El reto de la eficiencia energética y la sostenibilidad en los Centros de Datos

Almacenamos y procesamos tantos datos que no somos conscientes del reto energético que implica la digitalización a nivel global. La energía necesaria para continuar nuestro crecimiento digital supone uno de los retos de sostenibilidad más serios de nuestra sociedad. ¿Qué son los Centros de Datos y cómo van a soportar nuestras ansias de consumo de información?

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Un crecimiento de datos desorbitado

Quizá no nos hemos dado cuenta de que, con esto de la digitalización, además de consultar y transmitir información, lo que estamos haciendo es generar cantidades inmensas de datos informáticos para que sean tratados, estén disponibles en cualquier momento y que, a su vez, generen más registros que se transformen en aún más datos. Ésto, claramente, no es gratis.

Cuentas de gmail, linkedin, facebook, twitter, instagram, youtube, amazon, películas de alta calidad en streaming, miles de canciones cuando quieras, fotografías y vídeos por whatsapp, copias de seguridad de empresas enteras, datos bancarios, datos de geolocalización, industria 4.0., webs, computación en la nube, y ahora el 5G. Si toda esta información estuviese impresa en papel, vinilos y celuloides, no me puedo imaginar la cantidad de espacio que podría ocupar (y árboles que eliminaríamos). Hoy en día podemos tener más información en un pendrive de nuestro bolsillo del pantalón que en la biblioteca nacional.

¿Dónde se almacena toda la información que generamos?

Esta información se guarda en los centros de procesamiento de datos (CPD). Cuando pensamos en un CPD, posiblemente lo primero que nos viene a la mente es un ordenador con mucha capacidad de almacenamiento, ¡¡¡el servidor!!!, en medio de la oficina o en una mesa al lado de la ventana. Estos primeros “centros de datos”, por llamarlos de alguna manera, son conceptos de los años 90 del siglo XX. La demanda de mayor conectividad a un Internet rápido de forma continua ha ido creciendo a un ritmo vertiginoso, de tal manera que los recursos internos de la mayoría de las empresas no han podido, ni pueden mantener, la velocidad con la que se producen los cambios tecnológicos.

Para atender esta necesidad de informatización y conectividad de las empresas (y de las no empresas), se empezaron a crear lo que hoy se conoce realmente como CENTROS DE PROCESAMIENTO DE DATOS (CPD). Son esos lugares que, como dejen de funcionar, no hay hijo de su madre que trabaje hoy. Podríamos decir que son los pilares fundamentales de nuestro mundo digital.

Con el fin de conocer un poco más sobre los CPD, vamos a tratar de penetrar algo más, sin entrar en grandes detalles técnicos, de lo que conlleva tener esos datos disponibles en cualquier momento. Esto nos hará ser más conscientes de lo que supone enviar mensajes entre dispositivos o leer mismamente estas letras.

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Más datos, más CPDs. ¿Dónde está el límite?

La sociedad actual genera datos en cantidades inmensas. Estos datos deben ser almacenados y conservados para su posterior uso y distribución en los CPD. Ahora parece que ya estamos acostumbrados a hablar de GigaBytes y TeraBytes y se nos olvida eso de los 250 MegaBytes, que era la capacidad de los primeros ordenadores para uso “casero” no hace tanto tiempo.

Evidentemente, existen unidades mucho mayores, por lo que ya se habla de ZettaByte y YottaByte. Los ceros que llevan esas cifras no caben en un golpe de vista. Como dato curioso, una película grabada en HD que tuviese 1 ZettaByte duraría 36 millones de años.

Se espera que de aquí al 2021, la humanidad supere los 3 ZettaByte de información acumulada. Como nos podemos imaginar eso supondrá una cantidad inmensa de CPDs distribuidos por todo el mundo. Los CDT datos de última generación son autenticas instalaciones industriales que están muy especializadas, cuentan con infinidad de equipos y complejos sistemas interrelacionados, con necesidades muy críticas todos ellos.

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¿Qué infraestructura tiene un Centro de datos?

Algunos son de apenas 200 m2 , pero otros pueden ser superiores a los 14,0000 m2, equivalente a la superficie de 15 campos de fútbol, que se dice pronto. Se componen de dos tipos de infraestructura:

  • IT: Servidores, discos duros de almacenamiento y conmutadores de red para interconectar los equipos informáticos. En estas infraestructuras es donde se realiza la función principal del CPD y donde se entregan los servicios. Aquí es donde se ejecuta una gran variedad de software, virtualización, bases de datos, hospedaje de webs, sistemas operativos y las famosas nubes.
  • Energía: Los sistemas eléctricos y refrigeración están al servicio de lo anterior, para asegurar el correcto funcionamiento de la principal función de los CPDs, que es mantener los datos disponibles de forma inmediata.

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Resultará curioso para algunos leer que uno de los sistemas necesarios sea el de refrigeración, que no es es para que el personal esté fresquito, sino porque los equipos generan una gran cantidad de calor. Sólo tenéis que comprobar en vuestros ordenadores de casa o en la oficina el chorro de calor que sale del ventilador. Esta ventilación es necesaria para que no se quemen los equipos electrónicos o no bajen su rendimiento, y además, como es lógico, cuanto más veloces son, más calor generan.

Balance de energía

Para hacernos una idea aproximada del balance energético de un CDT, podemos hablar de los siguiente valores:

  • Del 100% de la energía eléctrica consumida de la red de suministro, el 40% se destina a los sistemas de refrigeración y el 60% a los sistemas de TI.
  • Del sistema de refrigeración, solo se aprovecha el 25% para refrigerar, el resto se vuelve a perder en calor 15% (tanto de origen eléctrico “ efecto joule” como rozamientos mecánicos).
  • En el sistema de TI sólo el 55% se emplea para almacenar y gestionar los datos, el resto nuevamente se pierde en calor.

El 20% directamente lo perdemos en calor y un 25% lo usamos para refrigerar, ósea que la función principal sólo utiliza un 55%.

Viendo la botella medio llena, podemos decir que hay un potencial de mejora del 45%. Así que trabajo no falta. Hay que minimizar las pérdidas de calor y las necesidades de refrigerar.

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Indicador de rendimiento de un CPD

Como indicador de rendimiento se utiliza el PUE (Power Usage Effectivenes): efectividad de uso de la energía. Se determina como cociente entre de la energía total empleada y la energía empleada en el sistema TI.

PUE = ENERGÍA TOTAL / ENERGÍA TI

Según en el caso explicado del ejemplo, PUE = 100 / 55 = 1.81

Este indicador es el que se utiliza para comparar cómo de eficientes son los diferentes centros de datos existentes a nivel mundial. Nos podemos dar una idea de lo bueno o malo que es un CPD, con el siguiente gráfico que relaciona su PUE y grado de eficiencia.

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Por ejemplo Google, en sus datos de seguimiento desde 2008, indica que en los últimos 12 meses ha logrado un PUE de 1,12. En USA, para el año 2020 se estima un incremento del 53% del consumo de energía utilizado en 2013 para los centro de datos. En 2014 el 1,8% del consumo eléctrico USA fue destinado a CPDs.

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¡NO PUEDEN PARAR! sino estamos perdidos

¿Te ha pasado alguna vez, en casa o en el trabajo, el quedarte tan sólo 5 minutos sin conexión de datos? ¿O que el servidor no esté disponible? ¡Nos agarramos todos de los pelos! No sabemos qué hacer. Y como se nos ocurra mirar el móvil y no puedas mandar un mensaje de chat, nos tiramos por el barranco.

Hoy en día necesitamos una conexión de datos continua. No sabemos y no podemos trabajar. Se paran las fábricas ya que nos quedamos sin poder imprimir las órdenes de fabricación. No podemos si quiera consultar lo que quiere un cliente. La pérdida económica que supone perder nuestros datos es enorme. Según analistas expertos, una hora de interrupción supone unas pérdidas económicas cercanas al medio millón de euros, y conforme se tenga mayor dependencia del mundo digital, el coste de interrupción seguirá incrementándose.

Así que es fundamental que los centros de datos no paren de trabajar. La máxima prioridad en el sector de los centros de datos es el no parar. Hay que garantizar un funcionamiento continuo y altísimo grado de perfección en los sistemas.

Certificación de los CPD

Dada la importancia del “no parar” de un CPD, existen unos certificados que acreditan, por llamarlo de alguna manera, el nivel de excelencia de un centro de datos en criterios de diseño, estructura, desempeño, fiabilidad, inversión, retorno de inversión, sostenibilidad y eficiencia energética.

Uno de los más extendidos y pioneros (años 90) es el llamado certificado TIER y donde hay varios niveles: 1, 2, 3, 4 y recientemente se está dando una última vuelta de tuerca y hay certificaciones hasta el nivel 5. Desde los años 90 han ido apareciendo más certificados de diferentes entidades.

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La alta disponibilidad de los CPD se ha conseguido principalmente mediante la redundancia en el diseño, el equipamiento, las vías de suministro de electricidad, microrredes, software… Cualquiera que sea el diseño del sistema, debe estar equilibrado el nivel de redundancia (complejidad) y la ganancia de fiabilidad. Pensamos que cuantos más sistemas y equipamiento, mayor es la fiabilidad y, sin embargo, se incrementa la probabilidad de fallo, con lo que puede suponer, paradójicamente, una potencial peor fiabilidad. Esto implica reforzar aún si caben los métodos y planes de mantenimiento preventivo.

Lo que puede ser un problema, abre un mundo de oportunidades para asegurar la fiabilidad. Hay un campo inmenso para los sensores, smart grid, big data e inteligencia artificial. Todo ello destinado a lograr los altos niveles de excelencia certificados que antes hemos mencionado. En los sistemas de suministro eléctrico hay una gran cantidad de áreas de mejora. Los importantes avances en equipamiento para control y gestión de forma segura de la corriente continua permitirán desarrollar sistemas de distribución eléctrica con menos pérdidas energéticas.

Sin entrar en mucho detalle, la mayoría, por no decir todo el equipamiento IT, internamente funciona en corriente continua. Para conectarlo al sistema de alimentación que tenemos en los enchufes (Corriente Alterna) es necesario los transformadores (todo cargador de móvil o PC lleva uno). Como podéis imaginar, estos transformadores se calientan mucho y tienen grandes pérdidas de calor.

¿Estarán los centros de datos preparados para afrontar los retos que se avecinan?

Parece que llega el 5G con una capacidad de transmisión de datos de 10 Gbps. Este valor es hasta 3 veces más rápido que las redes de fibra actual y permitirá tener hasta 100 veces más de dispositivos conectados a la vez. Por supuesto, será consumiendo más energía y generando más datos, incrementándose la necesidad de que sean almacenados y gestionados.

El 5G va a suponer un mayor número de centros de datos (y toda su gestión), para lograr los mayores niveles de eficiencia energética que demanda hoy la sociedad. Se espera que el sector especializado en centros de datos experimente una fuerte demanda y ello supone una gran oportunidad para aquellas empresas y profesionales que estén especializados en diseño y mantenimiento de centro de datos, pasando por unos excelentes sistemas eléctricos y de refrigeración con menos pérdidas energéticas.

Si quieres encontrar un reto de futuro, con demanda de empleo y que busque cuajar el desarrollo tecnológico con la sostenibilidad, la eficiencia energética en los Centros de Datos te espera.

oscar Óscar Andaluz

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