Verbeterde energie-efficiëntie voor snelgroeiende wereldwijde datacenterinfrastructuur

Antoni Bosch, Senior VP Telecom Solutions, Prysmian Group

Onlangs nam ik deel aan ‘The power of innovation: Europe’s search for tech leadership’. Deze sessie werd gehouden op het Tech & Politics forum, georganiseerd door de Financial Times en ETNO (European Telecommunications Network Operators’ Association). Hier sprak ik over het feit dat het dataverkeer volgens de meest recente prognoses met wel 30% op jaarbasis blijft groeien tot 2030. We moeten ons afvragen of de huidige netwerken zijn toegerust voor zo’n ongelooflijke toename aan dataverkeer – vooral gezien het feit dat deze voorspellingen waarschijnlijk nog geen rekening ouden met de uiteindelijke impact van AI.

Een groot deel van de enorme hoeveelheid (AI)-verkeer zal worden gegenereerd en opgeslagen in Datacenters. AI vereist enorme hoeveelheden gegevens en een enorme rekenkracht om te kunnen functioneren. Nieuwe datacenters, ontworpen met AI-mogelijkheden, laten een ongelooflijke toename zien van rekenkracht en connectiviteit binnen het datacenter en tussen datacenters.

Dit leidt weer tot enorm energieverbruik. Naarmate het aantal gebruikers, apparaten en zoekopdrachten toeneemt, blijft dit exponentieel groeien. Volgens recent onderzoek van Morgan Stanley kost een zoekopdracht in ChatGPT zeven tot 20 keer meer dan een zoekopdracht in Google. ChatGPT gebruikt meer rekenkracht en dus ook meer energie om een uitgebreider antwoord op de zoekvraag te geven. Maar zijn we voorbereid op de massale inzet van AI? Op korte termijn nog niet.

Twin Transition

Wereldwijd verbruiken Datacenters een aanzienlijke hoeveelheid elektriciteit. Grotendeels door de behoefte aan continue stroom om servers en andere apparatuur te laten werken, maar ook voor koeling en gebouwsystemen. Volgens het Internationaal Energieagentschap (IEA) zijn datacenters goed voor 1,15% van het totale wereldwijde elektriciteitsverbruik. In 2021 bedroeg dit stroomverbruik 220-320 Terawattuur : 0,9%-1,3% van het totale verbruik. Een stijging van 10%-60% in het energieverbruik van datacenters in vergelijking met 2015. Echter: in dezelfde periode nam de workload van datacenters met 160% toe, grotendeels dankzij betere PUE en energie-efficiëntie.

In veel ontwikkelde landen vertegenwoordigt het energieverbruik van datacenters 4 tot 5% van het totale energieverbruik. In landen als Ierland met een hoger percentage datacenters per hoofd van de bevolking loopt dit zelfs op tot meer dan 10%. Stelt u zich eens voor dat de meeste ontwikkelde landen van 5 naar 10% gaan.

We hebben steeds meer stroom nodig die vandaag niet beschikbaar is. Bovendien moet deze stroom uit een hernieuwbare bron komen – anders is het niet duurzaam. Daarom hebben we een ‘Twin Transition’ nodig: de Digitale Transitie zal niet plaatsvinden zonder de Groene Energietransitie en vice versa. Zoals we hebben gezien, zullen digitalisering en AI meer groene en hernieuwbare energieopwekking vereisen. Tegelijkertijd vraagt het slim en efficiënt inzetten van de Groene Transitie om digitalisering.

Om dit te realiseren is innovatie noodzakelijk. Investeren in R&D zal grenzen verleggen en innovatieve oplossingen bieden voor de Twin Transition. Dit proberen we bij Prysmian te verwezenlijken. We moeten ons allemaal ook meer bewust zijn van de verborgen kosten van digitale diensten, zoals sociale netwerken. Elke sociale media-post zitten komt met verborgen kosten – elk bericht wordt opgeslagen in een of meer Datacenters, en verbruikt gedurende onbepaalde tijd energie. Ik zou willen pleiten voor een soort maatschappelijke verantwoordelijkheid: plaats gerust relevante informatie, die echt de moeite waard is om op te slaan in een Datacenter, online, maar wees voorzichtig met het voor onbepaalde tijd opslaan van min of meer nutteloze berichten!

Hoe een goede Power Quality de PUE en efficiënte werking van het datacenter verbetert

Jorlan Peeters, Managing Director, HyTEPS

Datacenters begonnen ooit als verzamelingen computers in de kelders van banken en bedrijven. Naarmate de capaciteitseisen toenamen, werden deze installaties groter en ontgroeiden ze die kelders. Er werden aparte locaties ingericht en efficiëntie werd belangrijk. In de loop der jaren zijn datacenters gegroeid van een handvol servers naar honderden, duizenden, soms zelfs honderdduizenden servers op één locatie. Dergelijke configuraties kunnen aanzienlijke gevolgen hebben voor het net en andere gebruikers in een regio.

In de loop der jaren is de workload van datacenters in de hele sector verachtvoudigd (zie fig. 1 en 2), maar opmerkelijk genoeg bleef het totale energieverbruik vrijwel gelijk. Dit is te danken aan verregaande convergentie van ‘resources’, optimalisatie op apparaatniveau, en het slim ontwerpen van datacenters. Schaalvergroting stimuleerde het zo efficiënt mogelijk inrichten van servers, primaire technische systemen, en ondersteunende installaties, zoals koeling en back-up. Het wereldwijde energieverbruik van datacenters blijft echter gigantisch. De vraag naar stroom zal niet gauw meer afnemen, onder meer door ontwikkelingen op het gebied van cloudtoepassingen, mobiel- en thuiswerken, kunstmatige intelligentie en Internet of Things. Deze vragen om meer capaciteit en stroom. Historisch gezien was het energieverbruik van datacenters gedurende de dag en nacht redelijk constant. Door alle processen onder één dak samen te brengen, werden de fluctuaties verminderd: activiteiten inplannen om het servergebruik en daarmee de netbelasting te optimaliseren werd gemakkelijker. Tegenwoordig doen fluctuaties zich natuurlijk niet alleen voor aan de gebruikskant, maar ook in de elektriciteitsvoorziening.

Meten, monitoren, simuleren, analyseren

We willen graag enkele lessen delen, opgedaan tijdens discussies en ervaringen met onze datacenterklanten, waaronder enkele van ‘s werelds grootste spelers. Het is essentieel om de Power Quality op orde te houden, zodat datacenters hun doelen behalen en kunnen blijven verbeteren, zonder dat dit gevolgen heeft voor belangrijke processen. Aanpassingen kunnen worden uitgevoerd met absolute zekerheid, apparatuur blijft werken zonder downtime. Door in te zoomen en complexe relaties tussen apparaten en componenten in kaart te brengen, kunnen datacenters weloverwogen aanpassingen doen, oorzaken van onverwachte metingen opsporen, en duurzame, effectieve oplossingen implementeren. Daarbij moet er naar het systeem als geheel worden gekeken. Wat is de kwaliteit van spanning en stroom? Wat doet het net? Waardoor ontstaan fluctuaties? Welke harmonischen worden geïnjecteerd? Hoe beïnvloeden componenten elkaar? Monitoring en analyses zijn essentieel, bijvoorbeeld om gebruikspatronen bloot te leggen. Door middel van actieve filtering, blindvermogencompensatie en andere proactieve benaderingen houden we de netwerkprestaties op peil. Bovendien is ‘inspansie’ – het vergroten van de capaciteit van een bestaande installatie door slimme metingen en effectieve maatregelen – de sleutel tot een efficiënte, kosteneffectieve, duurzame benutting van elektrisch vermogen en optimale interactie met het net.

Optimalisatie van stroomverbruik blijft in de komende jaren belangrijk. Gelukkig zijn er allerlei ‘quick wins’. Nagaan of serverruimtes misschien iets hogere temperaturen verdragen en dan overstappen op vrije luchtkoeling bijvoorbeeld: laaghangend fruit dat relatief kleine investeringen vergt. Je moet er niet van uitgaan dat je prestaties zo goed zijn als maar kan, omdat je over de beste hardware en de slimste processen beschikt – door continu te meten, monitoren, simuleren en analyseren moet je tot nieuwe inzichten en ideeën komen. Theorie en praktijk zijn heel verschillend. Apparaten van verschillende leveranciers kunnen allemaal netjes aan de specificaties voldoen – maar sluit ze allemaal tegelijk aan en er kan van alles gebeuren! Het is essentieel om rekening te houden met de complexiteit van uw systeem. Vandaag de dag hebben datacenterbeheerders meer inzicht in hun infrastructuur dan ooit, maar stroom is vaak een blinde vlek. De datacenterindustrie heeft veel bereikt, maar er zijn altijd meer verbeteringen te behalen op het gebied van energie-efficiëntie!

BRON: Wereldwijde vraag naar energie voor datacenters per type datacenter, 2015-2021, Internationaal Energieagentschap (IAE)

BRON: Wereldwijde trends in internetverkeer, workloads van datacenters en energieverbruik van datacenters, 2010-2021, Internationaal Energieagentschap (IAE)

Power Usage Effectiveness (PUE) is een verhouding die uitdrukt hoe efficiënt een computerdatacenter energie gebruikt. Een PUE-waarde van 2 betekent dat voor elke watt vermogen die wordt gebruikt voor primaire processen, ook één watt wordt verbruikt voor stroomverdeling, koeling en aanverwante processen. In dit geval wordt bijna de helft van het totale energieverbruik niet gebruikt voor gegevensverwerking.

Neem contact met ons op

Benieuwd naar de mogelijkheden voor uw organisatie? HyTEPS helpt u graag verder! Vul het formulier in en we zullen zo snel mogelijk contact met u opnemen.  

HyTEPS Engineer

    Scroll naar boven