Was ist die PUE (Power Usage Effectiveness, Effektivität des Stromverbrauchs) und was misst sie?

Die Effektivität des Stromverbrauchs, oder PUE, ist eine Standardkennzahl für die Effizienz des Leistungsverbrauchs in Rechenzentren. Eine einfache Definition der PUE ist das Verhältnis des Gesamtenergieverbrauchs der Anlage zum Energieverbrauch der IT-Geräte, die im Rechenzentrum betrieben werden, und kann durch die folgende Formel dargestellt werden:

Der Gesamtenergieverbrauch der Anlage umfasst die Leistung, die für die Rechenzentrumsanlage oder den Rechnerraum vorgesehen ist und die am Zähler gemessen wird. Dazu gehören alle Verbraucher, einschließlich IT-Geräte, Kühlsysteme, die Beleuchtung und Komponenten der Stromversorgung.

Die IT-Geräte umfassen die gesamte Energieversorgung für Rechen-, Speicher- und Netzwerkgeräte, einschließlich sonstiger Steuerungen wie KVM-Switches, Workstations, Monitore und Laptops.

Trotz der Einfachheit dieses Verhältnisses und seiner Akzeptanz als Standardleistungskennzahl ist die Berechnung der PUE nicht so einfach, wie es anhand der Formel scheint. Dazu sind mehrere praktische Überlegungen erforderlich

Zum Verständnis der PUE in Rechenzentren

Die PUE wird im Allgemeinen nicht nur einmal gemessen. Verfolgt man die PUE für ein einzelnes Rechenzentrum über die Zeit, erhält man die Leistung der Anlage im Vergleich zur ursprünglichen Baseline-Berechnung. Obwohl das Uptime Institute die durchschnittliche PUE in Rechenzentren für 2020 mit 1,58 angibt, ist diese Kennzahl vielleicht wenig nützlich für einen Vergleich mehrerer Rechenzentren miteinander, von denen jedes anders konfiguriert ist.

Der Vergleich der PUE-Messungen für verschiedene, selbst sehr ähnliche, Rechenzentren erweist sich als schwierig. Zwei Rechenzentren etwa der gleichen Größe, die sich jedoch an verschiedenen Standorten (vielleicht in verschiedenen Regionen oder Ländern) befinden, könnten aus verschiedenen Gründen einen dramatisch unterschiedlichen Stromverbrauch aufweisen. Zum Beispiel können Unterschiede in den lokalen Klima- und Witterungsbedingungen, im Stromnetz und sogar in den für die Anlage verwendeten Baumaterialien den Energieverbrauch beeinflussen.

Darüber hinaus ist das, was verschiedene Rechenzentrumsteams bei ihren PUE-Berechnungen als relevant oder wesentlich ansehen, nicht immer dasselbe. Die Teams müssen überlegen, wie Teilsysteme als IT-Verbraucher, Infrastrukturverbraucher oder als irrelevant zu klassifizieren sind, und sogar, ob eine Messung praktisch möglich ist. Mögliche Probleme bei einem Vergleich der PUE verschiedener Anlagen sind:

• Ein Rechenzentrum kann Teilsysteme haben, die in einem anderen nicht vorhanden sind
• Teilsysteme unterstützen Einrichtungen mit gemischter Nutzung, wie z. B. Funktionen, die nicht zum Rechenzentrum gehören, z.B. Kühltürme oder Kältemaschinen, und können nicht einfach oder direkt gemessen werden
• Die Instrumentierung bestimmter Teilsysteme ist unpraktisch und kostspielig, z. B. Stromverteilungseinheiten (PDUs), die viele Steckdosen enthalten, multipliziert mit der Anzahl der in der Anlage verwendeten PDUs
• Praktische Messpunkte, wie z. B. der Stromzähler, können Lasten beinhalten, die nichts mit dem Rechenzentrum zu tun haben und die schwer abzutrennen sind

So berechnen Sie die genaue PUE

Wo der Energieverbrauch gemessen wird, hat Einfluss darauf, welcher Kategorie der Stromverbrauch zugeordnet wird, der Anlage oder der IT. In der Anlage sollten die Messungen am Stromzähler oder in dessen Nähe erfolgen. Bei Anlagen oder Rechenzentren mit gemischter Nutzung sollte nur der Stromzähler betrachtet werden, der den Stromverbrauch des Rechenzentrums misst.

Rechenzentren, die einen Stromzähler mit anderen Anlagenteilen gemeinsam verwenden, stellen Probleme bei der genauen Zuordnung der Messungen dar. In solchen Fällen kann die Schätzung des Teils, der nicht durch das Rechenzentrum verursacht wird, und dessen Abzug vom Gesamtverbrauch, die einzige Option sein.

Die Messung des Verbrauchs der IT-Geräte sollte nach allen Leistungsumwandlungen, Schaltvorgängen und Konditionierungen erfolgen. In den Server-Räume können Messungen der an die Server Racks gelieferten Gesamtleistung am genauesten an den PDUs erfolgen.

Mehr erfahren: Auswahl der richtigen Rack-PDU anhand des Leistungsbedarfs

Was ist die Effizienz der Rechenzentrumsinfrastruktur (DCiE)?

Der Kehrwert der PUE misst die Energieeffizienz eines Rechenzentrums. Dieses Verhältnis wird durch die Effizienz der Rechenzentrumsinfrastruktur (DCiE) ausgedrückt und kann nach einer der folgenden beiden Formeln berechnet werden.

Diejenigen, die die Nützlichkeit der DCiE zu beurteilen haben, müssen mit den gleichen Herausforderungen kämpfen wie die, die die PUE messen, nämlich dass PUE und DCiE verschiedener Anlagen nicht so einfach vergleichbar sind, selbst wenn es sich um ähnliche Rechenzentren handelt.

Die Messungen sind wertvoll als Benchmarks für die Energieeffizienz eines Rechenzentrums. Wenn dieser Prozess mit Hilfe einer Software zum Vergleich der Leistung in Echtzeit automatisiert wird, können sowohl PUE als auch DCiE Einblicke in wichtige betriebliche Anwendungen geben. Durch ein detailliertes Verständnis des Leistungsverbrauchs des Rechenzentrums auf verschiedenen Ebenen können Leistungsverluste und nicht ausgelastete Systeme leicht entdeckt und ihre Kosten gesenkt werden.

Weitere Kennzahlen für die Effizienz von Rechenzentren

Mit der Einführung von Kennzahlen wie PUE und DCiEhaben sich weitere Kennzahlen für die Effektivität aus dem Green Grid als nutzbare Messgrößen für die Effizienz von Rechenzentren erwiesen.

• Die Effektivität der Energierückgewinnung (ERE) misst die Effektivität einer Anlage bei der Umleitung von Energie für andere Verwendungszwecke innerhalb der Anlage, z. B. durch den Einsatz eines Wärmetauschers, um die Abwärme vom Server zum Heizen der umliegenden Gebäude zu nutzen.
• Die Effektivität des Wasserverbrauchs (WUE) versucht, die Menge Wasser zu messen, die von Rechenzentren zur Kühlung von IT-Geräten verwendet wird.
• Die Effektivität des CO2-Verbrauchs (CUE) ist das Verhältnis der Gesamtemissionen von Kohlendioxid (CO₂), die durch den Gesamtenergieverbrauch von Rechenzentren verursacht werden, zum Energieverbrauch der IT-Geräte.

So kaufen Sie die richtige USV, um die PUE in Ihrem Rechenzentrum zu optimieren

Eine umfassende Anleitung zum Kauf unterbrechungsfreier Stromversorgungen finden Sie im Kaufleitfaden für USV von Vertiv. In dem Leitfaden lernen Sie, wie Sie den Strombedarf beurteilen können, indem Sie die richtigen Fragen stellen und sonstige technische Überlegungen berücksichtigen, bevor Sie in Ihre kritische Strominfrastruktur investieren.