Szacuje się, że wzrost skali oraz gęstości upakowania serwerów w 2011 r. będzie przekładał się na zwiększenie poboru mocy pojedynczej szafy typu rack do ok. 50 kWh (obecnie ok. 12 kWh ). Tak duże zwiększenie konsumpcji energii (ok. czterokrotne) oznacza drastyczny wzrost wymagań stawianych przed systemami zasilania i chłodzenia.

Wzrost zużycia energii elektrycznej przez centra przetwarzania danych czy serwerownie wymusza konieczność znacznego zwiększenia poziomu jej wytwarzania. Produkcja energii elektrycznej, jak wiadomo, wiąże się z zanieczyszczaniem środowiska i tak niekorzystnymi zjawiskami jak efekt cieplarniany. W konsekwencji przyjętych założeń odnośnie do redukcji emisji CO2 i konieczności inwestycji w modernizacje sieci energetycznych w Polsce należy się spodziewać znacznego wzrostu cen energii elektrycznej.

Zużycie energii elektrycznej W typowym centrum danych

Centra przetwarzania danych oraz serwerownie pracują w trybie ciągłym, co powoduje, że moc pracujących tam urządzeń ma decydujący wpływ na płacone rachunki za energię elektryczną. Jak wynika z badań przeprowadzonych przez IDC, nastąpił duży wzrost zużycia energii elektrycznej przez centra danych i serwerownie w Europie Zachodniej: 13% w skali rocznej (rok 2007 w stosunku do 2006). Z obliczeń IDC wynika, że centra przetwarzania danych i serwerownie zużyły ponad 40 TWh, a same tylko serwery pracujące w Europie Zachodniej - 16,3 TWh, co dwukrotnie przewyższa zapotrzebowanie na energię elektryczną, związaną z zasilaniem oświetlenia ulicznego w całej Anglii.

Stosowanie coraz szybszych procesorów bezpośrednio przekłada się na wzrost zużywanej przez nie energii. Dziesięć lat temu, kiedy procesor pobierał ok. 8 Watów (zamiast 4 Watów pobieranych przez swego poprzednika) - z zapewnieniem zasilania oraz chłodzenia nie było większego problemu. Obecnie, gdy procesory "konsumują" nierzadko od 90 do 100 Watów - prowadzi to do wydzielania dużych ilości ciepła. W konsekwencji powstają poważne problemy techniczne wiążące się nie tylko z zasilaniem, ale i chłodzeniem.

Warto zwrócić uwagę, że aż 99,9997% energii elektrycznej przeznaczanej na przetwarzanie danych jest zamieniane na ciepło w serwerowniach i centrach danych. Dodatkowo, sytuację zarówno w zakresie zasilania, jak i chłodzenia pogarsza coraz częstsze stosowanie serwerów kasetowych, mniejszych i szybszych przełączników sieciowych oraz innych urządzeń elektronicznych, które zajmują coraz mniejszą przestrzeń. W rezultacie sprzęt, który niegdyś zajmował całe pomieszczenie, teraz mieści się nawet na pojedynczej półce (racku) szafy, co oznacza znaczące zwiększenie gęstości mocy.

Rosnące zapotrzebowanie na energię elektryczną w związku z budową lub modernizacją centrum przetwarzania danych pozostaje ważnym wyzwaniem, jakie stoi przed systemami zasilania. IDC prognozuje, że w 2012 r. na każde euro wydane na zakup serwera trzeba będzie przeznaczyć 80 eurocentów na infrastrukturę zasilającą. Dlatego już na etapie planowania centrum trzeba pomyśleć o rozwiązaniach pozwalających na ograniczenie kosztów związanych z zużyciem energii. Przy projektowaniu centrów danych i serwerowni warto kierować się normą opublikowaną w 2005 r. o symbolu TIA-942 r., która narzuca określone wymagania wobec sposobów zasilania i chłodzenia.

Współczesne systemy zasilania gwarantowanego w pewnym zakresie zapewniają skalowalność mocy, a także umożliwiają zwykle dodanie redundantnych jednostek dla zapewnienia maksymalnej niezawodności w krytycznych miejscach systemu. Jednak coraz częstsza wymiana sprzętu teleinformatycznego w centrum przetwarzania danych oznacza tak znaczący wzrost poboru energii elektrycznej, iż powoduje to konieczność modernizacji całej infrastruktury zasilającej. Niekiedy wzrost zapotrzebowania energii jest tak duży, że wymaga zwiększenia tzw. mocy przyłączeniowej dla całego obiektu, co oznacza często znaczne wydatki oraz wymaga długiego czasu realizacji.

Sprawność centrum przetwarzania danych

Sprawność centrum przetwarzania danych jest określana jako stosunek całkowitej energii pobieranej przez system teleinformatyczny oraz infrastrukturę fizyczną do mocy zużywanej przez system IT. Ponad 50% energii dostarczonej do typowego centrum przetwarzania danych nie jest zużywane przez sprzęt teleinformatyczny, a infrastrukturę fizyczną (głównie systemy zasilania i chłodzenia). Sprawność energetyczna typowego centrum danych kształtuje się na poziomie poniżej 50%. Należy zauważyć, że sprawność ta jest jeszcze mniejsza w przypadku, gdy obciążenie jest dużo niższe od wartości znamionowej.

W największym stopniu na całkowity koszt utrzymania centrum przetwarzania danych wpływają koszty energii elektrycznej generowane przez systemy zasilania. Sprawność, czyli stosunek mocy wejściowej do użytecznej, w większości zasilaczy serwerów nie przekracza 75%. To znaczy, że aż 25% energii elektrycznej jest tracone i ulega przemianie na ciepło, którego odprowadzenie słono kosztuje. Oczywiście straty są również generowane przez systemy zasilania gwarantowanego i dystrybucji (głównie zasilacze UPS), których sprawność zależy ponadto od poziomu obciążenia i spada, gdy urządzenia nie są obciążone mocą znamionową.