Was ist PUE und wie wird es berechnet?

In der heutigen digitalen Welt ist Energieeffizienz in Rechenzentren wichtiger denn je. Da Rechenzentren immer mehr Strom verbrauchen, ist das Verständnis und die Optimierung der Energieeffizienz (Power Usage Effectiveness, PUE) unerlässlich geworden. Die PUE ist eine wichtige Kennzahl, die Unternehmen hilft, die Energieeffizienz ihrer Rechenzentren zu messen und so fundiertere Entscheidungen zu treffen, die Kosten und Umweltbelastung reduzieren.

Doch die Infrastruktur des Rechenzentrums benötigt zusammen mit der Rechenleistung, die von all dieser Hardware bereitgestellt wird, eine Menge Energie.

Deshalb ist Effizienz in einem Rechenzentrum so wichtig. Rechenzentren, die nicht effizient arbeiten, verbrauchen mehr Energie (was zu höheren Betriebskosten führt).

Welche Schritte können Sie also unternehmen, um Ihr Rechenzentrum effizienter zu gestalten? Und wie können Sie die vorhandene Hardware besser ausnutzen?

Die Überwachung von Kennzahlen wie PUE (Power Usage Effectiveness) und DCiE (Data Center Infrastructure Efficiency) ist ein guter Anfang.

Hier sehen wir uns genauer an, was PUE ist und wie man es berechnet. Wir betrachten außerdem Kennzahlen wie DCiE und zeigen Ihnen, wie Sie Ihr Rechenzentrum effizienter gestalten können.

Was ist PUE?

Die Energieeffizienz (Power Usage Effectiveness, PUE) ist eine Kennzahl, die den Gesamtstromverbrauch Ihres Rechenzentrums misst. Dieser Wert hilft Ihnen, die Effizienz Ihres Rechenzentrums zu beurteilen und sollte daher regelmäßig überprüft werden.

PUE wurde von Green Grid entwickelt und 2006 als Mittel zur Berechnung der Energieeffizienz von Rechenzentren eingeführt und ist der Standardmessmaßstab, auf den sich die Rechenzentrumsbranche weiterhin stützt.

Rechenzentren verbrauchen enorme Mengen an Energie. Allein in den USA entfallen 2 % des gesamten Stromverbrauchs auf Rechenzentren. Dieser Anteil wird mit steigender Nachfrage nach Rechenleistung weiter steigen.

Unterausgelastete Server verschwenden nicht nur Ressourcen, sondern beanspruchen auch wertvolle Stellfläche. Ebenso stellt Hardware, die mehr Strom verbraucht als nötig, höhere Anforderungen an die Kühlsysteme. 

In beiden Fällen verfügen Sie über Anlagen, die weniger Wert generieren als sie sollten und die Kosten in die Höhe treiben. Die Behebung dieser Probleme ist unerlässlich, um einen möglichst effizienten Betrieb Ihres Rechenzentrums zu gewährleisten.

Der PUE-Wert eignet sich gut für Benchmarking, da er Ihnen hilft zu verstehen, wie effizient Ihr Rechenzentrum aktuell ist und die Auswirkungen von Änderungen zu messen, indem Sie die nachfolgenden Werte vergleichen.

Wie berechnet man den PUE-Wert?

Die Formel zur Berechnung des PUE-Werts lautet wie folgt:

• PUE = Gesamtleistungsaufnahme der Anlage / Energieverbrauch der IT-Ausrüstung

Der Gesamtenergieverbrauch der Anlage bezeichnet die von ihr verbrauchte Energiemenge. Er umfasst die gesamte Hardware im Rechenzentrum sowie Kühlsysteme, Stromversorgungskomponenten und Beleuchtungssysteme.

Der Energieverbrauch von IT-Geräten bezieht sich auf die Energiemenge, die für den Betrieb von Speicher- und Netzwerkgeräten benötigt wird. Steuerungsgeräte wie Workstations und Monitore sind ebenfalls enthalten.

Schauen wir uns ein Beispiel an. 

Ein Rechenzentrum verbraucht insgesamt 100,000 Kilowatt Energie, die IT-Ausrüstung davon 55,000 Kilowatt. Gemäß der obigen Formel ergibt sich daraus ein PUE-Wert von 1.81 für dieses Rechenzentrum.

Je näher der Wert an 1 liegt, desto effizienter arbeitet das Rechenzentrum. Der PUE-Wert informiert das Rechenzentrumsmanagement darüber, wie nahe es seinen Effizienzzielen kommt. Die kontinuierliche Messung des PUE-Werts hilft dabei, die effektivsten Energiesparmaßnahmen zu ermitteln.

Ein Rechenzentrum mit einem hohen PUE-Wert verbraucht mehr Energie als es sollte, was bedeutet, dass es weniger effizient ist und höhere Kosten verursacht.

Was ist ein guter PUE-Wert? 

Laut Daten des Uptime Institute lag der durchschnittliche PUE-Wert der untersuchten Rechenzentren bei 1.59 . Obwohl das Rechenzentrum in unserem Beispiel über dem Durchschnitt liegt, besteht dennoch erhebliches Verbesserungspotenzial.

Nachdem Sie nun ein besseres Verständnis davon haben, was PUE bedeutet, wie werden diese Werte ermittelt?

Die beste Methode zur Messung des Gesamtstromverbrauchs eines Gebäudes ist die Messung am oder in der Nähe des Stromzählers. Alternativ kann ein sogenannter „Schattenzähler“ installiert werden – ein Gerät, mit dem sich der Gesamtstromverbrauch des Gebäudes täglich messen lässt.

Befindet sich das Rechenzentrum in einem gemischt genutzten Gebäude, ist es wichtig, dass Sie die Messungen am Stromzähler des Rechenzentrums vornehmen, um genaue Messwerte zu erhalten.

Zur Messung des Energieverbrauchs von IT-Geräten können Sie Leistungsmessungen mit einer Stromverteilungseinheit (PDU) durchführen, die die Computer und Netzwerkgeräte mit Strom versorgt.

Die Erfassung des Gesamtenergieverbrauchs der Anlage und der IT-Geräte ermöglicht die Berechnung des PUE-Werts Ihres Rechenzentrums. Die manuelle Datenerfassung ist jedoch extrem zeitaufwändig und erfordert zudem Ihre Anwesenheit vor Ort.

Anstatt jedes Mal persönlich vorbeizukommen, können Sie Sensoren installieren, die Echtzeit-Energieverbrauchsdaten erfassen und in die DCIM-Software (Data Center Infrastructure Management) einspeisen.

DCIM-Software hilft Ihnen, die Netzwerkleistung zu überwachen und den Energieverbrauch aller Anlagen in Ihrem Rechenzentrum zu messen.

Die Benutzeroberfläche ermöglicht die Echtzeitmessung von Kennzahlen wie PUE und DCiE. Zudem können Sie den Gesamtenergieverbrauch und die Raumauslastung im Zeitverlauf verfolgen – all dies ist hilfreich, um die Energieeffizienz zu verbessern.

Stromverbrauchseffektivität (PUE)

Statt auf Vermutungen angewiesen zu sein, können Sie fundierte Entscheidungen über Ihren Energieverbrauch treffen und die Effizienz im Laufe der Zeit verfolgen. 

Was hat PUE mit DCOI zu tun?

PUE ist eine der fünf wichtigsten Optimierungskennzahlen, die von der Data Center Optimization Initiative (DCOI) vorgeschrieben werden – einer staatlichen Initiative, die von den Rechenzentren des Bundes verlangt, energieeffizienter zu werden.

1. PUE (Power Usage Effectiveness)
2. Energiemessung
3. Virtualisierung
4. Serverauslastung und automatisierte Überwachung
5. Anlagennutzung

Als einer der führenden Anbieter von Data Center Infrastructure Management (DCIM) für US-Bundesbehörden bietet Nlyte alle 5 von der DCOI vorgeschriebenen Optimierungsmetriken an.

Was versteht man unter Data Center Infrastructure Efficiency (DCiE)?

Die Data Center Infrastructure Efficiency (DCiE) ist der Kehrwert des PUE-Wertes und gibt die Energieeffizienz eines Rechenzentrums in Prozent an.

DCiE wurde außerdem von Green Grid entwickelt und eingeführt, um der Rechenzentrumsbranche zu helfen, effizienter zu werden und ihren CO2-Fußabdruck zu reduzieren.

Wie berechnet man DCiE?

Die Formel zur Berechnung von DCiE lautet wie folgt:

• DCiE = (1 / PUE) x 100

Das Rechenzentrum in unserem vorherigen Beispiel hatte einen PUE-Wert von 1.81. Gemäß der obigen Formel ergibt sich daraus ein DCiE-Wert von 55 %.

Die folgende Tabelle veranschaulicht die Effizienzstufen basierend auf PUE und DCiE:

Das Rechenzentrum in unserem Beispiel liegt nur leicht über dem Durchschnitt. Selbst wenn Ihr Rechenzentrum eine gute Effizienzbewertung aufweist, profitieren Ihre Unternehmen langfristig von Maßnahmen zur weiteren Senkung des PUE-Werts.

Wie PUE und DCiE Ihnen bei der Kostenkontrolle helfen

Durch die Senkung Ihres PUE-Wertes wird Ihr Rechenzentrum letztendlich effizienter, was weniger Energieverschwendung und eine geringere Umweltbelastung bedeutet.

Die Messung von PUE und DCiE ist jedoch keine einmalige Angelegenheit. Diese Kennzahlen sollten regelmäßig gemessen werden, um aussagekräftig zu sein. Außerdem sollten sie zu verschiedenen Tageszeiten und an verschiedenen Wochentagen gemessen werden, um etwaige schwankende Energiekosten zu berücksichtigen.

Kennzahlen wie PUE und DCiE eignen sich zur Festlegung von Vergleichswerten. Dadurch lässt sich die Wirkung von Effizienzverbesserungsmaßnahmen bewerten, indem die Ausgangsdaten mit den späteren Ergebnissen verglichen werden.

In Kombination mit DCIM-Software können Rechenzentrumsbetreiber den Energieverbrauch über die gesamte Infrastruktur eines Rechenzentrums hinweg überwachen und Anlagen identifizieren, die unterausgelastet sind oder mehr Energie verbrauchen als sie sollten.

Diese Erkenntnisse ermöglichen es Ihnen, fundierte Entscheidungen über den Energieverbrauch zu treffen, beispielsweise ob Sie Modernisierungen durchführen oder bestimmte Komponenten ganz außer Betrieb nehmen sollten.

Effiziente Rechenzentren können Ihrem Unternehmen einen Wettbewerbsvorteil verschaffen. Geringere Kosten ermöglichen attraktivere Preise, wodurch potenzielle Kunden Ihre Dienstleistungen anderen Optionen vorziehen können.

Natürlich ist es nicht einfach, Ihre Daten effizienter zu nutzen – es erfordert sorgfältige Planung und Umsetzung, um langfristigen Erfolg zu gewährleisten. Sehen wir uns genauer an, wie Sie den PUE-Wert senken und die Betriebskosten reduzieren können. 

Wie kann man den PUE-Wert senken?

PUE und DCiE geben Auskunft über die Effizienz (oder Ineffizienz) Ihres Rechenzentrums. Hier sind Maßnahmen, die Sie ergreifen können, um den PUE-Wert zu senken.

Ersetzen Sie ineffiziente Hardware.

Alle Hardwarekomponenten haben eine begrenzte Lebensdauer. Wann bestimmte Komponenten ausgetauscht werden müssen, hängt von verschiedenen Faktoren ab. 

Wenn Server oder Speichersysteme nicht so gut funktionieren, wie sie sollten, sollten Sie einen Austausch gegen effizientere Hardware in Betracht ziehen.

Virtualisieren Sie Ihre Server

Servervirtualisierung bedeutet, einen physischen Server mithilfe von Software in Partitionen aufzuteilen. Jede Partition fungiert als virtueller Server und führt ihr eigenes Betriebssystem aus.

Jede virtuelle Maschine kann ihre eigene Arbeitslast ausführen, was den Energieverbrauch senkt und wertvolle Stellfläche spart. IT-Teams können diese virtuellen Server auch zum Testen von Software nutzen, ohne andere virtuelle Server zu beeinträchtigen.

Verbesserung der Kühlsysteme

Rechenzentren benötigen ausreichende Kühlung, um eine Überhitzung zu verhindern. Kühlsysteme sind jedoch sehr energieintensiv und verbrauchen viel Strom innerhalb einer Anlage.

Die Verbesserung von Kühlsystemen und sogar die Reduzierung der Abhängigkeit davon sind weitere Möglichkeiten, den PUE-Wert zu senken. Beispielsweise kann man, wo immer möglich, auf „freie Kühlung“ setzen – also die natürlich kühle Umgebungsluft nutzen, um die Temperatur im Rechenzentrum zu senken.

Fazit

Rechenzentren bilden das Herzstück der IT-Abläufe eines Unternehmens. Doch die Hardware und die Infrastruktur selbst verbrauchen enorme Mengen an Energie.

PUE und DCiE sind nützliche Kennzahlen zur Messung der Energieeffizienz. Ein hoher PUE-Wert deutet darauf hin, dass Ihr Rechenzentrum mehr Ressourcen verbraucht als nötig.

Möglichkeiten zur Senkung Ihres PUE-Werts umfassen den Austausch ineffizienter Hardware, die Virtualisierung Ihrer Server und die Optimierung des Kühlsystems. Diese Maßnahmen helfen Ihnen, Betriebskosten zu reduzieren und den Nutzen Ihres Rechenzentrums zu steigern. Selbstverständlich benötigen Sie die richtigen Tools, um den Stromverbrauch zu überwachen. Sehen Sie sich eine Demo an , um zu erfahren, wie Sie mit der DCIM-Software von Nlyte Ihre gesamte IT-Infrastruktur verwalten können.