Cálculo do PUE de um centro de dados

O que é o PUE?

O PUE, de Power Usage Effectiveness, é o indicador de referência para medir a eficiência energética de um centro de dados. Responde a uma pergunta simples: por cada quilowatt-hora realmente útil aos servidores, quanto consome a instalação no total?

Introduzido em 2007 pelo consórcio The Green Grid, o PUE impôs-se como a linguagem comum do setor. Foi desde então normalizado a nível internacional pela norma ISO/IEC 30134-2, que fixa a sua definição, o perímetro de medição e as categorias de leitura. O seu êxito deve-se à legibilidade: um número único, sem dimensão, compreensível tanto por um operador como por uma direção-geral.

O PUE não mede o desempenho dos próprios servidores: mede o sobrecusto energético da infraestrutura que os envolve. Um PUE de 1,5 significa assim que, por 1 kWh entregue à informática, mais 0,5 kWh é consagrado ao arrefecimento, às perdas elétricas e aos serviços gerais.

A fórmula do PUE

O cálculo baseia-se em duas grandezas medidas no mesmo período — idealmente um ano completo, para integrar as variações sazonais do arrefecimento.

A eficiência exprime-se por vezes de forma inversa, através do DCiE (Data Center Infrastructure Efficiency): DCiE = 1 / PUE, expresso em percentagem. Um PUE de 1,5 equivale a um DCiE de cerca de 67 % — ou seja, 67 % da energia chega efetivamente à informática.

Como ler um PUE?

Um PUE só faz sentido quando comparado com ordens de grandeza. A média mundial, medida todos os anos pelo Uptime Institute, estagna em torno de 1,5 a 1,6 desde vários anos, após uma forte melhoria na década de 2010. Os melhores operadores hyperscale atingem 1,1, ou mesmo menos, graças ao free cooling e a uma conceção otimizada de ponta a ponta.

Atenção: um PUE baixo só se compara honestamente em condições equivalentes. O clima local, a taxa de carga, o nível de redundância e o perímetro de medição influenciam fortemente o valor. Um centro nórdico em free cooling partirá sempre com uma vantagem estrutural sobre um centro situado em zona quente e húmida.

As categorias de medição do PUE

Toda a credibilidade de um PUE reside em onde e como se mede. A norma ISO/IEC 30134-2, herdeira das categorias da The Green Grid, distingue vários níveis de rigor, do mais aproximativo ao mais fiável. Quanto mais o ponto de medição da energia TI se aproxima dos servidores, mais representativo é o PUE.

Em todos os casos, a regra de ouro é a medição contínua ao longo de 12 meses: um PUE lido num dia de inverno nada tem a ver com o mesmo centro em plena onda de calor estival, quando o arrefecimento funciona a pleno regime.

Para onde vai a energia de um centro de dados?

Compreender o PUE é, antes de tudo, compreender o que se esconde no « sobrecusto » não-TI. Num centro com PUE ≈ 1,6, a energia fora da informática reparte-se grosso modo assim:

A hierarquia é clara: agir sobre o arrefecimento é de longe a alavanca mais poderosa para baixar um PUE. É precisamente aí que a simulação aeráulica e térmica traz mais valor.

As alavancas de otimização do PUE

Reduzir um PUE quase nunca passa por uma medida única, mas pela acumulação de ganhos em toda a cadeia. Eis as alavancas mais eficazes, da mais rentável à mais estruturante.

1. Dominar os escoamentos de ar

O confinamento dos corredores quentes e frios, a obturação dos espaços livres nos bastidores (blanking panels) e um bom equilíbrio de pressão evitam o bypass (ar frio desperdiçado) e a recirculação (ar quente que volta aos servidores). É o ganho mais rápido e menos oneroso.

2. Elevar as temperaturas de referência

As gamas alargadas recomendadas pela ASHRAE autorizam temperaturas de insuflação mais elevadas do que antigamente. Cada grau ganho na temperatura de referência abre mais horas de free cooling e reduz a fatura dos chillers.

3. Explorar o free cooling

O arrefecimento « gratuito » — aeráulico (ar exterior) ou hidráulico (água) — permite, em clima favorável, desligar os chillers durante grande parte do ano. É o principal fator dos PUE recorde dos centros nórdicos.

4. Passar ao arrefecimento líquido

Para as densidades elevadas (IA, HPC), o direct-to-chip e a imersão evacuam o calor muito mais eficazmente do que o ar e reduzem drasticamente a energia de arrefecimento — abrindo ao mesmo tempo caminho à valorização do calor residual.

5. Fiabilizar sem sobredimensionar

Um centro muito subcarregado degrada o seu PUE: as UPS e os chillers funcionam longe do seu ponto de rendimento ótimo. Dimensionar de forma justa, por módulos, mantém a eficiência em cada etapa da subida de carga.

O papel da simulação CFD

Todas estas alavancas têm um ponto em comum: jogam-se na aeráulica e na térmica da sala. Ora, o olho não vê o ar. A simulação CFD (mecânica dos fluidos numérica) torna visível e quantificável aquilo que determina o PUE: campos de velocidade, de pressão e de temperatura em todos os pontos.

Reconstituindo um gémeo digital do centro de dados, a EOLIOS avalia o impacto de cada decisão antes das obras: posicionamento das unidades de insuflação, tipo de confinamento, temperatura de referência, cenários de avaria ou de onda de calor. Otimiza-se assim o arrefecimento — primeira rubrica do PUE — sem proceder por tentativas onerosas no local.

Calcule o seu PUE

Introduza a energia total consumida pela sua instalação e a energia dos equipamentos TI no mesmo período (idealmente 12 meses) para estimar o seu PUE, o DCiE correspondente e a parcela de energia não informática. Os botões propõem alguns perfis de referência.

Os indicadores complementares

O PUE não diz tudo. Ignora a água, o carbono e a reutilização do calor. Uma leitura completa do desempenho de um centro de dados mobiliza, por isso, uma família de indicadores.

O WUE tornou-se central: algumas estratégias que melhoram o PUE (arrefecimento adiabático) aumentam o consumo de água. Otimizar um centro de dados é, por isso, arbitrar entre estes indicadores — um trabalho em que a simulação ajuda a encontrar o bom equilíbrio.

As armadilhas de medição do PUE

Um PUE apresentado sem precauções pode induzir em erro. Eis os enviesamentos mais frequentes.

A boa prática: indicar sempre a categoria de medição, o período e o perímetro — e cruzar o PUE com os outros indicadores para uma imagem fiel.

PUE & regulamentação

Durante muito tempo voluntário, o acompanhamento do PUE torna-se progressivamente uma obrigação. Vários enquadramentos o regulam ou se lhe referem:

Além da conformidade, estes enquadramentos fazem do PUE um argumento concorrencial: clientes e investidores analisam agora a eficiência energética como um critério de escolha.

Perguntas frequentes sobre o PUE