Отчёт об энергопотреблении дата-центров США

О документе

Исследование Lawrence Berkeley National Laboratory, выполненное при поддержке Federal Energy Management Program Министерства энергетики США, оценивает энергопотребление американских ЦОД в 2000–2020 годах. Модель охватывает серверы, системы хранения, сетевое оборудование и инженерную инфраструктуру, используя данные об установленной базе ИТ-оборудования и PUE по типам площадок. Отчёт сопоставляет текущий тренд с контрфактическим сценарием сохранения показателей эффективности 2010 года и рассматривает потенциал улучшенного управления, передовых практик и миграции нагрузок в hyperscale-ЦОД.

Какое решение описано

Представлена bottom-up модель энергопотребления ЦОД: установленная база серверов, СХД и сетевых портов переводится в ИТ-нагрузку, после чего для разных типов площадок применяется PUE для учёта охлаждения, электроснабжения, освещения и прочей инфраструктуры. В качестве ключевого структурного механизма снижения энергозатрат анализируются виртуализация и консолидация, повышение загрузки серверов, улучшение power scaling компонентов, модернизация инфраструктуры и перенос нагрузок из малых площадок в крупные hyperscale-ЦОД с низким PUE.

Главное

• В 2014 году ЦОД США потребили около 70 млрд кВт·ч, или 1,8% электроэнергии страны; при текущих тенденциях потребление к 2020 году прогнозировалось примерно на уровне 73 млрд кВт·ч.
• Рост энергопотребления резко замедлился: около 4% за 2010–2014 годы против почти 90% в 2000–2005 годах, несмотря на продолжающийся рост цифрового спроса.
• Главные причины замедления — более медленный рост парка серверов, виртуализация и консолидация, улучшение энергоэффективности серверов, СХД, сетей и инженерной инфраструктуры, а также рост hyperscale-сегмента.
• При фиксации ключевых параметров эффективности на уровне 2010 года энергопотребление 2014 года было бы на 60% выше фактической оценки, а в 2020 году — на 170% выше сценария Current Trends.
• Сценарии Improved Management, Best Practices и Hyperscale Shift показывают существенный дальнейший потенциал: до 33 млрд кВт·ч годовой экономии к 2020 году, что эквивалентно 45% относительно текущих трендов.

Ключевые цифры

Энергопотребление ЦОД США

70 млрд кВт·ч

Оценка на 2014 год, включая серверы, СХД, сеть и инженерную инфраструктуру.

Доля ЦОД в потреблении электроэнергии США

1,8 %

2014 год.

Прогноз энергопотребления ЦОД США

73 млрд кВт·ч

Около 2020 года в сценарии Current Trends.

Рост энергопотребления ЦОД

4 %

Оценка роста в 2010–2014 годах.

Прогноз роста энергопотребления ЦОД

4 %

Прогноз на 2014–2020 годы в сценарии Current Trends.

Рост энергопотребления ЦОД

24 %

2005–2010 годы.

Рост энергопотребления ЦОД

почти 90 %

2000–2005 годы.

Средневзвешенный PUE

1,89

Значение, зафиксированное на уровне 2010 года в контрфактическом сценарии.

PUE крупных hyperscale-ЦОД

1,1 или ниже

Достижимый уровень по описанию отчёта; малые ЦОД могут иметь PUE выше 2,0.

Превышение энергопотребления без дальнейших улучшений эффективности

60 %

Энергопотребление 2014 года относительно текущей оценки, если ключевые показатели остались на уровне 2010 года.

Превышение энергопотребления без дальнейших улучшений эффективности

170 %

Прогноз 2020 года относительно сценария Current Trends.

Экономия электроэнергии

100 млрд кВт·ч

Оценённая отраслевая экономия в 2010–2014 годах благодаря продолжению практик энергоэффективности.

Дополнительная экономия электроэнергии

520 млрд кВт·ч

Оценка на 2015–2020 годы при продолжении практик Current Trends.

Совокупная экономия электроэнергии

620 млрд кВт·ч

Оценка за 2010–2020 годы.

Потенциал годовой экономии

до 33 млрд кВт·ч в год

К 2020 году в сценариях Improved Management, Best Practices и Hyperscale Shift.

Потенциал снижения относительно Current Trends

45 %

До 2020 года для комбинированных сценариев повышения эффективности.

Доля серверов в hyperscale-ЦОД

40 %

Модельная доля в 2020 году; рост с 0% в 2005 году.

Средний срок службы серверов и систем хранения

4,4 года

Принятое значение для расчёта установленной базы.

Средняя загрузка серверов

14 %

Среднеотраслевой уровень 2010 года, использованный в контрфактическом сценарии.

Размер отдельного модуля hyperscale-ЦОД

50 000 кв. футов

Средний размер модуля; объект может включать до 8 модулей.

Что полезно собственнику ЦОД

Для собственника или проектной команды ЦОД отчёт даёт исторический benchmark структуры энергопотребления и показывает, что оценивать только PUE недостаточно: основной эффект создаёт совместная работа с ИТ-нагрузкой — консолидация, удаление неактивных серверов, повышение утилизации и перенос подходящих нагрузок на крупные эффективные платформы. При разработке программы модернизации полезно раздельно сравнить PUE и профиль ИТ-нагрузки по типам площадок: малые серверные комнаты имеют ограниченный потенциал инфраструктурных улучшений, тогда как переход к централизованным/hyperscale-архитектурам способен сократить одновременно избыточную серверную мощность и накладные расходы охлаждения и электроснабжения.

Где применяется

Темы