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台灣以政經環境與地理優勢,吸引Google、微軟等大廠相繼在台增設或新設大型資料中心,資料中心的能源議題再次成為市場關注的焦點。從國際能源署(IEA)今年9月發佈的報告顯示,2021年全球資料中心的能源使用量約2,200-3,200億度,占全球用電量約0.9%-1.3%。台灣2021年總用電量為2,830億度。以我國資訊發展程度,推估資料中心耗電量約37億度,接近2021全年太陽光電總發電量50%,高於風力發電總量。
資料中心能源使用情形早為各界關注,21世紀初各式評估指標就已紛紛出籠。2007年Green Grid建議採用能源使用效率(Power Usage Effectiveness, PUE),採用整體資料中心耗能量與IT設備實際耗能量比值做為效率指標,以瞭解資訊設備實際使用1單位能源,包括週邊的設施要耗能多少。PUE的計算方式簡潔,容易量測取得,已成為國際間對資料中心能源使用效率主要評比基準。
Uptime Institute今年發佈的「Global Data Center Survey 2022」指出,2007-2014年,資料中心能源使用效率提升速度相當快,由2.5急降至1.6左右,然而自此到目前,普遍維持在1.5-1.6間,從趨勢看,PUE下降趨緩,2022全年調查結果在1.55。
在台灣,智慧能源產業協會(TaiSEIA)理事長林士基指出,工研院2013年至2014年間對國內資料中心PUE進行過最重要、最具規模的盤查,踏查對象是執行國內政府機關資料中心能源使用效率研究。調查顯示當時國內學術單位PUE落在1.6-2.3間、中央政府機關在1.7-2.4、地方政府機關則在1.9-2.6,業界大型機房則在1.7-2.0間。可惜,近8年來沒有更具指標的資料中心PUE調查結果,林士基無奈中吐露自期,這就是我們TaiSEIA協會努力的重點。
面對日趨成長的資料中心能耗,「行政院與所屬各機關資料中心設置作業要點」於2017年時訂定,要求新建中央政府機關資料中心,其能源使用效率應低於1.6;已設置資料中心能源使用效率高於1.6者,應逐步改善。
為使伺服器、網路、通訊、資訊儲存等資料中心主要設備,能夠全年無休正常運轉,須透過電力轉換設備、不斷電設備、備援電力等電力設施來穩定電源,並預防突發的電力品質異常、電力中斷。資訊設備運轉時會散發熱量,在設備數量龐大且高密度放置的資料中心,若未能即時散熱,就可能因環境溫度快速上升導致設備當機。空調冷卻系統因此成為資料中心重要設施。
資訊設備、電力設施、空調設施的監控及安全、消防與照明設施等,也是資料中心必要的組合,藉以維持運轉。因此,除資訊設備要求高能源使用效率,各類資料中心的支援設備的能耗、系統設計與佈局規劃等,也會影響資料中心整體的電力需求。
林士基指出,PUE值對於資料中心業者有多重意義。在運轉、操作階段,可以清楚衡量資料中心運行的能耗分布,做為改善方案重要依據;設計建置新機房,在設計規劃時,藉由設定PUE目標值,作為設備選用、設計架構規劃與新技術引進的評估。因此,林士基說PUE在意義上不僅要減少能耗,達到對環境友善的目標,更是業者設計規劃與運轉操作的重要指標。
TaiSEIA推動資料中心產業技術提升、健全體系發展,第一步是推動資料中心PUE量測與驗證制度。林士基表示,相關訊息業界可以上到TaiSEIA網站獲得所需資訊,該會也樂意可安排包含技師、設備業者、系統整合或資料中心運營業者等專業會員,提供意見、諮詢或說明,使大家更清楚知道PUE量測方式。