ΑΤΕΙ Καβάλας 2011 Τμήμα Βιομηχανικής Πληροφορικής

Transcript

1 ΑΤΕΙ Καβάλας 2011 Τμήμα Βιομηχανικής Πληροφορικής Πτυχιακή Εργασία με Θέμα Κέντρα Δεδομένων με Ευαισθησία Σε Περιβαλλοντικά Θέματα Της Κωνσταντίνας Δημητρακοπούλου Επιβλέπων Καθηγητής ο Δρ. Κωνσταντίνος Ράντος

2 Περιεχόμενα 1. Πρόλογος Η Ιδέα της Πτυχιακής Σκοπός της Πτυχιακής Απαιτήσεις Εφαρμογής Έλεγχος Υλοποίησης Απαιτήσεων Εφαρμογής Αναδυόμενες Πολιτικές για την Ενέργεια Ενεργειακές Πολιτικές και Επιπτώσεις Energy Star EE Ecolabel / Flower Παρακολούθηση και Μέτρηση της Απόδοσης της Ενέργειας Γαλλία Νομοθεσία Γερμανία Νομοθεσία Διάταγμα Εξοικονόμησης Ενέργειας (EnEV 2007/08) Ολλανδία Νομοθεσία Το Ηνωμένο Βασίλειο EPBD (Οδηγίες Απόδοσης Ενέργειας Κτιρίων) Δομή και Ταξινόμηση Τεχνολογιών Εξοικονόμησης Ενέργειας UPS Uninterruptible Power Supply (Τροφοδοτικά Αδιάλειπτης Παροχής Ενέργειας) Τι είναι τα UPS Συστήματα Ηλεκτρονικής Ενέργειας Τεχνολογίες της APC με Έμφαση στην Εξοικονόμηση Ενέργειας Τεχνολογία APC Symmetra UPS MW (400 kw σε 1.6MW) Eaton UPS Αρχιτεκτονική Eaton Xpert Διαχείριση Ισχύος Λογισμικό Power Xpert Μηχανικός Εξοπλισμός Power Xpert Στρατηγικές Rack Διακομιστών για Πράσινα Ενεργειακά Κέντρα Δεδομένων Θερμός Διάδρομος/Ψυχρός Διάδρομος Σύστημα Κλειστού Ψυχρού Διαδρόμου Σύστημα Κλειστού Θερμού Διαδρόμου Σύστημα Ψύξης Close-Coupled Εφαρμογές Παρακολούθησης Ισχύος Εφαρμογές Παρακολούθησης Ισχύος ανά Έξοδο Τι είναι η Παρακολούθηση Ισχύος ανά Έξοδο Οφέλη Παρακολούθησης Ισχύος ανά Έξοδο Πακέτα Λογισμικού Server Tech Rack PDU Μέτρησης Ισχύος ανά Έξοδο...22

3 Περιγραφή του Web Interface των Server Tech Switched POPs Πληροφορίες και Διαχείριση Ισχύος Μονάδες Διανομής Ενέργειας (PDU) Τύποι PDU Διανομή Ενέργειας σε Κέντρο Δεδομένων Επιδαπέδιας Διανομής Μονάδες Ισχύος (PDU) Πάνελ Απομακρυσμένης Διαχείρισης Ενέργειας Απομακρυσμένη Επανεκκίνηση και Απομακρυσμένη Διαχείριση Ισχύος Πλεονεκτήματα της Απομακρυσμένης Διαχείρισης Ισχύος Προληπτική Παρακολούθηση Κατάστασης Συμπεριφοράς Έξυπνα Power Strips / Διαχείριση IP Power Τα οφέλη των Έξυπνων Power Strips και του Λογισμικού Απομακρυσμένης Διαχείρισης Περιβάλλοντα Δωματίων Υπολογιστών και Διακομιστών Τεχνολογίες Ψύξης και Κλιματισμού Διάδρομοι Μεταφοράς Θερμού / Ψυχρού Αέρα (Hot Cold Aisle) Γιατί να Διαλέξουμε Τεχνολογία Περιορισμών των Κλιτών Δημιουργία Περιορισμών των Διαδρόμων Περιορισμός Ζεστού Διαδρόμου Περιορισμός Ψυχρού Διαδρόμου Λύσεις Περιορισμών για τα Κέντρα Δεδομένων Δομή και Ταξινόμηση Ψύξης και Κλιματισμού Τεχνολογία Knürr CoolTherm Πλεονεκτήματα Τεχνολογία Knürr CoolAdd Τεχνολογία Knürr CoolLoop Ενεργειακή Απόδοση Τεχνολογία Knürr CoolServe Τεχνολογία Knürr CoolFlex Εξοπλισμός Κυκλοφορίας του Αέρα Τεχνολογία Liebert Challenger Σύστημα Ψύξης Τεχνολογία Chillers για Δωμάτια Υπολογιστών Διακομιστών και Κέντρων Δεδομένων Trane Aquastream CGAM Trane Air Cooled Liquid Chiller Airstack Chillers Αρθρωτή Ψύξη με Αέρα Διατήρηση με Απλή Ψύξη Διανομής Νερού Μοντέλο Επιβάρυνσης του Περιβάλλοντος Αιτίες της Κλιματικής Αλλαγής Ενδείξεις Κλιματικής Αλλαγής Στάθμη της Θάλασσας Θερμοκρασία. 44

4 4.5. Αναμενόμενες Περιβαλλοντικές Επιπτώσεις στον Πλανήτη Γενικά και στην Ελλάδα Ειδικότερα Γενικά Διεθνείς Εκτιμήσεις Ο Όρισμός Green IT Πράσινη Πληροφορική και Υπεύθυνοι Συνιστώμενες Μέθοδοι Μετριασμού και Αντιμετώπισης των Επιπτώσεων από την Κλιματική Αλλαγή Ενέργειες Περιβαλλοντικού Χαρακτήρα στο Χώρο του Κέντρου Δεδομένων Αντιστρεψιμότητα της Κατάστασης Ενέργειες Τα Χαρακτηριστικά των Συσκευών του Κέντρου Δεδομένων Τα Μέτρα Ανάλυσης Αποδοτικότητα της Χρήσης Ενέργειας (PUE Power Usage Effectiveness) Αριθμητικό Παράδειγμα Αποτελεσματική Ενεργειακή Απόδοση Κέντρου Δεδομένων (DCiE) Πώς να Προσδιορισθεί το PUE Έννοιες των Χαρακτηριστικών των Συσκευών Περιγραφή της Εφαρμογής..55 Διάγραμμα Πυρήνα Εφαρμογής Το Interface Βήμα Βήμα Βήμα Ανάλυση Σελίδας Υπολογισμού Βήμα Βήμα Βήμα Βήμα Βήμα Σενάριο Προσθήκης Συσκευής Βήμα Βήμα Βήμα Λειτουργία του Υπολογισμού PUE και DCiE στην Εφαρμογή Μέθοδος Πρώτη Ολική Κατανάλωση Δικτυακών Συσκευών Ολική Κατανάλωση Μη-Δικτυακών Συσκευών Υπολογισμός PUE Υπολογισμός DCiE...74

5 Παράδειγμα Αποτελέσματα Παραδείγματος Μέθοδος Δεύτερη Ολική Κατανάλωση Δικτυακών Συσκευών Ολική Κατανάλωση Μη-Δικτυακών Συσκευών Υπολογισμός PUE Υπολογισμός DCiE Παράδειγμα Αποτελέσματα Παραδείγματος Σελίδα Αποδοχής Λύσεις Χρήστη Σελίδα Αποδοχής Γνώμης Χρήστη Τεχνολογίες και Εργαλεία Λογισμικού Ιστορία της PHP Ιστορία της AJAX Αξιοσημείωτη Μηχανισμοί του Πυρήνα της Εφαρμογής Εντολές Πρώτης Μεθόδου Υπολογισμού Εντολές Δεύτερης Μεθόδου Υπολογισμού Σχεσιακό Μοντέλο της Database...89 Βιβλιογραφία.90

6 1. Πρόλογος Η ανάθεση της πτυχιακής μου με θέμα «Κέντρα Δεδομένων με ευαισθησία σε περιβαλλοντικά θέματα» έγινε το Νοέμβριο του Η όλη εφαρμογή έπρεπε να υλοποιηθεί στις γλώσσες προγραμματισμού PHP και AJAX πράγμα που εκ των υστέρων κατάλαβα ότι μου έλυσαν τα χέρια, μιας και η συγκεκριμένη γλώσσα προγραμματισμού PHP είναι πολύ ευέλικτη και εύχρηστη. Επειδή είναι μία από τις πιο δημοφιλές γλώσσες server side scripting την χρησιμοποίησα για την ευελιξία της, επίσης είναι εύχρηστη λόγο των πλεονεκτημάτων της όπως γρηγοράδα σταθερότητα ασφάλεια, εύκολο στην χρήση και δωρεάν. Την AJAX διάλεξα για να επικυρώσω τις φόρμες έμμεσα συνεχόμενα και διακριτικά, επίσης δίνει αίσθηση επαγγελματισμού στην σελίδα χωρίς να ξοδέψεις χρήματα, ένας ακόμη λόγος που την χρησιμοποίησα είναι γιατί οι σελίδες δεν χρειάζονται να φορτώσουν εκ νέου έτσι ώστε να χρησιμοποιείται πολύ λιγότερο server bandwidth. Η γλώσσα AJAX είναι γνωστή για την λειτουργικότητα της και όχι για την αισθητική που αποδίδει στο μάτι. Ομολογουμένως είναι τεχνολογίες προγραμματισμού οι οποίες πραγματικά μου κέντρισαν το ενδιαφέρον. Τέλος θα ήθελα να ευχαριστήσω την οικογένεια μου για την υπομονή της, τους καθηγητές του ΑΤΕΙ Καβάλας που μου έδωσαν τα εφόδια που χρειαζόμουν για να ξεκινήσω την καριέρα μου στην αγορά εργασίας στον τομέα των Η/Υ. Άφησα τελευταίο τον επιβλέπων καθηγητή της πτυχιακής μου εργασίας, Δρ. Κωνσταντίνο Ράντο, γιατί θα ήθελα να τον ευχαριστήσω θερμά μιας και χωρίς αυτόν, η δουλειά που κρατάτε στα χέρια σας θα ήταν ημιτελής και μη εξελίξιμη. Χωρίς έναν νέο, φιλόδοξο, υπομονετικό και γνώστη πάνω στο θέμα μας η παρούσα εργασία θα ήταν αδύνατο να βγει Η Ιδέα της Πτυχιακής Η ιδέα του Project είναι να δημιουργηθεί μια διαδικτυακή εφαρμογή κατά την οποία χρήστες από όλο τον κόσμο, χρησιμοποιώντας το διαδίκτυο θα μπορούν να αναλύσουν την κατανάλωση ενέργειας των επιλεγμένων δικτυακών συσκευών και της επιλεγμένης αρχιτεκτονικής ενός κέντρου δεδομένων παρέχοντας παράλληλα στου χρήστες εναλλακτικές, και λιγότερο καταναλωτικές διαμορφώσεις. Όταν ο χρήστης διαλέξει τις δικτυακές και μη συσκευές του εντοπίζεται στην βάση δεδομένων με διάφορες τεχνικές αναγνώρισης η ιδανική λύση. Αν λείπει κάποια συσκευή στην εφαρμογή μας ο χρήστης έχει την δυνατότητα να την προσθέσει. Όταν ο χρήστης δεχτεί τα αποτελέσματα του υπολογισμού μπορεί είτε να τα σχολιάσει είτε να πρόσθεση την δική του λύση, έτσι η τράπεζα πληροφοριών μας εμπλουτίζεται από τους χρήστες. Σελίδα 1

7 1.2. Σκοπός της Πτυχιακής Σκοπός της πτυχιακής είναι να βελτιώσουμε τα κέντρα δεδομένων ώστε να καταναλώνουν λιγότερη ενέργεια, για να είμαστε πιο φιλικοί στο περιβάλλον. Για παράδειγμα να μην χρησιμοποιούμε συσκευές που δεν χρειαζόμαστε, και για να χρησιμοποιήσουμε νέες τεχνολογίες «ψύξης και κλιματισμού» Απαιτήσεις Εφαρμογής Να δέχεται πληροφορίες από τον χρήστη για να καλύπτει τις ανάγκες του χρήστη. Επικοινωνεί με βάση δεδομένων SQL Server. Δίνει την δυνατότητα στον χρήστη να εμπλουτίζει την τράπεζα συσκευών. Το πρόγραμμα πρέπει να δίνει την δυνατότητα στον χρήστη να εμπλουτίζει την τράπεζα λύσεων. Δίνει την δυνατότητα στον χρήστη να εμπλουτίζει την τράπεζα σχόλια. Ελέγχει αν υπάρχουν λύσεις στην βάση δεδομένων και να προτρέπει τον χρήστη για να προσθέσει την γνώμη του για το συγκεκριμένο σενάριο συσκευών Ελέγχει αν είναι έγκυροι οι χαρακτήρες εισόδου αλλά και οι ζητούμενοι παράμετροι Έλεγχος Υλοποίησης Απαιτήσεων Εφαρμογής Όλες οι προαναφερθείσες απαιτήσεις υλοποιήθηκαν κατά την δημιουργία της ιστοσελίδας 1.5. Αναδυόμενες Πολιτικές για την Ενέργεια Η κλιματική αλλαγή και η αύξηση των μολύνσεων του περιβάλλοντος έχουν αυξήσει δραματικά τη πολιτική ατζέντα, ώστε να αποτελεί ένα ολοκληρωμένο πλαίσιο πολιτικής παγκοσμίως. Η ανάπτυξη των κέντρων δεδομένων, καθώς και η ενεργειακή κατανάλωση τους, σημαίνει ότι η βιομηχανία θα επηρεαστεί ιδιαίτερα από την τάση για καλύτερη ενεργειακή απόδοση και το καλύτερο σχεδιασμό των προϊόντων και υπηρεσιών των επιχειρήσεων.[11] Η δέσμευση του Ηνωμένου Βασιλείου για μείωση διοξειδίου του άνθρακα θα δημιουργήσει μια νέα αγορά και θα μπορούσε να παρουσιάσει σημαντικό οικονομικό κίνδυνο για τον τομέα των κέντρων δεδομένων. Η ευρωπαϊκές οδηγίες για προϊόντα και υπηρεσίες, επιδιώκουν μείωση των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου, αποδοτική χρήση της ενέργειας και ενεργειακή σήμανση των Σελίδα 2

8 επιδόσεων. Υπάρχουν εξελισσόμενα σχέδια κτιρίων για την ενεργειακή απόδοση των νέων και ανακαινισμένων κέντρων δεδομένων. Επίσης γίνεται εξέλιξη των μέσων προγραμματισμού που απαιτούν μειώσεις των αερίων του θερμοκηπίου και την αύξηση των ανανεώσιμων πηγών παροχή ενέργειας. Καθώς επίσης υπάρχουν οδηγίες βέλτιστης πρακτικής και παρακολούθηση πρωτοβουλιών που συνηγορούν στην διαχείριση της ενέργειας, τη μείωση και την παρακολούθηση των επιδόσεων.[12] Εκ μέρους του Green Grid (οργάνωση που συνεργάζεται με επιστήμονες από διάφορες κατηγορίες για την καλυτέρευση της ενεργειακής απόδοσης στα κέντρα δεδομένων), το CBRE (CB Richard Ellis) ερεύνησε την ενεργειακή πολιτική στη Δυτική Ευρώπη, την αναγνώριση των σημερινών και μελλοντικών νόμων, τα κίνητρα, και τις εθελοντικές πρωτοβουλίες. Ζήτησε μία πολιτική και μια μελέτη επιπτώσεων αλλά αυτή η έκθεση δε προορίζεται ως μια κριτική ή θεώρηση των νόμων στο παρόν. Περιλαμβάνει τις βασικές επιπτώσεις της πολιτικής για τον τομέα των κέντρων δεδομένων και παρέχει μια σειρά από συστάσεις προς εξέταση και δράση.[11] Υπάρχει μια εξαιρετικά μεγάλη ανάγκη υπηρεσιών του κέντρου δεδομένων όπως η χρήση των τεχνολογιών πληροφοριών και επικοινωνιών επειδή έχει αυξηθεί το εμπόριο, και η βιομηχανία. Καθώς αυτή η ανάπτυξη συνεχίζεται, το ίδιο κάνει και η ζήτηση για ενέργεια, ιδιαίτερα για την ηλεκτρική ενέργεια των δικτυακών συσκευών και τη ψύξη του εξοπλισμού του. Οι συγκεντρώσεις του μονοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα είναι βασικός δείκτης της αλλαγής του κλίματος που παρακολουθείται από επιστήμονες και αντίστοιχους οργανισμούς σε παγκόσμιο επίπεδο.[10] Το φαινόμενο της κλιματικής αλλαγής είναι πλέον αποδεκτό από τους παγκόσμιους ηγέτες, όπως επιβεβαιώθηκε στην συνέλευση Major Economies Forum (Δεκέμβριος 2009, Δανία). Εκεί, οι ηγέτες δήλωσαν ότι η κλιματική αλλαγή είναι μία από τις μεγαλύτερες προκλήσεις της εποχής μας, και επιβεβαίωσαν τους στόχους,τις διατάξεις και τις αρχές των Ηνωμένων Εθνών (UNFCCC). Αυτή η συμφωνία έχει ως στόχο την επίτευξη σταθεροποίησης των συγκεντρώσεων των αερίων θερμοκηπίου στην ατμόσφαιρα σε επίπεδο τέτοιο ώστε να προλαμβάνεται. Το πρωτόκολλο του Κιότο στην UNFCCC έδωσε νομικές δεσμευτικές υποχρεώσεις για τις βιομηχανικές χώρες να μειώσουν τις εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου σε επίπεδα κατώτερα από το Η εκπομπές αερίων CO2 είναι ιδιαίτερα αυξημένες στο Ηνωμένο Βασίλειο, την Ολλανδία και τη Γερμανία. Είναι λιγότερο σε Γαλλία, όπου η παροχή ηλεκτρικού ρεύματος περιλαμβάνει υψηλότερα ποσοστά της πυρηνικής ενέργειας, περίπου το 39%, και υδροηλεκτρική ενέργεια, περίπου το 5%.[17] Σελίδα 3

9 Στη Δυτική Ευρώπη, υπάρχουν και άλλες σημαντικές ανησυχίες να εξεταστούν, μεταξύ άλλων την αυξανόμενη εξάρτηση από εισαγόμενη ενέργεια καθώς τα τοπικά αποθέματα μειώνονται και το σχετικό κόστος των καυσίμων αυξάνεται. Τα παραπάνω υποστηρίζουν την ανάγκη για αυξημένη προσοχή στη αποτελεσματική παράγωγη ενέργειας, μεταφορών, και την κατανάλωση καθώς και σχετικά με την απασχόληση των εναλλακτικών πηγών ενέργειας. (Εικόνα 1) ΕΙΚΟΝΑ 1. ΕΝΕΡΓΕΙΕΣ ΑΝΑ ΧΩΡΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΜΕΙΩΣΗ ΤΗΣ ΡΥΠΑΝΣΗΣ ΤΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΑΠΟ ΤΑ ΚΕΝΤΡΑ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ 1.6. Ενεργειακές Πολιτικές και Επιπτώσεις Σε επίπεδο Ε.Ε. εισήχθηκαν διάφορες νομικές προϋποθέσεις για τους μη οικιακούς χώρους όσον αφορά τα την ενεργειακή απόδοση. Από το Δεκέμβριο του 2006, δύναται η έκδοση του EPC, που δείχνει την θεωρητική αποτελεσματικότητα κατανάλωσης ενέργειας ενός κτιρίου. Το πιστοποιητικό συνήθως ισχύει για 10 χρόνια και πρέπει να δημιουργείτε από διαπιστευμένο εκτιμητή. Η Ολλανδία έχει μια τέτοια απαίτηση, ως μέρος του ΕΡΝ, από το 1995[22]. Το Ηνωμένο Βασίλειο, η Γαλλία και η Γερμανία έχουν επίσης υιοθετήσει το EPBD (Οδηγίες Απόδοσης Ενέργειας Κτιρίων) στο εθνικό δίκαιο τους, με δικές τους προσεγγίσεις και χρονοδιαγράμματα. Το EPBD επίσης εισήγαγε απαιτήσεις για τις ετήσιες επιθεωρήσεις λεβήτων και συστημάτων κλιματισμού για να εκτελούνται από Σελίδα 4

10 διαπιστευμένους αξιολογητές. Στη Γερμανία και την Ολλανδία, ο ετήσιος έλεγχος του λέβητα απαιτείται κάτω από το Small & Medium Combustion Plant Ordinance and Environmental Law. Οι επιθεωρήσεις των συστημάτων κλιματισμού απαιτούν νέες μεθοδολογίες, εκπαίδευση αξιολογητών, καθώς και νομικές τροποποιήσεις και στις τέσσερις χώρες ENERGY STAR Μια άλλη ενεργειακή ετικέτα που χρησιμοποιείται είναι η ENERGY STAR, η οποία απονέμεται σε ειδικό εξοπλισμό με καλή αποδοτική ενέργεια. Η ΕΕ πρόσφατα υπέγραψε συμφωνία για τη χρήση του US ENERGY STAR κέντρου δεδομένων στην Ευρώπη. Από τον Μάιο του 2009, αυτή η βάση δεδομένων έχει συμπεριλάβει Tier 1, και 2 διακομιστές σε "κατάσταση αναμονής".[37][38] ΕΕ ECOLABEL / FLOWER Η σήμανση του οικολογικού σήματος της EU Flower, είναι ένα εθελοντικό σύστημα σε όλη την Ευρώπη σχεδιασμένο να ενθαρρύνει επιχειρήσεις να εμπορεύονται τα προϊόντα και τις υπηρεσίες που είναι φιλικές προς το περιβάλλον. Το σύστημα ξεκίνησε το 1992, ωστόσο, από την άποψη των ηλεκτρονικών προϊόντων, μέχρι σήμερα το οικολογικό λουλούδι καλύπτει μόνο επιτραπέζιους και φορητούς υπολογιστές, φωτισμό, πλυντήρια ρούχων, και ψυγεία. [39][40] 1.7. Παρακολούθηση και Μέτρηση της Απόδοσης της Ενέργειας Μία πρόκληση για πολλές βιομηχανίες είναι η πρακτική της παρακολούθησης, μέτρησης και αναφοράς της περιβαλλοντικής απόδοσης. Αυτό έχει αναγνωριστεί από πολλούς οργανισμούς που ενδιαφέρονται για αυτόν τον τομέα, από την IPD, η οποία ξεκίνησε ένα πρότυπο για την παράμετρο μέτρησης των περιβαλλοντικών επιδόσεων. Επίσης αναγνωρίστηκε και από το The Green Grid, μέσω της ανάπτυξης του μετρικού συστήματος Power Usage Efficiency. Για την υποστήριξη της παρακολούθησης, υπάρχουν και τα πληροφοριακά συστήματα μέτρησης για κτίρια γνωστά ως BMS (Συστήματα Διαχείρισης Κτιρίων) και οι Σελίδα 5

11 μετρητές κατανάλωσης, τα οποία παρέχουν αυτόματη παράδοση πληροφοριών κάθε 30 λεπτά.[18] Τα δεδομένα που μετριούνται επιτρέπουν στους οργανισμούς να υπολογίσουν συνολικά τη σχετική ενεργειακή απόδοση. Η Green Grid ανταποκρίθηκε στο χάσμα μέτρησης σε συνεργασία με τα κέντρα δεδομένων για να δημιουργήσει μετρητές απόδοσης. Αυτοί η μετρητές είναι: Το Power Usage Efficiency (PUE) για το κέντρο δεδομένων με IT/server συσκευές, το οποίο υπολογίζεται για ένα κέντρο δεδομένων που λειτουργεί σε πλήρη δυναμικότητα. Το PUE ορίζεται ως εξής: (Συνολική Ισχύς Εγκατάστασης / Συνολική Ισχύς Δικτυακών Συσκευών)[29]. Επίσης, το Data Center Infrastructure Efficiency (DCiE) είναι ένα εύκολα κατανοητό σχήμα που δείχνει την αποτελεσματική απόδοση για μια συγκεκριμένη εγκατάσταση. Το DCiE ως εξής: 1/PUE ή Ολική Ισχύς Δικτυακών Συσκευών / Συνολική ισχύς εγκατάστασης * 100% Το ακόλουθο διάγραμμα, δείχνει ένα παράδειγμα αναφορικά με τη μείωση κόστους που μπορεί να επιτευχθεί σε ένα κέντρο δεδομένων όταν έχουμε πιο αποτελεσματική χρήση της διαθέσιμης ενέργειας, και ήταν σε θέση να μειώσει το PUE από 2,0 σε 1,4 και να επιτύχει σημαντικά εξοικονόμηση χρημάτων. (Εικόνα 2)[33] ΕΙΚΟΝΑ 2. ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΜΕΙΩΣΗΣ ΚΟΣΤΟΥΣ ΕΝΟΣ ΚΕΝΤΡΟΥ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ Σελίδα 6

12 1.8. ΓΑΛΛΙΑ Ο Γάλλος πρόεδρος Νικολά Σαρκοζί μαζί με το «Grenelle του Περιβάλλοντος» αποφάσισαν μία συμφωνία για να καταπολεμήσουν την αλλαγή του κλίματος. Το Δεκέμβριο του 2007, ο Πρόεδρος Νικολά Σαρκοζί μίλησε στη συνέλευση για το περιβάλλον εξηγώντας ότι η Γαλλία θα υιοθετήσει καινούριους νόμους για να προστατέψει το περιβάλλον και να μειώσει το Αέριο του Θερμοκηπίου. Επίσης θέλει να αυξήσει τις ανανεώσιμες πήγες ενέργειας. Από το 2007, μια ομάδα η Green IT εστιάστηκε σε επιλογές και προτάσεις για τη μείωση της κατανάλωσης της ενέργειας και για την περεταίρω χρήση της θερμότητας που παράγεται από τα κέντρα δεδομένων[9] ΝΟΜΟΘΕΣΙΑ Νόμος ενέργειας του 2005 Η Γαλλική ενεργειακή πολιτική καθορίζεται από τον νόμο περί ενέργειας της 13ης Ιουλίου του 2005 για τον καθορισμό των προτεραιοτήτων της ενεργειακής πολιτικής[11]. Για να συμβάλλουν στην εθνική ενεργειακή ανεξαρτησία και στην εγγύηση του εφοδιασμού. Για τη διασφάλιση ανταγωνιστικών τιμών της ενέργειας. Για την προστασία της ανθρώπινης υγείας και του περιβάλλοντος, ιδίως μέσω της καταπολέμησης της κλιματικής αλλαγής. Για τη διασφάλιση κοινωνικής και εδαφικής συνοχής με την εξασφάλιση της πρόσβασης στην ενέργεια για όλους[48] ΓΕΡΜΑΝΙΑ Στη Γερμανία, έχει τεθεί στόχος της μείωσης των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου κατά 40% μέχρι το 2020[48]. Η επέκταση των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας στη Γερμανία είναι μια ιστορία επιτυχίας. Αυτό επιβεβαιώνεται από μια πρόσφατη έκθεση από το Ομοσπονδιακό Υπουργείο Περιβάλλοντος. Εντός της τελευταίας πενταετίας, το μερίδιο των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας έχει διπλασιαστεί σε 8,6%. Το μερίδιό τους στην ακαθάριστη κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας ανέρχεται σήμερα στο 14,2% - διπλάσια από ό, πριν από έξι χρόνια[16]. Σελίδα 7

13 Νομοθεσία Εφαρμογή Του EPBD (Οδηγίες Απόδοσης Ενέργειας Κτιρίων) Οι Αρμόδιες υπηρεσίες της κυβέρνησης περιλαμβάνουν το Ομοσπονδιακό Υπουργείο Μεταφορών, Δημοσίων Έργων και Αστικής Ανάπτυξης και το Υπουργείο Οικονομικών και Τεχνολογίας[15] Διάταγμα Εξοικονόμησης Ενέργειας (EnEV 2007/08) Διάταγμα Εξοικονόμησης Ενέργειας (EnEV 2002) γνωστοποίησε το πιστοποιητικό Ενεργειακής Απόδοσης (Energiebedarfsausweis) για νέα κτίρια το Τροποποίηση του διατάγματος για Εξοικονόμηση Ενέργειας (EnEV) 2007/2008 εκδόθηκε από τη γερμανική κυβέρνηση τον Ιούλιο του 2007 και τέθηκε σε ισχύ την 1η Οκτωβρίου Ο κλιματισμός επίσης περιλαμβάνεται στο πλαίσιο του τροποποιημένου EnEV. Το EnEV 2008 απαιτεί EPCs για όλα τα κτίρια, συμπεριλαμβανομένων και τα μη οικιστικά κτίρια. 1 Σύμφωνα με το InBuilt (εταιρεία που αναλαμβάνει την καθοδήγηση επιχειρήσεων για την εξοικονόμηση ενέργειας μέσα από ανανεώσιμες ενέργειες και κτιριακές διαμορφώσεις), η ομοσπονδιακή κυβέρνηση δέχθηκε αρκετές αλλαγές στο προτεινόμενο διάταγμα, που απαιτείται από το Ομοσπονδιακό Συμβούλιο της Γερμανίας. Οι βασικές τροποποιήσεις του διατάγματος είναι οι εξής[48]: Η μέγιστη επιτρεπόμενη ζήτηση ενέργειας για νέα κτίρια θα μειωθεί κατά 30% κατά μέσο όρο. Οι απαιτήσεις για την θερμομόνωση των νέων κτηρίων θα γίνουν αυστηρότεροι κατά 15% κατά μέσο όρο. Οι απαιτήσεις για νέα οικοδομικά στοιχεία σε κτίρια με μεγάλες ανακαινίσεις θα ενισχυθούν κατά 30% κατά μέσο όρο. Οροφές κορυφής με πρόσβαση σε υφιστάμενα κτίρια που πρέπει να είναι μονωμένα. Συστήματα αποθήκευσης, θέρμανσης για ώρες off-peak τα οποία είναι άνω των 30 ετών σε ηλικία, και πρέπει να αντικατασταθούν με αποδοτικά συστήματα θέρμανσης μέχρι το Η γερμανική κυβέρνηση σχεδιάζει να έχει την επόμενη αναθεώρηση του διατάγματος για το Θα περιλαμβάνει απαιτήσεις ενεργειακής απόδοσης κατά 30% περίπου[10]. 1 Επίσημα κείμενα είναι διαθέσιμα στο : Σελίδα 8

14 1.10. Ολλανδία Νομοθεσία Το Spatial Planning Act του 1965, βασίζεται στη παραδοχή ότι θα ενσωματωθεί αυτόματα στης τοπικές αυτοδιοικήσεις. Η τελευταία αναβάθμιση έγινε τον Ιούλιο Επίσης το Building Code (Bouwbesluit), είναι ένα διάταγμα που ψηφίστηκε στην Ολλανδία[48]. Οι τεχνικοί κανονισμοί κτιρίων στην Ολλανδία προβλέπονται στο διάταγμα του Building Decree. Αυτά είναι βασιζόμενα στις επιδόσεις τους σε εθνικό επίπεδο, από τις οποίες όλες οι δομές τους πρέπει να εκπληρώνονται με ασφάλεια, χρησιμότητα και εξοικονόμησης ενέργειας[13]. Το Environmental Management Act (2004) αντικατέστησε την προστασία του περιβάλλοντος για να ενσωματώσει νομικές απαιτήσεις που διασφαλίζουν ότι συμπεριλαμβάνονται οι περιβαλλοντικές ανησυχίες στο σχεδιασμό και στις διαδικασίες λήψης αποφάσεων. Υπάρχουν δύο προγράμματα εμπορίας εκπομπών στην Ολλανδία, ενός ευρωπαϊκού συστήματος για την αερίων του θερμοκηπίου εκπομπές και ένα ολλανδικό σύστημα για τις εκπομπές NOx τα Emissions Trading Programmes CO2 και NOx.[10] Το Ηνωμένο Βασίλειο EPBD (Οδηγίες Απόδοσης Ενέργειας Κτιρίων) Η βρετανική κυβέρνηση έχει αργήσει να ανταποκριθεί στο EPBD, όμως κανονισμοί τέθηκαν ενώπιον του κοινοβουλίου τον Μάρτη 2006 και το 2007 για την εφαρμογή των άρθρων 3-6 και 7-10 αντίστοιχα. Το Ηνωμένο Βασίλειο έχει μηαναπτυξιακή υπευθυνότητα από το κέντρο του πολιτικού συστήματος προς τις μικρότερες αυτοδιοικήσεις και κοινότητες, για την Αγγλία, Ουαλία, Σκωτία και Βόρεια Ιρλανδία. Στη Σκωτία, το National Planning Framework υποστηρίζεται από την Scottish Planning Policy (SPP) και Planning Advice Notes (PAN), οι οποίες ενοποιούνται σε ένα έγγραφο[10]. Στο τοπικό επίπεδο διακυβέρνησης, σχέδια ανάπτυξης βρίσκονται στην καρδιά του συστήματος που ανασυγκροτείται[43]. Στην Ουαλία, το Planning Inspectorate για την Ουαλία, υπό την κυβέρνηση της ουαλικής συνέλευσης είναι υπεύθυνο για αυτά τα θέματα. Το Planning Policy Wales (PPW) είναι έγγραφο που περιέχει τα σχέδια ανάπτυξης και συμβουλές από μια σειρά θεμάτων που βασίζονται στη Technical Advice Notes (TAN). Στη Βόρεια Ιρλανδία, η στρατηγική περιφερειακής ανάπτυξης για τη Βόρεια Ιρλανδία (RDS), καθορίζει τις μελλοντική ανάπτυξη της Βόρειας Ιρλανδίας μέχρι το 2025[11]. Σελίδα 9

15 2. Δομή και Ταξινόμηση Τεχνολογιών Εξοικονόμησης Ενέργειας 2.1. UPS Uninterruptible Power Supply (Τροφοδοτικά αδιάλειπτης παροχής ενέργειας) Οι UPS μονάδες εφεδρικής δύναμης έχουν τις δικές τους επαναφορτιζόμενες μπαταρίες που παρέχουν ενέργεια έκτακτης ανάγκης για το πληροφοριακό σύστημά. Σε περίπτωση διαρκούς διακοπής ρεύματος, το UPS θα παρέχει επαρκή ισχύ για να σωθούν τα αρχεία και το σύστημα να κλείσει με μεθοδευμένο τρόπο[16]. Για να χρησιμοποιηθεί το σύστημα ηλεκτροπαραγωγής από UPS για το δωμάτιο διακομιστή ή για το κέντρο δεδομένων, το UPS έχει τη δική του επαναφορτιζόμενη μπαταρία, που παρέχει αμέσως ενέργεια έκτακτης ανάγκης για το σύστημά, όταν η κύρια παροχή κόβεται, εμποδίζοντας έτσι απώλεια δεδομένων και εξασφαλίζοντας την αδιάλειπτη λειτουργία του συστήματος για κάποιο χρονικό διάστημα. Εάν μια εναλλακτική πηγή ενέργειας, όπως η γεννήτρια είναι διαθέσιμη, η μπαταρία θα παρέχει αρκετή ισχύ για να διατηρήσετε το σύστημά. Θα διαρκέσει αυτή η πηγή ενέργειας μέχρι η δεύτερη πηγή να συνδεθεί. Το UPS φιλτράρει επίσης την παροχή ηλεκτρικού ρεύματος που εισέρχεται στο σύστημα των υπολογιστών, περιορίζοντας τις βλαβερές επιπτώσεις[30] Τι Είναι τα UPS Συστήματα Ηλεκτρικής Ενέργειας; Ένα UPS ορίζεται ως ένα εφεδρικό σύστημα ενέργειας που χρησιμοποιείται για να εξασφαλίζει την αδιάλειπτη ενέργεια για διάφορες ηλεκτρονικές συσκευές. Υπάρχουν τρεις βασικοί τύποι UPS συστήματα[29][26]: Αυτόνομα Συστήματα Ενέργειας (SΑPS): Συνήθως τα βρίσκουμε σε περιοχές που είναι δύσκολο να πάει το ηλεκτρικό ρεύμα. Διαχειρίζεται ρεύμα από φωτοβολταϊκά και άλλες πηγές ενέργειας. Περιέχει μία ή δύο μεθόδους για να δημιουργεί ρεύμα, να το αποθηκεύει και να το σταθεροποιεί[28][26]. Line Interactive: Είναι ένα κοινό σύστημα UPS για μικρές επιχειρήσεις σε περιβάλλοντα δικτύου. Αυτή η συσκευή είναι πάντα συνδεδεμένη με τις συσκευές δικτύου ή των συσκευών γενικότερα. Παρέχει ρεύμα και προστατεύει ταυτόχρονα τις συσκευές[28][26]. Double Conversion On-line UPS: Αποφεύγει στιγμιαίες αυξομειώσεις της ισχύς με τη συνεχή παροχή ρεύματος από το δικό του μετατροπέα, ακόμη και όταν η γραμμή ρεύματος λειτουργεί σωστά. Συνήθως χρησιμοποιούνται σε κρίσιμες εφαρμογές, συμπλέγματα διακομιστών, νοσοκομεία, κλπ.[28][26] Σελίδα 10

16 2.3. Τεχνολογίες της APC με Έμφαση στην Εξοικονόμηση Ενέργειας Μία από τις βασικότερες εταιρείες στο χώρο της πράσινης τεχνολογίας είναι η APC. Σε αυτό το κεφάλαιο θα αναφέρουμε τα κυριότερα χαρακτηριστικά που παρέχουν μερικές από τις καλύτερες τεχνολογίες που έχει να προσφέρει η APC Τεχνολογία APC Symmetra UPS MW (400 kw σε 1.6MW) Η APC Symmetra MW είναι μια συσκευή UPS, η οποία είναι ανεκτική σε σφάλματα από kw. Είναι ιδανικό για μεγάλα κέντρα δεδομένων, πλήρη κτίρια, νοσοκομεία και για άλλες κρίσιμες απαιτήσεις εγκαταστάσεων για την προστασία τους, η Symmetra MW μπορεί να κλιμακωθεί για αυστηρές και μεταλλασσόμενες ηλεκτρικές απαιτήσεις. Η Symmetra MW παρέχει αυξημένη διαθεσιμότητα μέσω της εσωτερικής διαμόρφωσης N +1, έξυπνη ειδοποίηση αποτυχίας και σπονδυλωτά παράλληλα χαρακτηριστικά. Θέτοντας νέα πρότυπα για χαμηλό κόστος ιδιοκτησίας η Symmetra MW προσφέρει την καλύτερη ενεργειακή απόδοση στην κατηγορία και στη μείωση της βαθμολογίας των ηλεκτρικών υποδομών, όπως καλώδια, μετασχηματιστές και γεννήτριες. Για να μειώσει τον χρόνο επισκευής επίσης περιέχει Slide-in/out μονάδες ισχύος, εξωτερικές μπαταρίες και αυτόματη διάγνωση. Σε συνδυασμό με ένα ευρύ φάσμα γραμμής συσκευών το οποίο ταιριάζει με τις επιλογές Symmetra MW. Προσαρμόσιμο σύστημα σε ένα τυποποιημένο σχέδιο για κάθε μεγάλο on-demand δίκτυο. Το εσωτερικό του APC Symmetra MW υποδιαιρείται στις εξής ενότητες (Εικόνα 3)[45]. 1. Αρθρωτή και επεκτάσιμη ισχύς για να φέρει στο σωστό μέγεθος το UPS στα υπάρχοντα και μελλοντικά φορτία. 2. Τμήμα μετατροπών ενοτήτων είναι εύκολα να προστεθούν ή να αντικατασταθούν από ένα άτομο. 3. Οθόνη αφής LCD εμφανίζει την κατάσταση του συστήματος, τη δύναμη της ροής πληροφοριών και μέτρησης 4. Στατικός διακόπτη όπου είναι σχεδιασμένα για συνεχή λειτουργία σε 125% υπερφόρτωση, και αντέχουν σε 200kAIC. 5. Σχεδιασμός αντοχής σφαλμάτων, διασφαλίζει ότι οι μεμονωμένες βλάβες των κατασκευαστικών στοιχείων δεν επηρεάζουν το φορτίο. 6. Πάνω από 94% αποδοτικότητα σε 25% load. Και πάνω από 97% απόδοση σε πλήρες φορτίο [45]. Σελίδα 11

17 ΕΙΚΟΝΑ 3. ΕΣΩΤΕΡΙΚΟ ΤΟΥ APC SYMMETRA MW Eaton UPS Αρχιτεκτονική Eaton Power Xpert - Διαχείριση Ισχύος Η Αρχιτεκτονική Eaton Power Xpert είναι μια εφαρμογή διαχείρισης ισχύος μέσω διαδικτύου που αποτελείται από μηχανικό εξοπλισμό, λογισμικό και στοιχεία επικοινωνίας που συνεργάζονται ώστε να ενοποιηθούν διαφορετικά ηλεκτρικά εξαρτήματα σε ένα σύστημα που μπορεί κάποιος να παρακολουθήσει και να διαχειριστεί αποτελεσματικά. Αυτή η εφαρμογή διαχείρισης ισχύος δεν είναι συμβατή μόνο με τα προϊόντα Eaton Electrical αλλά και με άλλων εταιριών, με IT και άλλα σημαντικά συστήματα. Η Αρχιτεκτονική Power Xpert μεταμορφώνει το σύστημα παροχής ενέργειας από ένα μη διαχειρίσιμο πρόβλημα σε ένα στρατηγικό προσόν. Σελίδα 12

18 Λογισμικό Power Xpert Χάρη στο λογισμικό Power Xpert Server Core μπορείτε να παρακολουθήσετε, να διαχειριστείτε και να διαμορφώσετε τα κύρια εξαρτήματα του συστήματος παροχής ενέργειας. Χάρη στο λογισμικό με δυνατότητα προσωπικών ρυθμίσεων μπορείτε με μια ματιά να δείτε βασικές πληροφορίες, με κεντρικές μετρήσεις και ειδοποιήσεις. Το λογισμικό Power Xpert Server Core προσφέρει επίσης επιπρόσθετα στοιχεία που μπορείτε να ταιριάξετε με τις ανάγκες σας. Αυτά τα επιπρόσθετα στοιχεία προσφέρουν δυνατότητες που περιλαμβάνουν αναλύσεις κατανάλωσης ενέργειας και κατανομή κόστους έως εικονική διάταξη συστήματος και διαμόρφωση. (Εικόνα 4) ΕΙΚΟΝΑ 4. ΕΙΚΟΝΙΚΗ ΔΙΑΤΑΞΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ POWER EXPERT Μηχανικός Εξοπλισμός Power Xpert Τα μηχανικά εξαρτήματα του Power Xpert, όπως οι πύλες και οι μετρητές, δίνουν τη δυνατότητα συγκέντρωσης δεδομένων από κάθε κομμάτι του εξοπλισμού του συστήματος παροχής ενέργειας. Χάρη στην Αρχιτεκτονική Power Xpert, κάθε εξάρτημα του συστήματος παροχής ενέργειας συνδέεται με ένα δίκτυο υπολογιστών μέσω ενός πρωτοκόλλου επικοινωνίας Ethernet. Μόλις συνδεθείτε, μπορείτε να μετρήσετε και να παρακολουθήσετε τον εξοπλισμό σας, ασχέτως της παλαιότητας ή του κατασκευαστή. Ο μηχανικός εξοπλισμός του Power Xpert βοηθά στο συγχρονισμό των ρολογιών του εξοπλισμού σας ώστε να έχετε ακριβή, εύχρηστα δεδομένα για ολόκληρο το σύστημα παροχής ενέργειας. Σε περίπτωση που σημειωθεί κάποιο συμβάν, όπως αστραπή, μπορείτε να εντοπίσετε τα αποτελέσματα στο σύστημα παροχής ενέργειας με εξαιρετική ακρίβεια. Διακόπτης Ethernet Power Xpert Ιδανικός για την επέκταση δικτύων Ethernet σε βιομηχανικά περιβάλλοντα υψηλών απαιτήσεων. Σελίδα 13

19 Πύλη Power Xpert Προσφέρει Διαδικτυακή παρακολούθηση σε πραγματικό χρόνο της ηλεκτρικής κατανομής και του εξοπλισμού ελέγχου. Πύλη Power Xpert Σειρά 1000 Κάρτα - Προσφέρει Διαδικτυακή παρακολούθηση σε πραγματικό χρόνο των τριφασικών Μονάδων Διανομής Powerware και των Powerware Remote Power Panels για την κατάσταση της ποιότητα της ισχύος και τη γρήγορη ανταπόκριση σε συμβάντα που σχετίζονται με διαταραχές της ισχύος. Μετρητές Power Xpert Μέτρηση, παρακολούθηση, καταγραφή και ανάλυση ποιότητας ρεύματος. Power Xpert Network Time Server Εξασφαλίζει εξαιρετική ακρίβεια ώστε να είναι δυνατός ο εντοπισμός των γεγονότων που οδήγησαν σε διακοπή του ρεύματος ή μη διαθεσιμότητας του συστήματος Η Αρχιτεκτονική Power Xpert σας επιτρέπει να ενοποιήσετε το σύστημα παροχής ενέργειας με τους δικούς σας όρους. Αυτή η εφαρμογή διαχείρισης ισχύος έχει μια ανοιχτή προσέγγιση στον εξοπλισμό και το λογισμικό. Όποια μάρκα εξοπλισμού και αν έχετε εγκαταστήσει, η Αρχιτεκτονική Power Xpert μπορεί να σας βοηθήσει να τον συνδέσετε με το λογισμικό παρακολούθησης και διαχείρισης που επιθυμείτε. Έτσι, δεν δεσμεύεστε από μια περιορισμένη γκάμα εξοπλισμού ή λογισμικού. Και στην περίπτωση που ήδη χρησιμοποιείτε εξοπλισμό Eaton, η Αρχιτεκτονική Power Xpert μπορεί να σας βοηθήσει να τον εκμεταλλευθείτε περισσότερο. Η Αρχιτεκτονική Power Xpert σας βοηθάει να προχωρήσετε πέρα από τα παραδοσιακά συστήματα διαχείρισης ισχύος, δίνοντάς σας τη δυνατότητα επικοινωνίας με τον υπόλοιπο οργανισμό, διότι βασίζεται στο πρωτόκολλο Ethernet που χρησιμοποιείται εκ των πραγμάτων στα σύγχρονα τοπικά δίκτυα επικοινωνίας. Μόλις το σύστημα παροχής ενέργειας συνδεθεί με δίκτυο Ethernet μέσω της Αρχιτεκτονικής Power Xpert, μπορείτε να συνδεθείτε με εφαρμογές όπως το σύστημα διαχείρισης κτιρίων και να παρακολουθήσετε τον HVAC εξοπλισμό σας, ή να μοιραστείτε πληροφορίες με το λογιστικό σύστημα της επιχείρησής σας Στρατηγικές Ικριωμάτων Διακομιστών για Πράσινα Ενεργειακά Κέντρα Δεδομένων Στο παρελθόν, πολλά κέντρα δεδομένων δεν έδιναν μεγάλη σημασία στην ανάπτυξη των racks διακομιστών, πέρα από τη βασική λειτουργικότητα, την κυκλοφορία του αέρα, και τα έξοδα του ίδιου του ικριώματος. Στις μέρες μας η ευρύτατη χρήση εφαρμογών υψηλής πυκνότητας προκαλεί σημαντικά προβλήματα υπερθέρμανσης και δυναμικότητας. Αυτοί οι παράγοντες, μαζί με το υψηλό ενεργειακό κόστος, καθιστούν αναγκαία τη συνειδητοποίηση του πόσο στενή είναι η σχέση της διάταξης των ικριωμάτων των διακομιστών με ολόκληρο το δωμάτιο διακομιστών και τη στρατηγική αποδοτικότητας του κέντρου δεδομένων. Σελίδα 14