inteligentes que se construirán de modo que promuevan la generación descentralizada y la eficiencia energética.
- Los gestores de la red de distribución serán responsables de garantizar que la red esté en condiciones de satisfacer a largo plazo las solicitudes razonables en materia de distribución de electricidad, y de explotar, mantener y desarrollar, en condiciones económicamente aceptables, una red de distribución de electricidad segura, fiable y eficaz en su zona, teniendo debidamente en cuenta el medio ambiente y la eficiencia energética.
- Los Estados miembros podrán imponer a las empresas eléctricas, en aras del interés económico general, obligaciones de servicio público que podrán referirse a la seguridad, incluida la seguridad del suministro, a la regularidad, a la calidad y al precio de los suministros, así como a la protección del medio ambiente, incluidas la eficiencia energética, la energía procedente de fuentes renovables y la protección del clima. Estas obligaciones de servicio público deberán definirse claramente, ser transparentes, no discriminatorias y controlables, y garantizar a las empresas eléctricas de la Unión el acceso, en igualdad de condiciones, a los consumidores nacionales.
- Con el fin de fomentar la eficiencia energética y capacitar a los clientes finales, los Estados miembros o, cuando un Estado miembro así lo haya dispuesto, la autoridad reguladora recomendarán firmemente que las empresas de electricidad y otros participantes en el mercado optimicen el uso de la electricidad, entre otras cosas, ofreciendo servicios de gestión de la energía, desarrollando fórmulas de precios innovadoras e introduciendo sistemas de medición inteligentes que sean interoperables, en particular con sistemas de gestión de la energía del consumidor y redes inteligentes, de conformidad con la normativa aplicable de la Unión en materia de protección de datos.
¿Cómo Puede un Centro de Datos ser más Eficiente?
Ahorrar energía es más sencillo de lo que muchos propietarios de compañías de TI pueden suponer:
- Reducir la carga de equipos informáticos: Ahorrar 1 vatio a nivel de servidor se transformará en casi 3 vatios de ahorro total en un centro de datos debido a un menor consumo de energía. Esa estrategia de reducir la carga incluye la compra de equipos de eficiencia energética, la eliminación de servidores que no se utilizan y la llamada "virtualización" de servidores.
- Gestión del flujo de aire: Esta estrategia significa entregar flujo de aire frío desde las unidades de acondicionamiento hasta donde más se necesita, específicamente a los frentes de los servidores, así como eliminar el flujo de aire caliente de la parte posterior de los servidores de la manera más eficiente posible.
- Temperatura ambiental y nivel de humedad: Como ya se mencionó anteriormente, la temperatura y el microclima, donde se encuentra el servidor, son un factor importante que influye en la eficacia del uso de energía. Cuanto más fresco es el lugar, menos energía se consume para el enfriamiento.
- Mejorar el sistema de enfriamiento: Utilice los sistemas de "free cooling" siempre que sea posible. Además, usar el aire acondicionado para un lugar completo es mucho menos efectivo para prevenir el sobrecalentamiento de un centro de datos en comparación con el enfriamiento modular local. La ubicación de un centro de datos también es esencial. Es mejor asignar los módulos de acuerdo con su densidad de potencia y carga presupuestada.
- Usar alternativas a los sistemas tradicionales de enfriamiento.
Los ingenieros aprovechan todas las oportunidades para reducir el consumo de energía de los centros de datos. Teniendo en cuenta la relevancia de esa tarea, la solución irregular de software y hardware, centrada en el consumo de energía en el marco de la eficacia de los centros de datos, se generalizará. Algunos de ellos probablemente se originarán en la confluencia de varias tecnologías.
Más pronto que tarde, los sistemas de inteligencia artificial serán capaces de administrar varias fuentes de energía para encontrar el escenario óptimo para el suministro del centro de datos. Dichas soluciones ayudarán a los operadores de centros de datos a implementar prácticas más eficientes, así como a ahorrar en facturas de electricidad.
Certificación de Eficiencia Energética para Data Centers (CEEDA)
En DCD promovemos las mejores prácticas en eficiencia energética para los centros de datos, y, desde el año 2010, otorgamos premios en nuestros Awards a los DC comprometidos con la eficiencia de los centros de datos para el mantenimiento y mejora continua del consumo energético en las instalaciones, de modo que otros tomen las referencias positivas en este aspecto.
CEEDA proporciona una evaluación auditada y certificada de la implementación de las mejores prácticas en eficiencia energética dentro de un data center. Brinda un plan de acción operativo y de despliegue con el fin de mejorar aún más el rendimiento, permite que las organizaciones comparen el rendimiento de sus instalaciones en materia de eficiencia energética y que demuestren públicamente su liderazgo en la eficiencia energética del centro de datos.
El trabajo por parte de CEEDA para otorgar la certificación dura dos años y consiste en una evaluación inicial completa y una segunda evaluación un año después. La evaluación inicial proporciona un análisis detallado de la implementación de un conjunto de mejores prácticas en eficiencia energética en la gestión mecánica y eléctrica (M&E), en gestión de las tecnologías de la información (TI) y en la gestión operativa. La segunda evaluación permite analizar el impacto de la eficiencia energética del plan de acción, el despliegue de las infraestructuras nuevas y de los nuevos servicios ofrecidos. También permite transferir al cliente los conocimientos prácticos sobre los últimos avances en materia de eficiencia energética a nivel mundial.
¿Por qué la Eficiencia Energética debe ser una Prioridad para los Responsables de Data Center?
Al analizar el impacto climático de un centro de datos, debemos considerar el uso de recursos y la eficiencia energética y, por supuesto, el uso de diferentes fuentes de energía para reducir el impacto climático en el planeta. Brasil, un ejemplo de una matriz de energía limpia gracias a las represas hidroeléctricas, tiende a mejorar aún más este modelo.
Durante el evento DCD>Brasil 2019, José Luiz de Martini, socio gerente de SS Generative Engineering; Bruno Pagliaricci, Director de Ingeniería e Infraestructura de Odata; Marcelo Tadeu, Gerente de Ingeniería en Sotreq y Tiago Henrique Gonçalves, Director de Planificación de Everest Energy Trading participaron en una mesa redonda en donde el principal protagonista de los desafíos y oportunidades de la energía del centro de datos ha sido la eficiencia energética y el uso de energías renovables.
De Martini afirma que, analizando las condiciones de contratación del suministro, las energías renovables son, de hecho, importantes porque generan la posibilidad de contratar centros de datos pequeños y medianos (demanda <3000 kW). Para las unidades con una demanda superior a 3000 kW, el mercado ya ofrece buenas condiciones para la contratación en el mercado libre, lo que permite una reducción de los costos de energía de hasta un 25%.
Pagliaricci considera que las energías renovables son un desafío para el mundo, y uno que debería expandirse como una forma de minimizar el impacto de la humanidad en el planeta. Bruno considera que las políticas de simplificación de tarifas y reducción de costos son fundamentales para los centros de datos de la región y cree que hay avances significativos en el sector eólico y, más recientemente, en la energía solar. Concluye que estimular y desbloquear políticas de inversión en estas industrias traerá avances a los centros de datos y sus usuarios.
Aún en este tema, Tiago Gonçalves cree que las energías renovables son importantes para la sociedad en general en términos de sostenibilidad. A corto plazo, el problema tecnológico y la intermitencia de esta fuente son los desafíos iniciales. En el mediano y largo plazo, los problemas como los subsidios, los precios y la estabilidad regulatoria deben resolverse, concluye.
A modo de conclusión, no queríamos dejar pasar la oportunidad de compartir con usted una entrevista muy interesante que se le hizo a a Kevin Kent, Data Center Operations Manager, The Ohio State University Wexner Medical Center, sobre la eficiencia energética de los Centros de Datos y cuáles son las estrategias a la hora de diseñar un nuevo Data Center, en DCD>España