מאמרים

 יעילות אנרגטית במתקני מחשב

מאת: דן גרמי, תחום הנדסה ופרויקטים, קבוצת אמן


אחד השלבים הראשונים והמשמעותיים בתהליך של תכנון מתקן מחשב חדש או שדרוגו של מתקן קיים הינו קביעת ההספק המתוכנן. מקובל לחשוב שנדרש להגדיר מספר מדויק של Xkw אשר יהווה את המספר הסופי והמוחלט של הספק ציוד המחשוב במתקן המחשב, כאשר אותו מספר מחושב בלא מעט מקרים כ-100 אחוזים יותר מההספק הנוכחי של הארגון.

השאלה האם נכון להגדיר כך וחשוב מזה - האם זה יעיל אנרגטית?

כידוע, קצב השינויים הטכנולוגיים בעולם ה- IT הינו גבוה מאוד ולמעשה כל שלוש עד ארבע שנים אנו עדים לשינויים דרמטיים בדרישות ציוד המחשוב בחדרי השרתים. המעבר בשנים האחרונות לשרתי להב (Blade servers), מעבר לשרתים וירטואליים וקונסולידציה של שרתים הינם ההוכחה לכך שבתכנון של מתקני מחשב ההתייחסות ליכולת הגמישות של המתקן, יכולת הגידול המדורגת, שילוב של טכנולוגיות קירור מסוגים שונים ברמה התשתיתית וגידול מודולרי של מערכות אלקטרו-מכאניות הינו חיוני, בעיקר כאשר שואפים שמתקן המחשב החדש/משודרג של הארגון גם ישמש אותו לשנים רבות קדימה וגם יהא יעיל מבחינה אנרגטית.



יעילות אנרגטית

בשנים האחרונות נושא היעילות האנרגטית הולך ותופש מקום דומיננטי מאוד במערך השיקולים בתכנון מתקן מחשב חדש וניהול של מתקני מחשב קיימים.

העלות הגבוהה של צריכת החשמל במתקני המחשב, העלייה המואצת של מחירי האנרגיה
(שככל הנראה ימשיכו לעלות לאור העיכוב בהכנת התשתיות מאגרי הגז והשפעות גיאופוליטיות) ואתגרי הקירור המתרבים משפיעי על מערך ה-IT ועל מנהלי מתקני המחשב כיום במישורים רבים. עלויות החשמל והקירור הפכו לתורם משמעותי בעלות הכוללת (TCO) של מתקני המחשב כאשר שני לו רק שכר עבודה.

יעילות אנרגטית בעולם ה- Data centers (מה שמכונה - "מתקן ירוק") מוגדרת כמכלול של גורמים אשר משפיעים על צריכת החשמל הכוללת של מתקן המחשב. ככל שמתקן המחשוב יעיל יותר, כך צריכת החשמל הכוללת שלו זהה לצריכת המחשוב שבו.
ישנם מספר אלמנטים מרכזיים המשפיעים על היעילות האנרגטית של המתקן:ציוד חשמלי שאינו יעיל


ציוד מיזוג שאינו יעיל
תכנון שאינו מודולרי או תכנון "עודף" של מערכות חשמל ומיזוג
צריכת חשמל עבור תאורה
חוסר יעילות בשל קונפיגורצית עבודה או תכנון לקוי


במרבית מתקני המחשב בארץ ובכלל פחות מחצי מצריכת החשמל משמשת בפועל את ציוד המחשוב. יותר מחצי ממנה משמשת את מערכות הקירור ו"ביזבוזי" אנרגיה של מערכות החשמל שמזינות את המתקן (תאורה, UPS וכו').

ניתן למדוד יעילות אנרגטית של מתקן המחשב באמצעות מדד ה- PUE (Power Usage Effectiveness). זהו כלי השוואתי עבור מנהלי מתקני המחשב אשר משמש עבורם כאמצעי לבחינת יעילות המתקן שלהם ואפשרויות לחסכון. חישוב ה-PUE מבוצע ע"י חלוקת סה"כ צריכת החשמל של מתקן המחשב (הספק מחשוב, מערכות מיזוג, תאורה ואיבודי אנרגיה) בהספק ציוד המחשוב בלבד. מדד היעילות של רוב מתקני המחשב בארץ נע בין 2.2 ל – 3.5 (ממוצע של 2.8). המשמעות ההיא שעבור כל Kw של מחשוב, מתקן המחשוב צורך עוד לפחות 1.8 Kw של חשמל. לצורך ההמחשה - במידה וצריכת ה- IT של מתקן המחשב הינה 200Kw, הצריכה הכוללת של המתקן תעמוד על 560Kw. במונחי כסף, מדובר על עלות חשמל שנתית של כמעט 3 מליון ש"ח (לפי חישוב של 0.59 ש"ח לקוט"ש).

במידה ואותו מתקן מחשב היה מתוכנן ל- PUE של 1.7, הצריכה הכוללת של המתקן היתה עומדת על 340Kwבלבד, עם עלות שנתית של 1.7 מיליון ₪ - חיסכון שנתי של מעל מיליון ₪ בשנה!

כאמור, אחת הסיבות המרכזיות לכך שמתקן אינו יעיל אנרגטית הינה תכנון "עודף" או תכנון שאינו מודולרי. תכנון עודף נוצר בדרך כלל מדרישות יתר של מנהלי ה- IT או כתוצאה מלקיחת מקדמי סיכון גבוהים מדי של מתכנני המתקן.

תכנון עודף גורם לבזבוזי אנרגיה גדולים במתקן המחשב לאור העובדה כי מערכות האנרגיה מועמסות ב- 15 עד 30 אחוזים במקום 60 עד 70 אחוזים, דבר המפחית את רמת הנצילות של המערכות האלקטרו-מכאניות. הדרך למנוע זאת הינה ע"י תכנון נכון, הן של קונפיגורציית עבודת המערכות והן של המתקן כולו. מודולאריות תכנונית וגידול על פי הצורך הינם מהותיים ביעילות האנרגטית וגם יוצרים חסכון בעלויות התפעוליות (Opex) כגון שירות, תחזוקה ותפעול ועלויות ההקמה הראשוניות (Capex).

המגמה העולמית של עלייה בעלויות האנרגיה, תגרור עלייה בעלות הכוללת (TCO) של מתקני המחשב. סיבה נוספת להתייעלות אנרגטית מקורה בדרישות איכות הסביבה ודרישות ה- Energy star. קיים לחץ מסיבי, בעיקר בארה"ב ובאירופה, על בעלי מתקני המחשב הגדולים להפחית את צריכות החשמל של מתקני המחשב שלהם, לאור ההשפעות הסביבתיות השליליות של פליטות הפחמן כתוצאה מייצור החשמל. דוגמא טובה לכך הינה פייסבוק אשר חשפה לראשונה השנה את ההשפעה הסביבתית שלה ושל 900 מיליון משתמשי הרשת החברתית. סך הפליטות הזיהומיות שנובעות מפעילותה עמדו על 285 אלף טון מרובע פחמן דו חמצני בשנת 2001 (עדיין נמוך לעומת גוגל עם 1.5 טון ב- 2010). עצם הפרסום מעיד על החשיבות הרבה של הנושא בקרב בעלי החברה והביקורות שהחברה סופגת מהארגונים הירוקים.

לסיכום, ישנן סיבות רבות ומגוונות ליעילות אנרגטית של מתקני המחשב - פוליטיות, ארגוניות, חברתיות ודרישות תקינה, אולם החיסכון הכלכלי והיתרונות הטכנולוגים מובילים מגמה זו בעולם.



לפרטים נוספים