O que é PUE? E, qual sua relação com sustentabilidade?

Conheça o PUE, indicador que guia a sustentabilidade, enfrentando o desafio de atender à crescente demanda por dados de forma sustentável.

PUE eficiente é alto, ou baixo?

Como se calcula o PUE de um data center?

Como se classifica o resultado de um PUE?

Existem dados sobre a eficiência energética de data centers?

Como a indústria de TI está posicionada diante das metas globais do clima?

É possível tornar data centers estruturas mais sustentáveis?

A crescente dependência de meios eletrônicos traz consigo um paradigma ambiental. Para o processamento e armazenamento de altos volumes de dados, cada dia mais vemos a construção de novos centros de dados, sejam eles centralizados ou na borda, aumentando significantemente o consumo de energia no planeta.

Segundo a International Energy Agency (IEA), o consumo de energia de datas centers irá dobrar entre 2022 e 2026, impulsionado principalmente pelas novas tecnologia com IA e criptomoedas. Ambas as aplicações exigem o processamento de altos volumes de dados, por consequência, alto consumo energético.

Atenta a esta variável, a Green Grid introduziu na indústria o indicador que se tornou o mais utilizado para definir a eficiência energética das instalações de dados, o Data Center Power Usage Effectiveness (PUE).

Desde a sua introdução, o PUE ajudou a concentrar a atenção na eficiência da infraestrutura mecânica e elétrica, uma das principais causas do desperdício de energia e da ineficiência nos data centers, e ajudou a impulsionar a adoção de muitas práticas recomendadas de energia e refrigeração.

PUE eficiente é alto, ou baixo?

De acordo com a métrica, um PUE baixo indica eficiência energética, redução de custos operacionais e mitigação de impacto ambiental. Um PUE alto, ao contrário, sinaliza desperdício de energia, altos custos operacionais e importantes impactos ambientais.

É essencial à análise, levar em consideração que o sistema de resfriamento da instalação do data center é a peça central para definir estratégias eficazes e capazes de melhorar o PUE. Tendências atuais consideram, inclusive, a possibilidade de utilização de resfriamento líquido, além da adoção de fontes de energia renovável para reduzir custos, maximizar desempenho, priorizar a sustentabilidade e tornar a operação ainda mais eficiente.

Como se calcula o PUE de um data center?

O PUE contrapõe o consumo de energia de todos os componentes, incluindo sistemas de resfriamento, iluminação, segurança e equipamentos auxiliares dividido pelo consumo de energia dos equipamentos de TI, que são responsáveis pelo processamento e armazenamento de dados, o ideal é que o resultado se aproxime de 1.

Edgefy: como se calcula o PUE em um data center

Figura 1: Cálculo do Data Center Power Usage Effectiveness (PUE)

Fonte: The Green Grid white paper PUE, uma medida abrangente do Metrics"

A métrica Data Center Power Usage Effectiveness (PUE) é importante para identificar oportunidades para melhorar a eficiência operacional do data center, comparar data centers semelhantes, implementar melhorias em projetos e processos e redimensionar energia para equipamentos adicionais de tecnologia da informação (TI).

Como se classifica o resultado de um PUE?

Levando-se em conta que PUE é a relação entre o consumo total de energia das instalações e o consumo de energia dos equipamentos de TI, é possível comparar a eficiência do data center por meio da tabela de benchmark que classifica as posições entre Platina (PUE menor que 1,25) até a posição não reconhecido (PUE maior que 2,5), passando por outras posições como Ouro (PUE entre 1,35 e 1,43), Prata (PUE entre 1,43 e 1,67) e Bronze (PUE entre 1,67 e 2).

Confira o gráfico explicativo:

Edgefy: Como se classifica o resultado de um PUE?

Figura 2: Benchmark do Data Center Power Usage Effectiveness (PUE)

Quanto mais próximas as instalações estiverem do PUE Platina, menos energia está sendo consumida por sistemas de resfriamento e outros equipamentos auxiliares. Levando-se em consideração o fato que data centers precisam de eletricidade não apenas para funcionarem 24 horas por dia, mas também para seu complexo sistema de resfriamento, o ideal é que se busque sempre o PUE Platina, seja no processo de instalação, ou nas oportunidades de revisão de projetos e expansão das atividades de armazenamento dados.

Existem dados sobre a eficiência energética de data centers?

De acordo com o Relatório de Sustentabilidade de 2022 do Google, a capacidade de armazenamento de dados em nuvem de computação é hoje sete vezes maior do que há cinco anos. E um dos grandes desafios para o mercado de data centers é reduzir o consumo de energia para contribuir com as metas ambientais e de negócios de forma que a indústria de dados possa evoluir priorizando a eficiência energética e a diminuição da utilização de metais pesados.

Desde 2018, o Uptime Institute tem alertado sobre a probabilidade de regulações governamentais mais rígidas e maior pressão pública em relação à sustentabilidade das instalações de data center.

De acordo com as análises do Uptime Institute, até 2030, ao passo que as organizações falhem nos objetivos de sustentabilidade e nos requisitos legais, as punições devem ser mais rígidas, frequentes e custosas do ponto de vista financeiro e operacional.

Melhorias são esperadas à medida que a obtenção de energia limpa, ou renovável seja uma realidade para a indústria de data centers. Boas práticas, como a separação do ar quente e frio e até a construção de centros de dados inteiros concebidos para minimizar ineficiências energéticas, além da substituição de sistemas de refrigeração mais antigos e menos eficientes pelos mais novos, já representam importante redução do PUE em nível global, como se pode observar no gráfico disponibilizado pelo Uptime Institute, em 2023.

PUE anual médio de Data Centers (n=567)

Edgefy: O que é PUE? - Pue anual médio de Data Centers (n=567)

Figura 3: Ganhos de eficiência energética estão estagnados

Fonte: Uptime Institute Intelligence

Entretanto, os dados indicam certa estagnação nos ganhos de eficiência energética nos últimos anos. Ao que parece, as melhores práticas implementadas nestes primeiros anos de métrica PUE parecem ser aquelas que não exigiram investimentos substanciais e sim alterações em processos com aportes financeiros relativamente pequenos e incrementais. Observe a lista de melhores práticas para a redução do PUE, compiladas pela, um dos principais Centros de investigação científica e acadêmica da Europa:

Edgefy: o que é PUE? principais práticas reconhecidas pelo código de conduta da comissão européia

Figura 4: Práticas mais implementadas para a eficiência energética de Data Centers, segundo o Código de Conduta da Comissão Europeia

Fonte: Joint Research Centre

Avanços adicionais precisarão de maiores investimentos, de foco e envolvimento da indústria de TI com as metas ambientais de curto, médio e longo prazo. A Comissão Europeia também publicou as práticas menos implementadas, que incluem além de mudanças estruturais na cultura organizacional das empresas de Tecnologia da Informação, alterações operacionais estratégicas que envolvem investimentos e riscos operacionais, conforme está demonstrado na figura abaixo:

Edgefy: o que é PUE? melhores práticas do código de conduta da comissão européia

Figura 5: Práticas menos implementadas para a eficiência energética de Data Centers, segundo o Código de Conduta da Comissão Europeia

Fonte: Joint Research Centre

Em certo sentido, se observarmos em perspectiva, podemos afirmar que a trajetória dos data centers já conta uma história bastante positiva. Os servidores têm observado aumentos consistentes na eficiência energética nas últimas décadas, permitindo que os operadores de infraestrutura aumentem constantemente a capacidade computacional, ao mesmo tempo que reduzem o consumo de energia, através da atualização de hardware.

Mas, as oportunidades de economia energética são tão grandes, que se forem totalmente implementadas poderiam reduzir significativamente o consumo dos data centers globais.

Um data center com mais de cinco anos de operação, que correspondem 40% dos servidores em utilização hoje, representam 66% da energia total consumida, mas contribuem com apenas 7% da capacidade computacional atual, conforme pode-se observar no gráfico:

Figura 5: Práticas menos implementadas para a eficiência energética de Data Centers, segundo o Código de Conduta da Comissão Europeia

Fonte: Joint Research Centre

Como a indústria de TI está posicionada diante das metas globais do clima?

A mensagem é clara. Atualizar servidores e máquinas de clima antigos reduzirá significativamente o consumo geral de energia pela indústria de dados e, ainda que haja estruturas que não possam ser facilmente substituídas, há oportunidades significativas para a atualização de grande parte delas.

Nos próximos anos, empresas serão obrigadas a reportar suas emissões de carbono e riscos relacionados ao clima, por padrões e requisitos regulatórios bem menos flexíveis do que vinham praticando até agora.

Os dados apresentados pelo Uptime demonstram que, na última década, assistimos sim a ganhos substanciais na eficiência energética das TI e dos centros de dados, atribuídos em grande parte pelo foco em infraestrutura, designs e equipamentos e melhorias em processos de gestão para promover otimização e eficiência de processos.

Entretanto, infelizmente, é preciso conter um pouco o otimismo, diante da clara evidência de que a eficiência energética foi mais impulsionada pelo rendimento dos equipamentos e muito menos por adoção de práticas de eficiência dos centros de dados.

Na contramão dos fatos, mas corroborando com os resultados, menos da metade dos gestores de infraestrutura digital, entrevistados em organizações de TI, afirmam que estão atualmente rastreando qualquer tipo de dados de emissão de carbono (combustível, eletricidade adquirida e compra de bens e serviços), de acordo com duas grandes pesquisas lideradas pelo Uptime Institute em parceria com a International Business Machines Corporation (IBM).

Qual seria o motivo pelo qual a liderança das empresas de TI ainda permanece pouco participativas às estratégias de descarbonização do planeta e segurança climática?

Ao pensar em poluição, talvez a principal imagem do inconsciente coletivo seja uma nuvem de fumaça saindo da chaminé de uma fábrica em um clássico parque industrial. Mas, o ato de poluir, acontece em lugares e situações que muitos nem sequer imaginam. Os níveis de desenvolvimento das nações e o crescente processo de digitalização de dados influenciam as emissões de carbono.

A estabilização climática, relacionada à descarbonização e transição energética justa é um desdobramento do tema central do Acordo de Paris, revisitado anualmente pelos países signatários da Convenção do Clima, nas Conferências das Partes (COP) para limitar o aumento da temperatura global a 1,5ºC acima dos níveis pré-industriais, até 2100.

A ciência do clima está sofisticada e os relatórios de avaliação climática do painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC) apontam que se falharmos na redução das emissões na década de 2020, limitar o aquecimento estará fora do nosso alcance e os impactos que enfrentaremos farão com que o clima extremo que já experimentamos hoje pareça ameno.

Já sabemos que as as atividades humanas contribuíram com quase 90% dos 1,1°C de aquecimento que experimentamos desde a era pré-industrial enquanto forças naturais como vulcões ou variações do sol são responsáveis por apenas 0,1°C deste índice.

É necessário que governos, empresas e investidores intensifiquem suas ações na proporção e na escala da crise que enfrentamos. Para se ter uma ideia do impacto da digitalização nas estatísticas do clima, de acordo com o World Economic Forum os data centers consomem 1% de toda a eletricidade gerada no mundo. .

É possível tornar data centers estruturas mais sustentáveis?

De forma geral, data centers são empreendimentos que exigem de maneira constante grandes quantidades de energia. Somados, são responsáveis por 0,3% de todas as emissões globais de CO2 e consumiram cerca de 0,9% a 1,3% de toda a eletricidade demandada no mundo em 2019, de acordo com o Relatório publicado por Capgemini Research Institute. Esta pesquisa preliminar, indica que 150 milhões de toneladas de CO2 por ano sejam produzidas pelas necessidades de alimentação energética de data centers, o equivalente às emissões geradas por 35 milhões de carros. E, com o tráfego de informações na rede dobrando a cada quatro anos, o desafio à utilização de energia limpa só cresce.

O problema central está na equação quantidade de CPUs (um data center de grande porte chega a reunir mais de 100 mil servidores, com vários processadores cada um) versus a capacidade física de resfriar estas máquinas. Indústrias de hardware já se debruçam para lançar CPUs mais eficientes enquanto soluções radicais vêm sendo esperadas das empresas de data centers.

Levar data center a países gelados foi uma opção inclusive utilizada pelo Facebook que construiu o reservatório de dados do tamanho de seis campos de Futebol a apenas 100 Km do Círculo Polar Ártico, na Suécia.

Apesar de ser eficiente – a plataforma do Ártico puxa o ar de -50ºC utilizando turbinas semelhantes a de aviões com eficiência energética até 40% maior que a de um data center convencional – na prática, não parece ser algo viável em escala global.

A questão sobre o como atingir o PUE menor que 1,25 (Platina) na maior parte das instalações ainda está completamente aberta e indefinida. Somos testemunhas de uma época emocionante, há grandes vantagens competitivas a serem alcançadas ao se obter altas eficiências de energia. A partir de agora, veremos grandes transformações com os data centers sendo construídos e reformados com a capacidade de, ao mesmo tempo, reduzir custos e contribuir para as metas globais do clima, quando executados em uma capacidade ideal.

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O novo data center modular do SERPRO (Serviço Federal de Processamento de Dados) possui certificação conforme a norma NBR/ABNT 10636, atendendo aos critérios estabelecidos para garantir um ambiente protegido contra diversos riscos.

Edgefy: Data center modular SERPRO: Corredor principal

Tier III

Além de uma infraestrutura física robusta e resiliente, o Data Center possui certificação Tier III pelo Uptime Institute. Dessa forma é possível realizar manutenções concorrentes sem impactar no serviço para garantir a disponibilidade.

Edgefy: Case SERPRO: usina de geradores

PUE 1,4

O data center modular do SERPRO tem um PUE de 1,4 que é altamente eficiente, consumindo apenas 40% da energia total para operações de suporte, como climatização. Esse desempenho reflete um design otimizado e sustentável, garantindo economia e alta performance operacional.

Edgefy: Data center modular SERPRO: Tela de gestão do ar-condicionado

Planta baixa simplificada

O data center modular do SERPRO é formado por múltiplos containers e oferece uma infraestrutura completa e segmentada, garantindo eficiência e segurança. Com áreas separadas para front desk, NOC (Centro de Operações de Rede), data halls, salas elétricas, e uma usina de geradores, ele permite maior controle e gestão operacional. Essa estrutura modular também proporciona escalabilidade, permitindo que novos containers sejam integrados conforme a demanda cresce, além de oferecer alta resiliência por meio da segregação de sistemas críticos e operacionais.

Edgefy: Data center modular SERPRO: Planta baixa simplificada
Edgefy: visão em perspectiva do SERPRO, formado por data centers em containers.
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Edgefy: Data center modular SERPRO: Vista da parede do container com logo
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Edgefy: visão superior do SERPRO, formado por data centers em containers.
Edgefy: Data center modular SERPRO: sala elétrica

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