Veri merkezlerinde enerji verimliliği ve yönetimi yüksek verimli bir veri merkezine sahip olmak çok zorlu bir iştir. Temel zorluklardan ikisi şunlardır: yüksek verimli bir veri merkezi inşa etmek ve doğru eylemi gerçekleştirmek için ölçümlerden gelen doğru bilgiye sahip olmak.

Bugün, veri merkezleri küresel olarak üretilen enerjinin yaklaşık yüzde 3'ünü tüketmektedir. Bazı tahminler bu rakamın 2025 yılına kadar yüzde 20'ye ulaşacağını öngörmektedir [1]. Bu tahminler, 2017-2023 yılları arasında yüzde 50 olduğu tahmin edilen veri merkezlerindeki büyük büyümeden kaynaklanmaktadır [2]. CO2 emisyonlarını büyük ölçüde arttırmadan bu büyümeye izin vermek, yeşil ve verimli veri merkezleri çok önemlidir. Veri merkezlerinin enerji verimliliğini tanımlayan en önemli parametreler ASHRAE ve The Green Grid'in, Güç Kullanım Verimliliği (PUE)'nden gelir [3].

PUE aşağıdaki şekilde hesaplanır:

Uptime Institute tarafından yapılan araştırmaya göre [4], veri merkezlerinin PUE düzeyleri yıllar içinde azalmaktadır. Bu eğilime ayak uydurabilmek için, veri merkezlerinin çalışma ömürleri boyunca verimliliğini artırmak için önlemler alınması gerekmektedir.

 

PUE değeri adım adım azalıyor

Bununla birlikte çok önemli bir parametre de ölçüm cihazlarının yerleşimine bağlı olan ölçüm seviyesidir [5].

 

PUE ölçümünün üç seviyesi
 

Ölçüm cihazlarının yerleşimi

Veri merkezleri için EN50600-2-2 standardı, gerilim, akım, güç, enerji ve güç faktörünün yüzde 1 doğrulukta ölçülmesini gerektirir. Ayrıca akım ve gerilim toplam harmonik bozulmasının (THCD ve THVD) ölçülmesini önermektedir [5].

Bunu akılda tutarak, enerji verimliliğinin kolay olmadığı ve doğru ölçümlere sahip olmanın çok önemli olduğu sonucuna varmak kolaydır. Bunlar;

► Ölçüm cihazlarının doğru yerleşimi
► Yüksek ölçüm hassasiyeti
► Hızlı ve eşzamanlı veri toplama

Son olarak, elde edilen verilerin doğru şekilde analiz edilmesi ve sunulması gerekir. Yalnızca tüm gereksinimler karşılandığında verilerin sahibi, ölçülen PUE değerinin gerçeği yansıttığından emin olabilir.

Ölçülen PUE değerinde küçük bir değişiklik olsa bile, veri merkezi sahibi birçok sonucu riske atar. İşte bazı örnekler:

► Veri merkezi enerji verimliliğini doğru bir şekilde ölçmek imkansızdır,
► Gücü IT yüklerine pay etmek zordur,
► Kurulumun, zamanında ve etkin bir şekilde yükseltilmesinin planlanması imkansızdır.

 

 

ABB, doğru, sınıf 1 hassasiyetinde ölçümler sağlarken tüm müşterilerin ölçüm gereksinimlerini karşılayan esnek ve benzersiz bir çözüm sunar.

Doğru bilgilerle, doğru güç izleme ve kapasite planlamasına sahip olmak ve bir veri merkezinin enerji verimliliğini artırmak kolaydır.

 

Yüksek verimli ABB cihazları, transformatörler, UPS sistemleri, kablolar, koruma ve anahtarlama cihazları dahil olmak üzere, güç dağıtımı için en yüksek verimliliği sağlar. Yüzde 97,4'lük bir UPS verimliliği, yüksek verimli güç kaynağı ürünleri ve doğru güç kaynağı tasarımı sayesinde, alışılmış yüzde 20 güç dağıtım kayıpları, yüzde 5'e kadar düşürülebilir.

Daha fazla verimlilik artışı için ABB ölçüm, izleme ve kontrol çözümleri sunar. Gömülü ölçme fonksiyonuna sahip Ekip cihazları, IEC 61557-12 standardına göre yüksek esneklik ve sınıf 1 doğrulukla, tüm dağıtım seviyelerindeki tüm elektriksel parametreleri ölçme ve kontrol etme yeteneğine sahiptir. Gömülü işlevlere sahip olmak aşağıdaki avantajları sunar.

► Basitlik ve zaman tasarrufu sağlayan ek rölelere ve ölçüm cihazlarına ihtiyaç yoktur
► Yedi tümleşik haberleşme protokolü sayesinde yüksek esneklik
► Basit ve etkili bulut bağlantısı (örneğin yalnızca on dakikada bulut bağlantısı)
► Daha az cihaz ve bağlantı sayesinde, daha fazla güvenilirlik
► Hızlı tasarım, kurulum ve entegrasyon.

Cihazlardan gelen en önemli bilgiler, basitlik ve esneklik sağlayan ABB Ability^™ Electrical Distribution Control System (EDCS) bulut platformundan kolayca görüntülenebilir ve izlenebilir. ABB, veri merkezi standartları tarafından tanımlanan herhangi bir PUE seviyesi için çözümler sunarak, doğru veri merkezi yönetiminin, genel enerji verimliliğini daha da artırmasını sağlar.
 

Ölçümlerin temel seviyesine ulaşmak için, herhangi bir ek ölçüm cihazı olmadan iki devre kesici kullanılabilir. İki Emax 2 devre kesici, UPS çıkışının ve tesis girişinin yüzde 0,5 (akım, gerilim) veya yüzde 1 (güç, enerji) hassasiyetine kadar, tüm elektriksel parametreleri ölçer (akım; gerilim; frekans; aktif; reaktif ve görünür güç ve enerji; güç faktörü; tepe faktörü; THVD; THCD).
 

 

İki devre kesici Modbus TCP haberleşme protokolü üzerinden bağlanır. Modbus TCP iletişim protokolü, doğrudan devre kesicinin üzerine yerleştirilmiş bir kartuş modülü üzerinde mevcuttur (ek alan ve bağlantı gerekmez). Ölçümler, doğrudan Emax 2 devre kesiciye takılan bir Ekip Com Hub modülü kullanılarak, doğrudan buluta aktarılır.

Bu tip bir kurulum on dakikadan az sürer. Bu şekilde, tüm bilgiler ABB AbilityTM EDCS bulut platformundan edinilebilir ve herhangi bir konumdan ve internet erişimi olan herhangi bir cihazdan erişilebilir. Buluta bağlantıya ek olarak, ölçüm cihazlarını (devre kesicileri) tesislerde kurulu ve yapılandırılmış yerel DCIM'e bağlamak ve mevcut bilgileri özelleştirilmiş bir şekilde kullanmak da mümkündür.

Bulut tabanlı ABB Ability^TM EDCS yazılımı, kullanıcıların her 30 saniyede bir yenilenen ihtiyaç duydukları tüm bilgileri izlemelerini ve analiz etmelerini sağlar. Veri merkezleri için önceden yapılandırılmış gösterge paneli ile kullanıcılar veri merkezleri hakkındaki PUE, giriş ve çıkış gücü, enerji trendleri, tepe gücü ve daha fazlası gibi tüm bilgileri görebilirler.

Kullanıcı görüntülenen bilgileri ayarlayabildiğinden, yüksek düzeyde bir esneklik de vardır. Kullanılabilir ek özellikler arasında kestirimci bakım, kontrol fonksiyonları, uyarılar ve alarmlar, planlanmış raporlar ve daha pek çok şey bulunur. Son olarak, yerel bir DCIM denetim sistemi varsa, verileri doğrudan ABB Ability^TM EDCS platformundan kolayca almak ve bir API aracılığıyla DCIM sistemine entegre etmek mümkündür. Bilgilere birden fazla veri merkezi sitesinin herhangi bir konumundan erişme olanağı sayesinde, farklı sahaların verimliliğini karşılaştırmak ve verimliliği artırmak için doğru adımları atmak mümkündür.

Bu çözüm basit olmasına ve başlangıç maliyetinin düşük olmasına rağmen, veri merkezinin enerji tüketimi hakkında çok az bilgi mevcuttur, çünkü sadece iki ölçüm noktası kurulmuştur. Sonuç olarak, veri merkezinin genel verimliliğini ve güvenilirliğini geliştirmek için çok az yer vardır. Enerji verimliliğinin katma değeri, kullanılan dağıtım cihazlarının çok düşük kayıpları ile görülebilir (örneğin UPS, yüzde 97,4'lük bir verimliliğe sahiptir ). Bu şekilde, 1 MW veri merkezinin güç kaynağı kayıpları, yüksek verimli güç kaynağı çözümü sayesinde alışılmış yüzde 20'den yüzde 5'e indirilir.



 

Veri merkezinin enerji verimliliğini ve güvenilirliğini daha da artırmak için harekete geçmeye yönelik, doğru temeli elde etmek amacıyla, bir veri merkezinin genel operasyonlarının net bir resmini elde etmek için, doğru sayıda ve düzeyde ölçüm cihazı uygulanmalıdır. ABB'nin izleyebilen, ölçümleri kaydedebilen ve haberleşebilen geniş cihaz yelpazesi göz önüne alındığında, bu kolay bir iş haline gelir. Cihazlar, veri merkezi operatörüne benzersiz bilgi sağlamak için birbirleriyle ve herhangi bir harici cihazla iletişim kurar.
 

 

Bu durumda, önceki durumda açıklanan ölçümler, yazılım ve haberleşme ile ilgili aynı hususlar dikkate alınabilir. Artık ölçümler tüm koruma cihazları ve CMS 700 sistemi tarafından gerçekleştirilmektedir. Daha önce olduğu gibi, bilgi bulutta ve yerel olarak mevcuttur. Microsoft ile işbirliği içinde geliştirilen, mümkün olan en yüksek siber güvenlik seviyesi sayesinde, verilerin güvenliği sağlanır. Bu PUE değerinin çok esnek, kolay ve hassas bir şekilde hesaplanmasını sağlar. Yüklerin gruplandırılması özelliği sayesinde, tesis genel görünümünü hızlı ve esnek bir şekilde özelleştirmek mümkündür. Örneğin, soğutma yükünü koruyan tüm koruma cihazları, ayrı ayrı değerleri görünür kılırken, soğutma yükü tüketiminin değerlerinin görülmesi için birlikte gruplandırılabilir.

Veri merkezleri en yüksek enerji verimliliğine sahip olacak şekilde inşa edilmiş olsalar da, bu değer, ekipmanın ve tesisin yaşlanmasının yanı sıra, optimal olmayan çalışma nedeniyle yıllar içinde azalabilir (PUE artar). Bundan kaçınmak ve PUE değerini düşürme eğilimine ayak uydurmak için doğru önlemler alınmalıdır. 

Ölçme ve izlemeler baz alınarak aksiyonlar alınan yıllık veri merkezi PUE değeri

 

Ölçümler tüm ekipmanlar üzerinde gerçekleştirildiğinden, veri merkezinin herhangi bir bölümünün enerji tüketimini izlemek çok kolaydır. Sadece ölçüm bilgilerine bakarak, veri merkezinin bir kısmının normalden daha fazla enerji tüketip tüketmediğini görmek kolaydır. Bu şekilde, düzgün çalışmayan herhangi bir ekipman derhal onarılabilir veya değiştirilebilir, böylece yüksek verimlilik korunur.

Örneğin, veri merkezinde sıcak bir nokta varsa, bu bölümden sorumlu soğutma ekipmanı, kararlı bir sıcaklığı korumak için otomatik olarak enerji tüketimini artıracaktır. Bu tür bir sorunu tanımanın tek yolu, her soğutma cihazının tüketimini ölçmektir. 1 A ila 6300 A arasındaki tüm ABB koruma cihazlarının hassas ölçüm yetenekleri sayesinde, daha önce belirtilen gereksinimleri karşılamak için özel cihazlara veya kuruluma gerek yoktur.

Açık tip devre kesiciler üzerinde bulunan benzersiz kestirimci bakım özelliği sayesinde, bakımı önceden planlamak mümkündür. Bakım çalışmalarının iki saat sürdüğünü ve devre kesicilerin ömrünün 25 yıl olduğunu varsayarsak. Geleneksel durumda, açık tip devre kesicilerde her yıl (yaşam döngüsü boyunca 25 kez) bakım yapılması gerekirken, tahmini bakım özelliğini kullanıldığında bu sayı 9 olur.





Önceki bilgilere dayanarak ve tipik bakım maliyetlerini baz alarak, hesaplamalarımız her bir cihazın bakım maliyetlerinden yüzde 43'e kadar tasarruf sağlayabileceğimizi göstermektedir. Bu, kestirimci bakım özelliği sayesinde yapılabilecek tasarruflar hakkında yalnızca bir örneği temsil eder.

Daha önce bahsedilen değerler, çevre koşulları, operasyon sayısı ve kısa devre kesintisi sayısı gibi birçok faktöre bağlı olarak değişebilir. Ayrıca, her cihazın sağlığı ve düzenli bakım hakkında kesin ayrıntılarla, tüm tesisin güvenilirliği çarpıcı bir şekilde artmaktadır, bu sayede bir veri merkezi kesintisinin 2,4 milyon dolara mal olabilen aşırı yüksek maliyetlerinden kaçınmaktadır [6].

Kestirimci bakım, cihazlardan gelen bilgilere (çevresel koşul, çalışma koşulları, gerçekleştirilen bakım çalışmaları ve etkisi) ve ABB Ability™ EDCS aracılığıyla bulutta çalışan karmaşık bir algoritmaya dayanmaktadır. Ayrıca, tüm cihazlar sürekli olarak kendi kendini kontrol eder. Herhangi bir anormal durum tespit ederse, cihaz çalışmanın sürekliliğini sağlamak ve güvenilirliği artırmak için bir alarm verir.

Son olarak, müşteri, alarmları otomatik olarak tetikleyecek herhangi bir cihazın (örn. devre kesici veya otomatik transfer şalteri (ATS) vb.), herhangi bir parametresi (örn. akım, gerilim veya güç) için, üst ve/veya alt eşikler ayarlayabilir.



Uptime Institute tarafından yayınlanan son rapora göre [4], veri merkezlerinin PUE seviyeleri düşüyor, ancak genel güvenilirlikte de bir azalma var. Burada özetlenen çözümlerin, çalışmada rapor edilen sorunların üstesinden gelerek sadece veri merkezlerinin güvenilirliğini artırabileceği açıktır.

Bir veri merkezinin enerji verimliliğini artırmanın bir başka yolu da dağıtım kayıplarını azaltmaktır. Tüm veri merkezi tipleri için ABB, güç dağıtım kayıplarını yüzde 5'e kadar azaltabilecek ekipmanlar sunar. Buna ek olarak, çok sayıda ölçüm cihazına sahip olmak, dağıtım kayıplarının nedenlerine ilişkin net bilgiler sağlayarak, verimliliği artırmak için dağıtımı optimize etme imkanı sağlar. UPS'teki kayıpları ölçme örneğini ele alalım.




DPA 250 S4 UPS'in verimi yüzde 97.4; bu kayıpların yüzde 2.6 olduğu anlamına gelir. Bu değerin düşük hassasiyetli bir cihazla ölçülmesi yararlı veri sağlamaz.





Ancak ABB'nin son derece hassas cihazları sayesinde dağıtım kayıpları hakkında kesin bilgi elde etmek mümkündür. Veri merkezlerine takılan IT ekipmanları, tesisatta harmonik bozulmaya neden olan güç kalitesi sorunları üretebilir.

Harmonikler ek kayıplara ve güvenilirlik sorunlarına neden olacaktır. Bu, tesisat içine uygun filtreler yerleştirilerek aşılabilir. Bununla birlikte, filtreleri doğru bir şekilde seçmek ve bulmak için, harmonik bozulmanın kaynağı ve seviyesi hakkında doğru bilgiye sahip olmak gerekir. ABB'nin devre kesicisi, 50. harmoniğe kadar ek cihaz olmadan ölçüm yapabilir, doğru bilgileri sağlar ve bu iyileştirmeleri mümkün kılar.

Ek olarak, aynı devre kesici, ortalama gerilim, gerilimdeki ani yükselmeler veya kısa kesintiler, fazlar arasındaki gerilim dengesizlikleri ve diğer konular gibi güç kalitesinin diğer yönlerini izleyerek enerji verimliliği ve güvenilirliğinde ek artışlar sağlayabilir.

ABB'nin devre kesicilerinde dahili güç kalitesi ölçüm cihazları bulunur ve bu sayede güç kalitesi ölçümleri veri merkezi güç kaynağı dağıtımının herhangi bir noktasında yapılabilir. Önerilen bazı ölçüm noktaları şunlar olabilir:

► Genel güç kalitesini izlemek için şebeke girişi
► Hangi grup IT kabininin güç kalitesi sorunları ürettiğini tanımak için güç dağıtım birimleri (PDU'lar).

Bu şekilde, güç kalitesi sorunları kolayca çözülebilir. Mekanik yük, harmoniklerin kaynağı da olabilen güç sürücülerden oluşabilir; bu nedenle, sorunun nereden geldiğinden emin olmak için, güç kalitesi ölçüm cihazlarının mekanik seviyede konumlandırılması tavsiye edilir. Son olarak, güç kalitesi diğer veri merkezi seviyelerinde de ölçülebilir ve bu da güç kalitesi sorunlarının net bir resmini çıkarır.

 

Kaynak

[1] J. M. Lima, "Data Centres Of The World Will Consume 1/5 Of Earth’s Power By 2025," Data- Economy, 12 December 2017. [Online]. Available: https://data-economy.com/data-centresworld- will-consume-1-5-earths-power-2025/. [Accessed 17 January 2019].

[2] UpTime, "Bright TALK," UpTime, 28 November 2018. [Online]. Available: https://www. brighttalk.com/webcast/14219/340820?utm_campaign=outlook-calendar&utm_ medium=calendar&utm_source=brighttalk-embed . [Accessed 8 December 2018].

[3] The Green Grid Association and ASHRAE, PUE: A Comprehensive Examination of the Metric, Atlanta, GA: ASHRAE Datacom Series, Book 11, 2014.

[4] R. Ascierto, "Uptime Institute Global Data Center Survey," Uptime Institute, 5470 Shilshole Avenue NW, Suite 500 Seattle, WA 98107 USA, 2018.

[5] Information technology — Data centre facilities and infrastructures — Part 2-2: Power distribution, EN 50600-2-2 Standard, 2014.

[6] Ponemon Institute, Cost of Data Center Outages, Ponemon Institute, 2016.


Destekleriyle