‘Koel niet meer dan nodig’

IBM voert bij diverse klanten een zogeheten ‘green datacenter quick scan' uit om de mogelijkheden van besparing op het energiegebruik van IT in kaart te brengen. De eerste resultaten laten zien dat veel organisaties met slechts een beperkt aantal goedkope maatregelen al aanzienlijke besparingen kunnen behalen. Wie meer investeert in ‘groene' maatregelen kan het stroomgebruik zelfs tot meer dan de helft van het huidige niveau reduceren. Het begint allemaal bij accuraat meten.

Door Marco van der Hoeven

In het kader van de ‘green datacenter'-initiatieven van IBM hebben tot nu toe al een flink aantal grootgebruikers van IT een ‘quick scan' laten uitvoeren. Dit onderzoek biedt gedetailleerd inzicht in de mogelijkheden die er in de infrastructuur bestaan om te besparen op IT. Volgens Aernoud van de Graaff en Dirk Harryvan, beiden intensief betrokken bij de groene initiatieven van IBM, liggen er in grote lijnen drie factoren ten grondslag aan de vraag naar deze scans: financieel, operationeel en milieubewustzijn.
In de praktijk blijken met name problemen aan de operationele kant effect te hebben op de vraag naar duurzame oplossingen. Van de Graaff: "Veel gebruikers hebben geen idee hoe hun stroomgebruik in elkaar zit. Behalve het kostenaspect heeft dit ook invloed op de continuïteit van een bedrijf. Want ze weten daarmee ook niet of ze bijvoorbeeld in hun back up- voorzieningen voldoende capaciteit hebben om een eventuele stroomuitval op te vangen."
Milieu-overwegingen spelen vooralsnog een ondergeschikte rol als drijvende kracht om het energiegebruik in een organisatie onder de loep te nemen. Driekwart van de bedrijven en instellingen kampt met operationele problemen rond energiegebruik, en een kwart loopt in toenemende mate tegen de altijd stijgende kosten op. Van de Graaff: "'Pijn' is nog steeds de grootste drijver. Eerst moet het operationele deel in orde zijn, dan komen de financiën, dan volgt milieu. Maar ongeacht de motivatie hebben de maatregelen die genomen kunnen worden op alle drie de aspecten grote invloed."
Een van de zaken waar steeds meer organisaties mee te maken krijgen, is regelgeving rond duurzaam ondernemen. Een belangrijke ontwikkeling is de Europese regelgeving, en dan met name de 20-20-20-regel die in Brussel is vastgesteld. Deze houdt in dat in 2020 20 procent CO2-reductie moet zijn bereikt ten opzichte van 1990, en dat 20 procent van de energie duurzaam moet zijn.
Daarom wordt door de branche op Europees niveau al gewerkt aan een gedragscode rondom datacenters waar bedrijven zich vrijwillig bij aan kunnen sluiten. Deze gedragscode vormt als het ware een afspraak met de samenleving over maatregelen om energie te besparen, om die energiebesparing te meten en erover te rapporteren, en zo nodig over compensatiemaatregelen.
Dirk Harryvan: "Hierin zie je wel duidelijk een verschil tussen de Verenigde Staten en de Europese Unie. In de Verenigde Staten is al heel veel geregeld, al zijn nog een aantal zaken helemaal vrij. In Europa moet nog veel geregeld worden, al is lokaal wel veel aan de gang. In Amsterdam bijvoorbeeld zijn de eisen rond het opzetten van een datacenter bijvoorbeeld al heel streng."

Europese doelstellingen
Er zal nog veel moeten gebeuren om de Europese doelstellingen daadwerkelijk te halen. Zo blijkt uit een rapport dat is geschreven in opdracht van het ministerie van Economische Zaken, dat in Nederland bij de huidige stand van zaken in 2020 het stroomverbruik niet met 20 procent is afgenomen, maar juist zal zijn verdubbeld. Nederland lijkt nu te gaan inzetten op het halveren van die verwachte verdubbeling. En datacenters zullen in dat beleid een van de belangrijkste speerpunten gaan vormen. Deze ophanden zijnde regelgeving maakt eigen initiatieven om energie te besparen extra noodzakelijk.
Aernoud van de Graaff: "Het lijkt erop of ‘groen' erg gehyped wordt, vanwege alle aandacht die het nu krijgt. Maar de problemen die nu in de belangstelling staan, zijn echt. Het is dus zeker geen luchtbel, en de te realiseren besparingen zijn enorm. Het loont om er nu mee aan de slag te gaan. De kansen liggen voor het oprapen, het gaat niet om leveranciers die iets willen verkopen."
Harryvan: "Vijf jaar geleden was energie nog een te verwaarlozen kostenfactor bij veel organisaties. Maar de prijs is ondertussen zo substantieel toegenomen dat het een bijna zo belangrijke factor wordt als de aanschaf van een server of andere hardware. Daarom is er zoveel belangstelling voor ‘utilities management'. Organisaties kijken niet alleen naar wat het goedkoopst is in aanschaf, maar betrekken daar ook de kosten in het gebruik bij. Deze component is ondertussen zwaar gaan wegen, want in aanschafprijs ontlopen servers elkaar niet zoveel in de markt, maar de kosten van het beheer, inclusief stroomverbruik, kunnen nogal uiteen lopen."
Om het energiegebruik in datacenters terug te brengen, is een grondige meting noodzakelijk. De maatregelen kunnen in twee fasen worden uitgevoerd. De eerste is die van de ‘quick wins', die vaak snel duidelijk worden. Voor de tweede, nog rendabelere, fase zijn meer investeringen nodig. Van de Graaff: "Niet alles is in een achternamiddag geregeld, maar er zijn wel degelijk verbeteringen die letterlijk in een achternamiddag geregeld kunnen worden."

Efficiënt koelen
Tijdens de ‘quick scans' bleek dat in sommige gevallen de meest elementaire informatie over de eigen energievoorziening ontbrak. Zo komt het geregeld voor dat een deel van de stroom die naar een datacenter wordt geleid helemaal niet in dat datacenter wordt ingezet voor de koeling of de servers, maar wordt doorgeleid naar bijvoorbeeld de verlichting van het hele gebouw. Van de Graaff: "Dat kan een bewuste keuze zijn, maar in praktijk weten bedrijven vaak niet hoe hun stroom is aangelegd. Voorheen werd daar nooit aandacht aan besteed. De mensen meten niet, en ze weten het daarom niet. Slechts één energieleverancier waar we zijn geweest, wist exact waar alle stroom heen ging."
Voor het realiseren van structurele besparingen is een grotere investering in tijd en geld nodig dan bij de kleine facilitaire zaken, maar bij een besparing tot meer dan 70 procent kan dat wel de moeite waard zijn.
Uit de quick scans die IBM ondertussen bij klanten heeft uitgevoerd is al een aantal voorlopige conclusies te trekken die voor veel bedrijven gelden. Zo blijkt vrijwel geen enkele organisatie in zijn datacenter gebruik te maken van ‘blanking panels'. Dit zijn platen die de open ruimte in de serverracks afsluiten. In de meeste datacenters zitten zo veel open plekken in de racks, waardoor de lucht van de ene gang naar de andere gaat tussen de servers door, in plaats van dóór de server. Dat maakt de koeling uitermate inefficiënt.
Bovendien blijken mensen de natuurlijke neiging te hebben juist op warme plekken vloertegels neer te leggen waar koude lucht uit stroomt. Dat lijkt intuïtief helemaal goed, maar het is juist precies de verkeerde werkwijze. Want waar het al warm is moet het juist warm zijn, en het neerleggen van de koelende tegels heeft weinig effect.
Die kunnen beter aan de koude kant worden neergelegd, in de koude gang, terwijl in de warme gang dichte tegels moeten liggen. Op die manier worden de warme en koude gedeelten gescheiden, stroomt de koude lucht door de machines naar de warme kant, en vloeit de warme lucht via de airconditioning terug. Harryvan: "Dat is de efficiëntste koeling. In die gescheiden luchtstromen moet warme lucht niet afgekoeld worden, maar afgevoerd en dan gekoeld. Koude lucht tegen warme lucht aan laten stromen werkt niet." Een belangrijke voorwaarde voor het slagen van deze koelingsmethode is uiteraard wel dat zowel tussen als boven de gangen scheidingen zijn aangebracht. De ruimte onder de vloer zorgt voor de verspreiding van koude lucht, en de koude gang is afgedekt."
De quick win zit daarnaast in het afdichten van gaten en het weghalen van kabels. De lucht in de vloer staat onder druk, en gaten zorgen dat die druk lager wordt. Die gaten kunnen weer heel eenvoudig gedicht worden met borstels zoals die ook in een brievenbus zitten tegen de tocht. Anders is er onvoldoende druk om de lucht in het datacenter te verplaatsen.
Nog een eenvoudige en zeer snelle manier om besparingen te realiseren is om niet al te koud te koelen. Van de Graaff: "Met een handeling die drie seconden duurt bespaar je duizenden euro's per jaar in je datacenter. De opgestelde apparatuur is namelijk geschikt om op veel hogere temperaturen te gebruiken dan de huidige koelingstemperatuur. Die ligt vaak op zestien of zeventien graden, terwijl de apparatuur is gecertificeerd tot dertig graden, en in de garantie sprake is van een bovengrens van vijfentwintig graden. Als je dus op maximaal vierentwintig graden koelt, werkt de apparatuur nog steeds prima. Maar vaak heeft men geen idee, en heeft men ook geen goede controle. Dus wordt de koeling zo hoog mogelijk gezet."
Op een hogere temperatuur koelen heeft overigens nog een effect, want wanneer er te koud gekoeld wordt is het weer nodig om de lucht te bevochtigen. De airconditioning trekt de lucht droog, zodat luchtbevochtigers nodig zijn die ook weer energie kosten omdat ergens water gekookt moet worden om stoom op te wekken. Harryvan: "Al deze zaken bij elkaar kunnen in meer dan 90 procent van de gevallen leiden tot heel snelle besparingen aan de facilitaire kant. Met een investering van een paar honderd euro en een paar uur werk kun je al snel 15 procent besparen op je facility-kosten."

Besparing
De wederopstanding van waterkoeling is de belangrijkste trend in koeling, die ook grote gevolgen heeft voor de inrichting van datacenters, is. Van de Graaff: In de toekomst gaan we ernaar toe dat al onze servers watergekoeld worden. We gaan eigenlijk terug naar het ooit verdwenen ‘liquid assisted cooling'. Dat gebeurt nu bijvoorbeeld al in de hydroclusters en in onze supercomputers, de huidige Power6 575. Over een of twee generaties servers zullen we dat steeds meer gaan zien, en niet alleen bij de duurste servers. Zo kan een grote hoeveelheid processoren dicht bij elkaar worden gezet. Op dit moment kan water al bijna tot op de chip worden gebracht om te koelen. Het systeem dat we daarvoor gebruiken is in opzet te vergelijken met het bloedvatenstelsel in het menselijk lichaam, omdat het steeds verder vertakt tot kleine waterwegen."
Harryvan: "Bovendien is de emissie nul. Er gaat water van kamertemperatuur in, en er komt water van zestig graden uit. Daar kun je industrieel wat mee. Je maakt dus veel meer gebruik van omgevingsfactoren, zodat je zo min mogelijk energie hoeft toe te voegen om te koelen. Dan is het geen kostenpost meer, maar een bron van inkomsten omdat je die warmte kunt gebruiken."
Een van de factoren die een rol speelt is de bekabeling, die ook nog eens in veel gevallen een risicofactor vormt. Met name bij oude datacenters liggen vaak nog allerlei afgeknipte oude kabels. Harryvan: "Het herbekabelen van een datacenter is een grote investering, maar soms is het noodzakelijk."
Ook van belang is een gelaagde ondervloer voor het transport van de lucht. Omdat voor koeling van tientallen kubieke meters lucht veel ruimte nodig is, gaat het wel om bijna een halve verdieping extra.