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電力使用効率（PUE）または電力単位効率とは、コンピュータデータセンターがエネルギーをどれだけ効率的に使用しているかを示す比率です。具体的には、コンピュータ機器がどれだけのエネルギーを使用しているか（冷却や機器をサポートするためのその他のオーバーヘッドとは対照的に）を示します。
PUEは、コンピュータデータセンター施設[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]で使用される総エネルギー量と、コンピューティング機器に供給されるエネルギー量の比率です。PUEは、データセンターインフラストラクチャ効率の逆数です。
PUEはもともとThe Green Gridと呼ばれるコンソーシアムによって開発されました。PUEは2016年にISO/IEC 30134-2:2016として国際標準として発行されました。
理想的なPUEは1.0です。データセンター内でコンピューティングデバイスとみなされないもの（照明、冷却など）はすべて、施設エネルギー消費の範疇に含まれます。
PUE 指標は、エネルギー効率を計算する最も一般的な方法です。他の指標と比較すると最も効果的ですが、PUE には欠点もあります。これは、データセンターの建物のエネルギー効率を判断するために、オペレーター、設備技術者、および建物の設計者が最も頻繁に使用する指標です。[ 9 ]一部の専門家は、自分の PUE が他のものより低いことを自慢することさえあります。当然のことながら、オペレーターが照明に使用されるエネルギーを「うっかり」カウントし忘れて、結果として PUE が低くなる場合があることは驚くべきことではありません。この問題は、PUE 指標システム自体の問題というよりも、人間のミスに関連しています。
実際の問題の一つは、PUEがデータセンターが建設されている都市内の気候を考慮していないことです。特に、データセンター外の異なる通常の気温を考慮していません。たとえば、アラスカにあるデータセンターをマイアミにあるデータセンターと効果的に比較することはできません。寒冷な気候では、大規模な冷却システムの必要性が低くなります。冷却システムは施設の消費エネルギーの約30%を占め、データセンター機器はほぼ50%を占めます。[ 9 ]このため、マイアミのデータセンターの最終的なPUEが1.8で、アラスカのデータセンターの比率が1.7であっても、マイアミのデータセンターの方が全体的に効率的に稼働している可能性があります。特に、それがたまたまアラスカにあったとしたら、より良い結果が得られるかもしれません。
さらに、 Science Directのケーススタディによると、「ITがフル稼働していない限り、推定PUEは実質的に意味がない」とのことです。[ 10 ]
都市部における気温変動の影響に関連する問題など、こうした単純ながらも繰り返し発生する問題を解決することは、施設全体のエネルギー消費量を適切に計算するために不可欠です。これらの問題を軽減することで、将来のデータセンター施設のPUEの成功を向上させるために、さらなる進歩とより高い基準が常に推進されることが保証されます。[ 9 ]
効率計算から正確な結果を得るには、データセンターに関連するすべてのデータを含める必要があります。わずかなミスでも、PUEの結果に大きな違いが生じる可能性があります。一般的なデータセンターでよく見られる実際的な問題の一つは、データセンターと並行して稼働している代替エネルギー生成システム（風力タービンや太陽光パネルなど）のエネルギー量をPUEに加算してしまうことで、データセンターの真のパフォーマンスが不明瞭になってしまうことです。もう一つの問題は、データセンターに関連付けられた電力消費機器の中には、実際にはエネルギーを共有したり、他の場所で使用したりしているものがあり、PUEに大きな誤差が生じる可能性があることです。
PUEは2006年に導入され、2007年にThe Green Grid（ IT専門家の非営利団体）によって推進され、データセンターのエネルギー効率を報告するための最も一般的な指標となっています。 [ 10 ]「電力使用効率」という名前ですが、実際にはデータセンターのエネルギー使用量を測定します。[ 10 ]
PUE指標にはいくつかの利点があります。
しかし、PUE指標にはいくつかの問題点があります。主な問題点は、比率の計算方法にあります。IT負荷が唯一の分母であるため、IT負荷の削減（例えば、仮想化によって一部のハードウェアを停止させたり、よりエネルギー効率の高いハードウェアを使用したりすること）は、逆説的にPUEの上昇を引き起こします。
その他の問題としては、電力供給ネットワークの効率性と正確なIT負荷の計算が挙げられます。Bradyらによる感度分析[ 10 ]によると、 「総エネルギー消費量は、施設内の機器およびインフラストラクチャで使用される総エネルギー量（WT）と、電力供給ネットワークの非効率性によるエネルギー損失（WL）の合計に等しく、したがってPUE=(WT+WL)/WITとなります。」この式に基づくと、電力供給ネットワーク（WL）の非効率性はデータセンターの総エネルギー消費量を増加させます。データセンターの効率が低下すると、PUE値は上昇します。IT負荷は、PUE指標のもう1つの重要な問題です。「PUEには正確なIT負荷を使用することが不可欠であり、機器の定格電力使用量に基づいていないことが重要です。IT負荷の精度は、PUE指標の測定に影響を与える主要な要因の1つです。サーバーの使用率はITエネルギー消費量、ひいては全体のPUE値に大きな影響を与えるためです。」[ 10 ]例えば、PUE値が高くサーバー利用率が高いデータセンターは、PUE値が低くサーバー利用率が低いデータセンターよりも効率的である可能性がある。[ 10 ]また、業界内ではPUEをマーケティングツールとして利用することへの懸念もあり[ 11 ]、一部では「PUEの乱用」という用語が使われている。[ 12 ]
電力コンピューティング効率 (PCE) は、電力使用効率 (PUE) の補完的な指標として研究や業界の議論で提案されています。PUE は施設全体のエネルギーと IT 機器のエネルギーの比率を評価するのに対し、PCE はプロビジョニングされた IT コンピューティング電力割り当てとプロビジョニングされたサイト全体の電力容量の比率です。研究や標準化グループは、特にワークロード出力がインフラストラクチャのオーバーヘッドよりもシステムレベルの効率のより意味のある指標となる環境において、コンピューティング中心の効率指標へのより広範な移行の一環として PCE を検討してきました。[ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ]
2008年10月、Googleのデータセンターは6つのセンター全体でPUEが1.21と評価され、当時としてはほぼ完璧に近い値とみなされていた。Googleに次ぐのはMicrosoftで、こちらもPUEが1.22と高い数値だった。[ 21 ]
SUPERNAPデータセンターの開発元であるSwitchは、 2015年以来、ネバダ州ラスベガスのSUPERNAP 7施設で、第三者機関による監査を受けたコロケーションPUEが1.18であり、コールドアイルの平均温度は20.6 ℃（69.1 °F）、平均湿度は40.3%となっています。これは、Switchの特許取得済みのホットアイル封じ込めとHVAC技術によるものです。[ 22 ]
2015年第2四半期末時点で、Facebookのプライムビルデータセンターの電力使用効率（PUE）は1.078、フォレストシティデータセンターのPUEは1.082でした。[ 23 ]
2015年10月、アライドコントロールは3M Novec 7100液を使用した2相浸漬冷却により、PUE比1.02 [ 24 ]を達成したと主張している。
2016年1月、ダルムシュタットのグリーンITキューブが稼働を開始し、PUEは1.07となった。[ 25 ]ラックドアを通して冷水冷却を使用している。
2017年2月、Supermicroは、分離型MicroBladeシステムの導入を発表しました。社名非公開のFortune 100企業は、シリコンバレーのデータセンターに3万台以上のSupermicro MicroBladeサーバーを導入し、PUEは1.06となっています。[ 26 ]
フランスのホスティング会社OVHは、独自の液体冷却システム革新により、ヨーロッパと北米のデータセンターでPUE比1.09を達成しました[ 27 ]。また、2023年には12ヶ月間の総合PUEが1.29であったと報告しています[ 28 ] 。
2021年、Googleは世界中のデータセンターでPUEが1.1、最も優れたサイトでは1.06未満であると報告した。[ 29 ] [ 30 ]
2022年の科学プロジェクトにおいて、スウェーデンの研究機関は、特にスウェーデン北部で達成されたPUEが1.0148であると報告した。[ 31 ]
PUEは、ISO/IEC 30134-2:2016に基づく国際規格として、またEN 50600-4-2:2016に基づく欧州規格として、2016年に発行されました。
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