データ運用システム設計（持続可能なデータセンター運用のための省エネ設計戦略）

持続可能なデータセンター運用のための省エネ設計戦略

今日のデジタル時代において、データセンターはさまざまな業界の企業の発展を支える高性能エンジンとなっています。データセンターは過去 10 年間で急速に成長し、800 万平方フィートを超えるスペースを占めるようになりました。今後10年間で約5GWのエネルギーが必要になると予想されており、これにより世界のエネルギー資源が大幅に使用され、大量の温室効果ガスが排出されることになります。

現在、データセンター業界は世界のエネルギー消費量の約 1% を占めています。エネルギー危機、進行中の気候変動と地球温暖化、および持続可能性に関する規制遵守要件の状況において、組織は、現在のデータセンター運用に対するエネルギー効率が高く持続可能なソリューションと代替案について議論して実装し、より環境に優しい未来の創造に向けて取り組む必要があります。

IT ハードウェアのエネルギー消費は、物理インフラストラクチャのエネルギー消費に連鎖的な影響を及ぼすため、エネルギー効率の高い設計にとって最優先事項です。 IT エネルギー消費は、利用レベルに大きく依存します。仮想化は、単一のハードウェア上で複数の仮想サーバーを実行できるようにすることで、同じハードウェア上で異なるオペレーティング システムとアプリケーションを実行できるようにし、十分に活用されていない IT ハードウェアの問題を解決することを目的としています。また、データの転送、コピー、重複処理にかかる時間と労力を削減するのにも役立ちます。また、単一の物理サーバー上で大量のデータを処理できるため、IT ハードウェアのエネルギー消費が最適化されるだけでなく、電気と冷却に必要な容量とエネルギーが削減され、電子廃棄物と物理的なスペースも削減されます。 IT ハードウェアのエネルギー効率を向上させるもう 1 つの設計方法は、階層型ストレージを通じてデータ ストレージを最適化し、適切な更新サイクルを通じて新世代サーバーを使用して IT ハードウェアを統合し、電源管理機能を有効にし、IT ハードウェアに高効率電源モジュールを指定し、DC サーバーの使用を促進することです。

IT 機器の電気負荷と熱負荷に合わせてデータセンターのサイズを決定するには、慎重な計画が必要です。データセンターの構築にはモジュール設計を採用しており、ニーズに応じて柔軟に拡張できます。このスケーラビリティにより、必要なときにのみリソースが割り当てられ、過剰なプロビジョニングやエネルギーの浪費を防ぐことができます。ニーズが拡大するにつれて、新しいモジュールを段階的に追加できるため、不要なスペースや機器に電力を供給したり冷却したりする必要がなくなります。

液体冷却などの代替アプローチは、環境からの自然冷却を利用し、電気コンプレッサーの使用を減らし、場合によっては完全に排除することで、より持続可能でエネルギー効率の高い冷却システムを提供します。ただし、現在、ほとんどのデータセンターでは空冷サーバーを使用しています。空気の温度と湿度の制御の最適化、空気管理のための気流プロトコルの使用、ホット/コールドアイルコンテインメントを使用した気流の最適化、可変速ファン (EC ファン) を備えた計算エアコンの使用、可変速高速チラーとポンプの設置、冷水温度の最適化などは、エネルギー消費を削減するためのエネルギー効率の高い冷却戦略の一部です。

データ センターをアップグレードおよび保守する場合、オペレーターは、より新しく、よりエネルギー効率の高いモデルが利用可能になったらすぐに機器をアップグレードするか、耐用年数が長く、耐用年数の終わりに効率的にリサイクルできるモデルを選択することができます。

再生可能エネルギーの代替手段を統合することは、データセンターの持続可能性を向上させる重要な要素です。太陽光、風力、地熱、水力は、世界中のデータセンター運営者が投資している主な再生可能エネルギー源です。

現在、これらの再生可能エネルギー源は断続的な性質を持ち、生成されるエネルギーが時間帯、天候、季節によって変化する可能性があるため、データセンターの可用性に課題が生じています。時間の経過とともに、再生可能エネルギー技術の継続的な革新により、これらの課題は解決されるでしょう。同時に、原子力は炭素排出量が最小限で信頼性の高いエネルギー源であるため、データセンターにとって効果的なクリーンエネルギーの代替としても機能します。

再生可能エネルギーを使用する場合、再生可能エネルギーをより柔軟かつ効率的に利用できる分散型モジュール型データセンターを構築することで、グリッド電力の供給が限られているという問題にも対処できます。

データセンターのエネルギー消費を削減する 1 つの方法は、ワークフロー、タスク管理、効率を最適化することです。データセンター インフラストラクチャ管理 (DCIM) システムは、エネルギー消費、温度、機器のパフォーマンスなどに関するリアルタイムの分析情報を提供できます。これにより、オペレーターは非効率性を特定し、機器のレイアウトを最適化し、より効果的に容量拡張を計画できるようになります。 DCIM で AI を使用すると、冷却効率が向上し、メンテナンス コストが削減され、寿命が延び、データ センター環境が改善され、予測分析を通じてデータ センター オペレーターを支援できます。

データ センターの持続可能性を向上させるために、電力使用効率 (PUE) は、データ センターのエネルギー効率を評価するための指標として広く認識されるようになりました。 PUE を定期的に監視してベンチマークすることで、データ センターは改善すべき領域を特定し、時間の経過に伴うエネルギー効率の向上に向けた進捗状況を追跡できるようになります。 DCIM は PUE データを使用することで、オペレーターが十分に活用されていない機器を特定し、エネルギーの傾向を追跡し、リソースの割り当てと容量管理を最適化し、熱動作許容範囲内でミクロレベルで IT 機器の環境条件を改善できるようにします。さらに、PDU は、サーバーの最大電力消費を制限し、負荷分散、移行、スロットリングを通じて最も効率的なワークロードで実行される IT ハードウェアのエネルギー需要を最適化する電力制限メカニズムを使用して構成できます。

持続可能性、炭素削減、気候変動、そして送電網電力の制限によるエネルギーコストの上昇に関する規制の強化により、将来的にはエネルギーと持続可能性の指標に関するより厳格で透明性の高い報告要件が必要になります。

データセンター業界が拡大し続けるにつれて、エネルギー需要もそれに応じて増加し、エネルギー効率の高い設計の必要性がさらに緊急になります。効果的なリソース割り当て、再生可能エネルギーの採用、効率的なソフトウェアおよびハードウェア ソリューションの実装を通じて、データ センター オペレーターは、より持続可能なデジタルの未来への道を切り開くことができます。