Desde que fue propuesto por primera vez por Christian Belady y Chris Malone y promovido por Green Grid en 2006, la efectividad del uso de energía (PUE) se ha convertido en la métrica de facto con la que se mide la eficiencia energética de los centros de datos.
Es fácil de calcular (una relación entre la energía total de la instalación y la energía consumida por la carga de TI) y proporciona una métrica única simple que puede ser ampliamente entendida por personas sin conocimientos técnicos.
Pero a medida que las instalaciones líderes se mueven a PUE por debajo de 1.1 y más empresas buscan lograr el estado de neutralidad en carbono, es hora de preguntar; ¿Deberíamos pasar del PUE? Y si es así, ¿a qué?
PUE: víctima de su propio éxito
En un mundo perfecto, el PUE sería de 1; cada kilovatio de energía que ingresa al centro de datos se usaría solo para alimentar el hardware de TI. Y aunque es probable que un 1 perfecto sea imposible, poder medir rápida y fácilmente el uso de energía ha impulsado mejoras.
El Uptime Institute dice que el promedio de la industria para PUE ha caído de alrededor de 2,5 en 2007 a alrededor de 1,5 en la actualidad. Pero incluso Uptime ha dicho que la métrica se ve "oxidada" después de tanto tiempo.
“PUE ha sido una de las métricas más populares, fáciles de entender y, por lo tanto, más utilizadas desde que se publicó el estándar Green Grid en 2016 bajo ISO/IEC 30134-2:2016”, dice Gérard Thibault, CTO, Kao Data. “Creo que su simplicidad ha sido clave y, en muchos aspectos, los clientes la utilizan como una métrica para evaluar si se les cobra de manera rentable por la energía que consume su TI y qué tan sostenibles son”.
“En una industria que es un tanto compleja, los clientes aceptan el PUE como un indicador claro de la eficiencia energética, y se vincula de manera inextricable con las credenciales de sustentabilidad”.
Sin embargo, después de más de una década, PUE podría estar comenzando a convertirse en víctima de su propio éxito, argumenta Malcolm Howe, socio de la firma de ingeniería Cundall, cuyos clientes de centros de datos incluyen a Facebook.
“PUE ha sido una herramienta inmensamente beneficiosa para la industria. Y bajo la apariencia de la función para la que se diseñó originalmente, ha impulsado mejoras muy significativas en la eficiencia energética en los centros de datos”, dice.
"La gente puede entenderlo fácilmente en un nivel muy superficial, pero tiene muchas cosas mal cuando estás debajo de la superficie".
Las limitaciones de PUE
A medida que nos acercamos a los límites de lo que puede lograr el enfriamiento convencional y los propietarios y operadores de centros de datos miran hacia la neutralidad de carbono o incluso la negatividad, PUE comienza a perder su valor como métrica.
Algunos de los centros de datos más eficientes están comenzando a lograr PUE de 1.1 o menos; el centro de datos Boden Type financiado por la UE en Suecia ha registrado un PUE de 1,018 , mientras que Huawei afirma que su producto de centro de datos modular tiene un PUE anual de 1,111. Google dice que sus grandes instalaciones promedian 1,1 a nivel mundial, pero pueden ser tan bajas como 1,07.
A medida que las instalaciones se vuelven más eficientes, medir las mejoras con PUE se vuelve más difícil y las ganancias se vuelven cada vez más incrementales.
“Ahora estamos en PUE de 1.0 o lo que sea; necesitamos métodos de medición más precisos”, dice Howe. “Estamos enfocados en tratar de lograr estos objetivos de sustentabilidad y cero neto, y lo estamos haciendo con una herramienta que es un instrumento contundente; estamos usando una métrica que realmente no captura el impacto de lo que está pasando”.
Un ejemplo de su franqueza es que PUE no captura lo que sucede a nivel de rack. La alimentación de TI al rack puede alimentar el SAI a nivel del rack o los ventiladores integrados; energía que podría y probablemente debería agregarse a la hoja de débito, pero no lo es.
Howe señala que en un rack convencional enfriado por aire, hasta el 10 por ciento de la energía entregada al equipo de TI es consumida por los ventiladores de enfriamiento del servidor y la fuente de alimentación. Algunas empresas pueden hacer que su PUE se vea mejor de esta manera en lo que él describe como "contabilidad creativa".
“No todo ese poder se está utilizando realmente para TI. Y creo que mucha gente pierde de vista eso”, dice. “Muchos operadores de modelos colocan UPS a nivel de rack; inmediatamente pueden hacer que su PUE se vea mejor al cambiar la carga del UPS de la energía de la infraestructura y ponerla en la energía de TI. Simplemente lo estás moviendo de un lado a otro de la línea, en realidad no has cambiado el rendimiento”.
PUE una métrica de marketing
Howe también señala que la simplicidad y el uso generalizado de PUE en toda la industria han llevado a que se utilice tanto como un arma de ventaja competitiva como una métrica de mejora interna.
“Con el tiempo se ha aprovechado como una herramienta de marketing”, dice. “Los operadores lo están utilizando para atraer clientes, y los clientes están de acuerdo con eso y brindan estándares mínimos de PUE en las RFP”.
Muchos operadores promocionarán felizmente el PUE de sus últimas instalaciones y lo utilizarán como un señuelo para los clientes conscientes de la sostenibilidad.
“El PUE nunca tuvo la intención real de eso, siempre fue una métrica de mejora”, dice que los operadores deberían “medir el PUE, implementar cambios y luego medirlo nuevamente para evaluar la efectividad.
“Ha adquirido una importancia y un perfil dentro de la industria que nunca se pretendía, para el cual no es realmente adecuado”.
Refrigeración líquida y PUE
A medida que alcanzamos el límite de la refrigeración por aire, la refrigeración líquida se está convirtiendo en una alternativa cada vez más popular y factible. Pero a medida que aumenta la adopción, disminuye la utilidad del PUE como criterio.
“Incluso si tuviera un motor de ventilador perfectamente eficiente, consumirá energía”, dice Howe. “Llegamos al límite de lo que se puede lograr dentro de la física, de lo que hemos estado haciendo con el enfriamiento por aire”.
En un artículo de opinión para DCD, la analista de investigación del Uptime Institute, Jacqueline Davis, advirtió recientemente que las técnicas como la refrigeración líquida directa (DLC) cambian profundamente el perfil del consumo de energía del centro de datos y "socavan gravemente" el PUE como herramienta de evaluación comparativa e incluso "eventualmente deletrea su obsolescencia” como una métrica de eficiencia.
“Si bien la tecnología DLC ha sido una tecnología de nicho establecida durante décadas, algunos en el sector del centro de datos piensan que está a punto de ser más utilizada”, dijo. "DLC remodela la composición del consumo de energía de las instalaciones y la infraestructura de TI más allá de simplemente reducir el PUE calculado hasta cerca del límite absoluto".
Davis señaló que la mayoría de las implementaciones de DLC logran un PUE parcial de 1,02 a 1,03 al reducir la potencia de la instalación. Pero también reducen la demanda de energía dentro del rack al eliminar los ventiladores, un movimiento que reduce el desperdicio de energía, pero que en realidad también empeora el PUE.
“PUE, en su forma actual, puede estar llegando al final de su utilidad”, agregó. “La ausencia potencial de una métrica de PUE útil representaría una discontinuidad de la tendencia histórica. Además, vaciaría la evaluación comparativa competitiva: todos los centros de datos de DLC serán muy eficientes, con diferencias de energía inmateriales”.
“El seguimiento de la utilización de TI y un enfoque general más granular para monitorear el consumo de energía de las cargas de trabajo podrían cuantificar las ganancias de eficiencia mucho mejor que cualquier versión futura de PUE”.
TUE: ¿el nuevo PUE o una métrica entre muchas?
¿Hay un reemplazo listo para usar que tenga la simplicidad de PUE, pero que pueda proporcionar una mejor imagen?
Howe dice que la eficacia del uso de energía total (TUE) puede ser una métrica más efectiva para calcular el rendimiento energético general de un centro de datos. TUE se calcula a través de la efectividad del uso de energía de TI (ITUE) x PUE. ITUE tiene en cuenta el impacto de los componentes auxiliares a nivel de rack, como los ventiladores de refrigeración del servidor, las unidades de fuente de alimentación y los reguladores de voltaje. TUE se obtiene multiplicando ITUE (un valor específico del servidor) con PUE (un valor de infraestructura del centro de datos).
“ITUE es como un PUE a nivel de rack y aborda lo que está sucediendo de una manera que el PUE por sí solo no lo hace. Está diciendo que esta es la cantidad de energía que va al rack; y esta es la cantidad de esa energía que en realidad va a los componentes electrónicos”, dice.
“Te está dando una comprensión mucho más precisa de lo que está pasando en ese nivel; es decir, tiene algunos ventiladores de servidor dando vueltas o tiene algunas bombas dieléctricas, o tiene algo más que puede ser completamente pasivo”.
TUE y ITUE no son nuevos; El Dr. Michael Patterson (Intel Corp.) y el Grupo de Trabajo HPC de Eficiencia Energética (EEHPC WG) propusieron las dos métricas alternativas hace aproximadamente una década.
En comparación con PUE, la adopción de TUE ha sido lenta. Las ecuaciones no son mucho más difíciles de calcular, pero TUE requiere una mayor comprensión del hardware de TI en el lugar, y eso es algo en lo que muchos operadores de color no tendrán mucha visibilidad.
Howe dice que Cundall está comenzando a tener conversaciones sobre TUE y pasar de PUE con sus clientes, en parte porque busca garantizar que todos sus proyectos se dirijan hacia cero emisiones netas de carbono, pero también porque los clientes buscan alcanzar sus propios objetivos de sostenibilidad.
A medida que más empresas buscan implementar refrigeración líquida, que lleva la eficiencia más allá de PUE, más empresas pueden optar por TUE como una forma de ilustrar mejor sus credenciales de sostenibilidad en medio de un panorama en el que la mayoría de las instalaciones operan en PUE en los bajos 1.1s.
PUE Y TUE; solo partes de una imagen de sostenibilidad más amplia
Si bien TUE puede proporcionar una visión más granular de la eficiencia energética, aun así sigue siendo solo una parte del paquete total de sostenibilidad. No existe una métrica para capturar la imagen completa del impacto de sostenibilidad de un centro de datos.
Muchos de los grandes operadores ahora compensan su uso de energía con créditos de energía y acuerdos de compra de energía para garantizar que sus operaciones estén alimentadas directamente por energía renovable, o al menos combinadas con energía equivalente que contribuye a las redes locales.
Yendo más allá, Google y otros como Aligned y T5 están comenzando a lanzar herramientas que pueden mostrar un desglose más granular del uso de energía por instalación, mostrando una imagen más precisa del uso de energía renovable hora por hora.
Las empresas promocionan cada vez más su Eficacia del uso del agua (WUE), una relación que divide el uso anual de agua del sitio en litros por el uso de energía del equipo de TI en kilovatios-hora (KwH), para ilustrar la poca agua que usan sus instalaciones.
La Efectividad del Uso de Carbono (CUE) tiene como objetivo medir las emisiones de CO2 producidas por el centro de datos y el consumo de energía de los equipos de TI.
Schneider Electric publicó recientemente un documento marco diseñado para ayudar a las empresas de centros de datos a informar sobre su impacto ambiental y evaluar su progreso hacia la sostenibilidad. El documento va más allá del enfoque normal de la industria en PUE y establece cinco áreas para trabajar en 23 métricas.
“Los informes de sustentabilidad ambiental son un enfoque cada vez mayor para muchos operadores de centros de datos”, dijo Pankaj Sharma, vicepresidente ejecutivo de la división de energía segura de Schneider, a DCD en ese momento. "Sin embargo, la industria carece de un enfoque estandarizado para implementar, medir e informar sobre el impacto ambiental."
Entre esas 23 métricas, Schneider incluye las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) (en los Alcances 1, 2 y 3); uso del agua, tanto en el sitio como en la cadena de suministro; material de desecho de los sitios del centro de datos generado, vertido y desviado; e incluso la abundancia de especies para medir la biodiversidad en las tierras circundantes.
En 2020, la Swiss Datacenter Efficiency Association lanzó la etiqueta SDEA, cuyo objetivo es calificar la eficiencia y el impacto climático de una instalación de forma integral; teniendo en cuenta no solo el PUE sino también la utilización de la infraestructura y las capacidades generales de reciclaje de energía del sitio.
A pesar de la competencia de los jóvenes advenedizos, PUE sigue siendo aparentemente el perro principal de las métricas de sostenibilidad por ahora.
“En Harlow, operamos a niveles de eficiencia líderes en la industria y usamos PUE para ayudarnos a monitorear, medir y optimizar las huellas energéticas de nuestros clientes”, dice Thibault de Kao.
"Conocemos ITUE y TUE, pero creemos que PUE aún ofrece a nuestra industria una métrica ampliamente adoptada que pueden usar los centros de datos nuevos y heredados para comprender sus requisitos de energía, optimizar sus entornos ITE y reducir el desperdicio".
“Se podría decir que nuestra industria se ha centrado demasiado en PUE, pero las métricas alternativas requerirán más datos, parámetros y discusión entre operadores y clientes para definir nuevos estándares e impulsar la adopción. Es posible que muchos operadores heredados tampoco tengan los medios para lograr algo más que mejorar los niveles de PUE, que es otra consideración para nuestra industria. Hasta que ese nivel de granularidad esté disponible, PUE sigue siendo la mejor opción”.