Datakeskusten energianhallinta: PUE, seuranta ja raportointivelvoitteet

Datakeskuksessa energia ei ole vain yksi kustannuserä muiden joukossa: se on tärkein käyttökustannus ja samalla fyysinen rajoite kasvulle. Siksi ala on mitannut tehokkuuttaan jo pitkään käyttämällä tunnuslukua, josta on tullut tosiasiallinen standardi: PUE.

Vuodesta 2024 lähtien mittaamiseen on liittynyt myös velvoite: Euroopan energiatehokkuusdirektiivi edellyttää tietyn kokorajan ylittäviltä datakeskuksilta suorituskykytietojen vuosittaista raportointia.

Lyhyesti:

• PUE suhteuttaa kohteen kokonaisenergiankulutuksen IT-laitteiden kulutukseen.
• Jäähdytys on suurin IT:n ulkopuolinen energiankulutuksen lähde ja tärkein kehityskohde.
• Datakeskuksiin, joiden asennettu IT-teho on vähintään 500 kW, sovelletaan eurooppalaisia raportointivelvoitteita.
• Toimitilarakennusten palvelinhuoneet jäävät useimmin huomiotta: ne ovat pieniä, redundantteja eikä niiden kulutusta seurata.

PUE ja sen rajoitukset

PUE (Power Usage Effectiveness) on datakeskuksen kokonaisenergiankulutuksen suhde pelkkien IT-laitteiden energiankulutukseen. PUE-arvo 1 tarkoittaisi, että kaikki energia kuluu palvelimiin. Todelliset arvot ovat suurempia, koska myös jäähdytys, keskeytymättömät virransyöttöjärjestelmät ja sähkönjakelu kuluttavat energiaa.
Se on hyödyllinen tunnusluku, mutta sillä on kaksi tärkeää rajoitusta. Ensinnäkin arvo paranee myös IT-kuorman kasvaessa, joten täydemmällä kuormalla toimiva kohde näyttää tehokkaammalta samoilla järjestelmillä. Toiseksi se ei kerro tehdyn työn tehokkuudesta: kahdella saman PUE-arvon palvelinhuoneella voi olla hyvin erilaiset palvelut.
Siksi PUE:n rinnalla käytetään muitakin tunnuslukuja, kuten jäähdytykseen käytetyn veden määrää sekä tosiasiallisesti talteen otettua ja uudelleen käytettyä lämpöä.

Eurooppalaiset raportointivelvoitteet

Energiatehokkuusdirektiivin EED 2023/1791 ja delegoidun asetuksen (EU) 2024/1364 mukaan datakeskusten, joiden asennettu IT-teho on vähintään 500 kW, on raportoitava vuosittain suorituskykyään koskevia tietoja: energiankulutus, käyttöasteen tunnusluvut, käyttölämpötilat, käsitelty dataliikenne, uusiutuvan energian osuus ja talteen otettu hukkalämpö.
Tiedot tallennetaan eurooppalaiseen tietokantaan, jota voi tarkastella koottujen tietojen muodossa. Yli yhden megawatin laitosten osalta direktiivi kannustaa lisäksi osallistumaan eurooppalaiseen datakeskusten energiatehokkuuden käytännesääntöön ja ottamaan käyttöön lämmöntalteenottoratkaisuja.
Käytännössä mittaaminen ei ole enää pelkkä johtamispäätös: se on vaatimustenmukaisuuteen liittyvä velvoite, joka edellyttää luotettavaa ja jatkuvaa dataa vuosittaisten arvioiden sijaan.

Missä voidaan todella vaikuttaa

Kun IT-kuorma, joka riippuu tarjotuista palveluista, jätetään tarkastelun ulkopuolelle, parannusmahdollisuuksia on kolme.
Jäähdytys. Se on suurin IT:n ulkopuolinen energiankulutuksen lähde. Tunnettuja ratkaisuja ovat kuumien ja kylmien käytävien erottaminen käsitellyn ilman kierron estämiseksi, vapaajäähdytys ulko-olosuhteiden salliessa sekä tuloilman lämpötilan hallittu nostaminen laitteille suositeltujen rajojen sisällä.
Sähkönjakelu. Keskeytymättömät virransyöttöjärjestelmät ja muuntajat toimivat usein osakuormalla redundanssivaatimusten vuoksi, jolloin niiden hyötysuhde on heikoimmillaan. Ketjun häviöiden mittaaminen auttaa selvittämään valitun redundanssin kustannukset.
Lämmöntalteenotto. Palvelimista poistuva energia on matalalämpöistä lämpöä. Jos lähellä on lämmön käyttäjä, kuten toimistoja tai kaukolämpöverkko, siitä tulee resurssi hävittämiskustannuksen sijaan.

Palvelinhuoneet toimitilarakennuksissa

Lisäksi on tapaus, joka koskee useimpia yrityksiä: kyse ei ole varsinaisesta datakeskuksesta vaan yrityksen omasta palvelinhuoneesta, jonka teho on muutamia kymmeniä kilowatteja toimistorakennuksessa, sairaalassa tai yrityksen pääkonttorissa.
Nämä tilat jäävät usein määritelmällisesti huomiotta: niitä jäähdytetään ympäri vuorokauden erillisillä, usein ylimitoitetuilla laitteilla, niitä seurataan harvoin eikä niitä juuri koskaan sisällytetä rakennuksen energiatehokkuushankkeisiin. Käytännössä niissä esiintyy kolme toistuvaa ongelmaa:

• Liiallinen jäähdytys. Tuloilman lämpötila on asetettu paljon tarpeellista matalammaksi vuosia sitten, eikä asetusta ole tarkistettu.
• Ilman kierto. Räkit on sijoitettu ilman selkeää käytäväjärjestelyä, jolloin lämmin ilma palaa imuilma-aukkoihin.
• Näkymätön kulutus. Huoneella ei ole omaa energiamittaria, joten sen kulutus sisältyy rakennuksen kokonaiskulutukseen eikä kukaan tiedä sen osuutta.

Ensimmäinen toimenpide ei tässä koske talotekniikkaa: asennetaan energiamittari ja kaksi lämpötila-anturia.

Mitä mitata

Työkalut

Suurille datakeskuksille on olemassa erikoistuneita DCIM-alustoja, jotka on suunniteltu räkkien, kapasiteetin ja IT-infrastruktuurin hallintaan. Tämä ei ole UTwinin toiminnan painopiste, ja se on tärkeää todeta selvästi. Yleinen toimintamalli mittaussuunnitelmasta todentamiseen kuvataan energianhallinnan oppaassa.
UTwinin energianhallintaohjelmisto toimii palvelinhuoneet sisältävän rakennuksen tasolla: se seuraa energiaa, vettä ja ympäristöparametreja älymittareiden ja IoT-antureiden avulla, sijoittaa tiedot pohjapiirustuksiin, hälyttää poikkeamista ja mahdollistaa järjestelmien etäohjauksen.
Se soveltuu toimitilarakennusten sisäisiin palvelinhuoneisiin sekä organisaatioille, joiden on hallittava sekä palvelinhuoneen että muun rakennuksen kulutusta.
Integroitu kunnossapito-ohjelmisto (CMMS) kattaa näissä ympäristöissä tärkeimmän asian: toiminnan jatkuvuuden. Antureiden havaitsema poikkeama muuttuu osoitetuksi huoltotehtäväksi ennen käyttökatkoa. Menetelmä kuvataan ennakoivan kunnossapidon oppaassa.

Usein kysytyt kysymykset

• Mikä PUE on ja mikä sen arvon pitäisi olla?

  Se on datakeskuksen kokonaisenergiankulutuksen suhde IT-laitteiden käyttämään energiaan. Mitä lähempänä arvo on yhtä, sitä vähemmän energiaa kuluu tukipalveluihin, kuten jäähdytykseen ja sähkönjakeluun. Vertailuarvo riippuu koosta, ilmastosta ja jäähdytystekniikasta, joten pitkän aikavälin parannus on tärkeämpi kuin absoluuttinen vertailu.

• Mitkä datakeskukset ovat velvollisia raportoimaan energiankulutuksensa?

  Datakeskukset, joiden asennettu IT-teho on vähintään 500 kW, kuuluvat direktiivin EED 2023/1791 ja delegoidun asetuksen (EU) 2024/1364 piiriin. Raportoidut tiedot tallennetaan eurooppalaiseen tietokantaan.

• Riittääkö PUE kertomaan, onko datakeskus energiatehokas?

  Ei. Arvo voi parantua pelkästään IT-kuorman kasvaessa, eikä se huomioi tuotettua palvelua. Sitä on tarkasteltava yhdessä muiden tunnuslukujen, kuten vedenkulutuksen ja talteen otetun lämmön, kanssa ja seurattava samalla kohteella ajan mittaan.

• Pitäisikö myös pientä yrityksen palvelinhuonetta seurata?

  Kyllä, ja tässä kustannusten ja hyötyjen suhde on paras: erillinen energiamittari ja muutama lämpötila-anturi riittävät paljastamaan liiallisen jäähdytyksen ja ilman kierron. Nämä ovat hyvin yleisiä ongelmia, jotka voidaan korjata ilman suuria investointeja.

Mistä kannattaa aloittaa

Jos huoneella ei ole omaa energiamittaria, PUE on arvio ja keskustelu tehokkuudesta pysähtyy siihen. Ensimmäinen askel on erottaa IT-kuorman mittaus tukipalveluiden mittauksesta. Sen jälkeen jokaisen toimenpiteen vaikutukset voidaan todentaa.