Datacenters zijn energieverslinders en hun impact zal alleen nog toenemen. Met dank aan de groei van diensten in artificiële intelligentie (AI) en Internet of Things (IoT) en onze honger naar steeds meer en steeds sneller beschikbare data. Efficiënter omgaan met energie, is dus een serieuze uitdaging. Maar er wordt aan oplossingen gewerkt.
Fujitsu, het Japanse IT-bedrijf, ontwikkelde een koelcontroletechnologie die het energieverbruik van een datacenter met 29% reduceert. Hoe? Door de correcte combinatie van intern circulerende luchtstromen en de inname van buitenlucht, te berekenen en het koelsysteem daarop af te stemmen.
Het (groeiende) probleem: datacenters verslinden energie
De steeds verdere digitalisering van onze samenleving, brengt uitdagingen met zich mee. Zo verbruiken datacenters, die onze digitale noden ondersteunen, veel energie. Hun energieverbruik wordt geschat op 2% van de totale wereldwijde energieconsumptie. Maar dat getal zal de komende jaren zeker nog stijgen. Met de komst van artificiële intelligentie (AI) en Internet of Things (IoT), zal er steeds meer nood aan rekenkracht, opslag en dus aan performante computersystemen zijn. Deze systemen produceren door hun processen veel warmte. Bijgevolg is er veel koeling nodig. En die nood zal in de toekomst enkel toenemen.
Er is dus nood aan koelsystemen die energie-efficiënter zijn want energiekosten stijgen ook en de impact op het leefmilieu is duidelijk.
De koelsystemen zijn immers verantwoordelijk voor 30 tot 50% van de totale energieconsumptie in het datacenter. Eigenaars en uitbaters van deze datacenters zijn volop op zoek naar oplossingen, met wisselend succes.
Controletechnologie voor koeling
Ook Fujitsu Laboratories in Japan ging op zoek naar oplossingen. Ze ontwikkelden een controletechnologie die de snelheid kan bepalen waarmee de buitenlucht binnenkomt, rekening houdend met de temperatuur en de luchtvochtigheid. Op die manier kan het systeem de optimale temperatuurinstellingen berekenen door de mate van impact te meten van elk individueel koelapparaat op specifieke delen van het datacenter.
Bij bestaande systemen zijn er ook reeds controlemechanismen ingebouwd maar soms ontstaat er een conflict tussen de vochtregeling en de optimale temperatuursomstandigheden. Een goede regeling is dan niet altijd mogelijk.
Daarnaast werken datacenters niet homogeen. Servers werken niet allemaal even intensief op hetzelfde moment. Binnen het datacenter zijn er dus verschillende koelnoden. Elk koelapparaat moet apart aangestuurd kunnen worden op basis van de impact die het toestel heeft op de servers binnen zijn bereik. Maar het moet ook kunnen reageren op de warmteproductie van de verschillende servers.
Fujitsu Laboratories ontwikkelde algoritmen op basis waarvan de toevoer van buitenlucht geregeld kan worden. Zij kunnen het stroomverbruik verminderen door de koeltoestellen dynamisch te laten koelen door ze gebieden met meer warmte te laten identificeren en hun koeling daarop af te stellen. Fujitsu ontwikkelde eerder al technologie waarmee temperatuursveranderingen in datacenters voospeld kan worden. Deze technologieën samen stelt de beheerder van het datacenter in staat om weersomstandigheden te voorspellen (met ongeveer een uur) en de processen daarop af te stemmen zodat het energieverbruik vermindert.
Hoe het in de praktijk werkt
In de buurt van de koeltoestellen in de ruimte worden er sensoren geïnstalleerd. Deze meten de temperatuur en de vochtigheid. Het systeem berekent dan de energie die nodig is om de ruimte te koelen en de vochtigheid te verminderen wanneer binnenlucht gerecirculeerd wordt en er buitenlucht bijgemengd wordt om zo tot een optimaal binnenklimaat te komen. Daar bovenop ontwikkelde Fujitsu technologie om de verhouding tussen de binnenlucht en de buitenlucht te controleren om zo het energieverbruik te beperken. Deze systemen beheren zowel de temperatuur als de luchtvochtigheid via beperkt energieverbruik.
Daarnaast werkt er een controlealgoritme om het energieverbruik van de koelapparatuur te verminderen en de verandering in serverwarmte te traceren.
Fujitsu testte dit systeem in zijn eigen datacenter dat 300 racks bevat. Ze konden het energieverbruik met 29% verminderen. Dit betekent dat een 1.000-rack datacenter zo’n 6,4 miljoen kWh/jaar kan besparen op een totaal van 70 miljoen kWh/jaar voor de servers en 22 miljoen kWh/jaar voor de koeling.
Fujitsu zal deze technologie in de eerste plaats zelf gebruiken in datacenters die door Fujitsu Limited beheerd worden, en dit vanaf 2019. Daarnaast zal het de technologie inbouwen in een computersysteem dat koelingmanagementsysteem.
(Bron schema’s: Fujitsu
Beeld: Pexels Manuel Geissinger)
