ABD Veri Merkezi Enerji Kullanımı Raporu (LBNL-1005775, Haziran 2016)

Özet

Rapor, önceki çalışmalar ve sevkiyat verilerinden veri merkezi elektrik kullanımının geçmişini 2000'e kadar yeniden kurar, sonra 2020'ye öngörü yapar. ABD veri merkezleri 2014'te tahminen 70 milyar kWh, yani ulusal tüketimin yaklaşık %1,8'ini kullandı. Artış 2000-2005'te yaklaşık %90, 2005-2010'da yaklaşık %24, 2010-2014'te yaklaşık %4 oldu; rapor 2020'ye kadar bir %4 daha artış, yani yaklaşık 73 milyar kWh öngörür. Önceki referans noktaları 2006'da 61 milyar kWh (%1,5) ve 2008 için 69 milyar kWh'dir (%1,8). Yöntem, sunucuları, depolamayı, ağ ekipmanını ve altyapıyı veri merkezi mekân türüne göre modeller; IDC sevkiyat izleyicileri ile SPEC ve SERT kıyas veritabanlarını kullanır.

Yavaşlama arz yönlü eğilimlerle açıklanır. Sunucu sevkiyatları 2000-2005'te yıllık %15, 2005-2010'da %5, 2010 sonrasında %3 büyüdü; 2010 sonrası büyümenin neredeyse tamamı yüksek kullanım oranıyla çalışan ve aynı hizmet için daha az sunucu gereken hiper ölçekli veri merkezlerine gitti. Sunucu güç talebi 2005'e kadar arttı, sonra kabaca sabit kaldı; düşük kullanımda güç ölçekleme ise iyileşti. Depolama sürücüleri sürücü başına daha verimli hale geldi, ağ portu güç tahminleri düştü. Kullanım, güç ölçekleme, disk ve port gücü ile PUE'nin 2010 düzeyinde dondurulduğu karşı olgusal senaryoda on yıl boyunca 600 milyar kWh'den fazla ek elektrik gerekirdi.

2020 için verimlilik senaryoları iyileştirilmiş yönetim, en iyi uygulamalar ve hiper ölçekli kayma olarak, ayrıca iki bileşim olarak tanımlanır. Güncel eğilimlere göre sunucu enerjisini sırasıyla %4, %18 ve %28; altyapı enerjisini %22, %64 ve %46 azaltırlar. Depolama enerjisi %25, ağ enerjisi %38 düşüşü yalnızca en iyi uygulamalar senaryosunda görülür. Senaryolar birlikte 2020'de yılda 33 milyar kWh'ye kadar, güncel eğilimlerin yaklaşık %45 altında tasarruf sağlar. Altyapı enerjisi PUE ile BT enerjisinin çarpımı olduğundan BT azalmaları ve PUE kazanımları birbirini katlar. 2014 için varsayılan PUE değerleri sunucu odalarında 2,5'ten hiper ölçekte 1,2'ye iner.

Diğer bölümler Federal Veri Merkezi Konsolidasyon Girişimi kapsamındaki federal sunucuları, BİT'in dolaylı enerji etkilerini ve suyu ele alır: elektrik üretimi teslim edilen kWh başına ortalama yaklaşık 7,6 L (2,0 gal) su tüketir ve bu dolaylı ayak izi olarak sayılır. Gelecek çalışmalar bölümü verilerin sınırlı olduğunu, PUE'nin BT verimliliğini değil yalnızca bina altyapısını ölçtüğünü söyler ve DCeP ile CADE gibi alternatifleri anar. PUE kazanımlarının, kullanım oranının ve güç orantılılığının sınırları olduğunu, dolayısıyla durağanlığın sürmeyebileceğini uyarır. Çalışma eskidir ve öngörüleri 2020'de biter.

Öne çıkan noktalar

1. ABD veri merkezleri 2014'te tahminen 70 milyar kWh, yani ulusal elektrik kullanımının yaklaşık %1,8'ini tüketti; 2020 için yaklaşık 73 milyar kWh öngörülüyor.
2. Elektrik kullanımı 2010-2014'te yaklaşık %4, 2005-2010'da yaklaşık %24 ve 2000-2005'te yaklaşık %90 arttı.
3. Sunucu sevkiyat büyümesi yıllık %15'ten (2000-2005) %5'e (2005-2010) ve 2010 sonrası %3'e düştü; neredeyse tamamı hiper ölçekli tesislere gitti.
4. 2014 için varsayılan PUE: dolap 2,0, sunucu odası 2,5, yerel 2,0, orta kademe 1,9, üst kademe 1,7, hiper ölçekli 1,2.
5. 2014 hiper ölçekli PUE dökümünde soğutma BT enerjisi birimi başına 0,16, transformatörler 0,02, aydınlatma 0,02 ekler; sunucu odalarında yalnızca soğutma 1,23 ekler.
6. Birleşik verimlilik senaryoları 2020 elektrik kullanımını yılda 33 milyar kWh'ye kadar, güncel eğilimlerin yaklaşık %45 altına indirebilir.
7. 2010'dan beri verimlilik iyileştirmelerinin, 2010 verimlilik düzeylerine göre 2010-2020'de 620 milyar kWh tasarruf sağlayacağı tahmin ediliyor.
8. En iyi uygulamalar altyapı enerjisini güncel eğilimlere göre %64, hiper ölçekli kaymayla birlikte %75 azaltır.
9. Elektrik üretimi ABD'de teslim edilen kWh başına ortalama yaklaşık 7,6 L (2,0 gal) su tüketir; bu dolaylı su ayak izine dahildir.
10. PUE yalnızca bina altyapısını ölçtüğünden rapor DCeP ve CADE gibi verimlilik üretkenliği ölçütlerine işaret eder.

Tasarımda kullanımı

• Erken aşama PUE varsayımlarını mekân türüne göre PUE tablosuyla sınayın; bunların 2014 ulusal ortalamaları olduğunu, tasarım hedefi olmadığını unutmayın.
• Tasarım seçeneklerini karşılaştırırken PUE'yi raporun yaptığı gibi soğutma, güç dağıtımı ve aydınlatma katkılarına ayırın.
• Planlanan tesisin PUE'sini hiper ölçekli 1,2 ve sunucu odası 2,5 değerleriyle karşılaştırarak konsolidasyonu ya da verimli tasarımı gerekçelendirirken verimlilik açığını gösterin.
• Soğutma yaklaşımlarını karşılaştırırken sahadaki suya şebeke elektriğinin dolaylı suyunu (ortalama yaklaşık 7,6 L/kWh) ekleyin.
• Güncel planlama için LBNL'nin 2024 raporunu, bu raporu ise tarihsel eğilim bağlamı için kullanın.

Kimler okumalı

ABD veri merkezi enerji eğilimlerinin geçmişine ve tesis türüne göre PUE kıyaslarına ihtiyaç duyan planlamacılar, politika analistleri ve tasarım mühendisleri.

Belgenin bölümleri

1. Yönetici Özeti
2. 1 Giriş
3. 1.1 Rapor Kapsamı
4. 1.2 Rapor Organizasyonu
5. 2 ABD Sunucu ve Veri Merkezi Enerji Kullanımı Tahminleri
6. 2.1 Yönteme Genel Bakış
7. 2.2 Veri
8. 2.3 BT ve Altyapı Ekipmanı Tahminleri
9. 3 Federal Hükümet Sunucuları ve Veri Merkezleriyle İlgili Enerji Kullanımı
10. 4 Beklenen Enerji Tasarrufu Fırsatları
11. 4.2 İyileştirilmiş Yönetim senaryosu
12. 4.3 En İyi Uygulamalar senaryosu
13. 4.4 Hiper Ölçekli Kayma senaryosu
14. 5 Dolaylı enerji etkileri
15. 6 Gelecek Çalışmalar

Yayın bilgileri

Yazarlar

Arman Shehabi; Sarah Smith; Dale Sartor; Richard Brown; Magnus Herrlin; Jonathan Koomey; Eric Masanet; Nathaniel Horner; Inês Azevedo; William Lintner

Yayıncı

Lawrence Berkeley National Laboratory

Yıl

2016

Belge dili

İngilizce

Kaynak türü

Kamu kurumu

Erişim

Künye

Lisans

Lisans koşulları belirsiz — kullanım koşullarını yayıncıdan doğrulayın

Lisans kanıtı

datacenters.lbl.gov

Künye