FASTWEB C2 – INTERNAL USE
CHI È FASTWEB
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Rocco Cirillo
Energy Manager
Fastweb S.p.A.
Efficienza Energetica nel Settore Telecomunicazioni
Case Study
Revamping Condizionamento di un Data Center
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Mobile Full MVNO su rete TIM, con servizi 4G e 4G Plus
Lancio della rete 5G entro il 2020
Servizi voce, connettività e ICT avanzati
50.500 km rete in fibra ottica 2,6 milioni di clienti
CHI È FASTWEB
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FIBER
NETWORK
Fastweb ha costruito un evidente vantaggio
competitivo sviluppando quattro elementi distintivi…
…attraverso i quali è diventata una
Infrastructure Company a 360°
L’OPERATORE ALTERNATIVO CON LA MIGLIORE INFRASTRUTTURA A 360°IN ITALIA
FIXED
WIRELESS
ACCESS
DATA
CENTER
MOBILE
5G
FIBER
NETWORK
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50.500 km > 22.000 cabinets FTTS
40 MHza 3.4 GHz
200 MHza 26 GHz
PUNTI DI ACCESSO SPETTRO 5GINFRASTRUTTURA IN FIBRA
FASTWEB È SEMPRE PIÙ 5G READY!
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FASTWEB C2 – INTERNAL USE
IL SETTORE TELECOMUNICAZIONI( TELCO): NUMERI E PECULIARITA’
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Il settore TELCO esprime un fabbisogno complessivo intorno ai 4 TWh annui:
• Per esercizio delle reti
• Per esercizio dei servizi cloud – data center
Il consumo delle TELCO è caratterizzato da una fortissima stabilità:
variazione significativa solo nel periodo estivo nell’ordine del +10/20% per le maggiori
esigenze di condizionamento degli apparati che hanno un consumo stabile nell’arco delle 8.760
ore annue.
Da un punto di vista impiantistico i siti TELCO possono essere classificati in:
Il gruppo di lavoro dell’associazione di categoria ASSTEL ha redatto, coordinandosi con ENEA
le linee guida settoriali per le diagnosi.
Al seguente link si possono trovare le linee guida le diagnosi nel settore TELCO.http://www.efficienzaenergetica.enea.it/allegati/DLGS-102_LINEE_GUIDA_MISURE_ASSTEL.pdf
Tipologia di Sito Numerosità Potenza Media
Data Center Bassa Altissima
Centrali TLC (POP IP) Alta Alta
Stazioni Radio Molto Alta Bassa
Armadi Stradali Molto Alta Trascurabile
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STRUTTURA DI UNA RETE TLC
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PRESTAZIONE ENERGETICA
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La prestazione energetica tende a misurare la quantità di energia che un determinato processo
produttivo utilizza per produrre un’unità di prodotto.
Tale concetto si applica con difficoltà al modo TELCO in quanto non è disponibile un indicatore globale
per quantificarne il servizio.
Un indicatore usato nel contesto internazionale è la quantità di dati che la rete scambia con I suoi clienti.
Con riferimento alla slide precedente è la sommatoria del traffico dati da e verso i clienti e si misura in
petabyte (𝟏𝟎𝟏𝟓𝒃𝒚𝒕𝒆).
Uso
dell’energia
Consumo
Energetica
Efficienza
Energetica Altro
Intensità
Energetica
Prestazione
Energetica
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INDICATORI DI PRESTAZIONE ENERGETICA
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Per valutare la prestazione energetica nel settore TELCO si propone di seguire il seguente approccio che vede
la prestazione globale del sito come risultato della formula: 𝑷𝒈𝒍𝒐𝒃𝒂𝒍𝒆 = 𝑷𝑰𝑪𝑻 ∗ 𝜼𝑰𝒎𝒑𝒊𝒂𝒏𝒕𝒐
Dove :
• 𝑷𝒈𝒍𝒐𝒃𝒂𝒍𝒆 è la prestazione complessiva (Apparati ICT + Impiantistica) espressa in𝑷𝒆𝒕𝒂𝒃𝒚𝒕𝒆 𝒂𝒏𝒏𝒐
𝑴𝑾𝒉
• 𝑷𝑰𝑪𝑻 è la prestazione complessiva degli apparati ICT espressa ad esempio in𝑷𝒆𝒕𝒂𝒃𝒚𝒕𝒆 𝒂𝒏𝒏𝒐
𝑴𝑾𝒉
• 𝜼𝑰𝒎𝒑𝒊𝒂𝒏𝒕𝒐 è l’efficienza complessiva d’impianto ovvero l’indicatore DCIE( numero puro) minore di uno.
Come indicatore prestazionale globale per un Data Center Data invece
del DCIE si usa il suo inverso ovvero il PUE( Power Usage Effectiveness)
così definito:
𝑷𝑼𝑬 =𝑻𝒐𝒕𝒂𝒍𝒆 𝑭𝒂𝒄𝒊𝒍𝒕𝒚 𝑬𝒏𝒆𝒓𝒈𝒚
𝑻𝒐𝒕𝒂𝒍 𝑬𝒒𝒖𝒊𝒑𝒎𝒆𝒏𝒕 𝑬𝒏𝒆𝒓𝒈𝒚
DCIE=𝑻𝒐𝒕𝒂𝒍𝒆 𝑬𝒒𝒖𝒊𝒑𝒎𝒆𝒏𝒕 𝑬𝒏𝒆𝒓𝒈𝒚
𝑻𝒐𝒕𝒂𝒍 𝑭𝒂𝒄𝒊𝒍𝒕𝒚 𝑬𝒏𝒆𝒓𝒈𝒚
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Struttura Energetica/ Impiantistica di una centrale Tipo
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Sankey Diagram: vettori energetici -> usi energetici X Sito Tipo
Centrale
Sistemi Conversione
Continuità Elettrica
Cabina BT/MT
Trafo 1
Trafo ..
Trafo N
UPS
UPS1
IPS ..
UPS N
SE
SE1
SE ..
SE N
Apparati ICT
Apparati ICT in CC
ICT in CA
Impianto
Condizionamento
CDZ
CDZ1
CDZ …
CDZN
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Modello energetico TLC : SCHEMATICO
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Modello energetico TLC : Principali KPI Impiantistici
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𝑷𝑼𝑬 ≅𝑬𝒏𝒆𝒓𝒈𝒊𝒂𝑰𝑪𝑻 + 𝑷𝒆𝒓𝒅𝒊𝒕𝒆𝑬𝒍𝒆𝒕𝒕𝒓𝒊𝒄𝒉𝒆 +
𝑬𝒏𝒆𝒓𝒈𝒊𝒂𝑰𝑪𝑻 + 𝑷𝒆𝒓𝒅𝒊𝒕𝒆𝑬𝒍𝒆𝒕𝒕𝒓𝒊𝒄𝒉𝒆𝑬𝑬𝑹𝒔𝒊𝒔𝒕𝒆𝒎𝒂
𝑬𝒏𝒆𝒓𝒈𝒊𝒂𝑰𝑪𝑻
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Case Study: Revamping Cooling Data Center Milano
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Case Study: Revamping Cooling Data Center Milano : Ex Ante vs Ex Post
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✓Condizionatori non modulanti
✓Ventilatori a portata costante
✓Motori non efficienti
✓Condizionatori in Stand Alone
✓Portata d’aria in eccesso rispetto al
fabbisogno
✓Consumo dei Condizionatori
eccessivamente alto
IMPIANTO EX ANTE
✓Condizionatori modulanti
✓Ventilatori a portata variabile
✓Motori ad alta efficienza
✓Condizionatori in rete (team work)
✓Portata d’aria relativamente coerente con
il fabbisogno
✓Consumo dei Condizionatori
drasticamente ridotto
IMPIANTO EX POST
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DIAGNOSI
ENERGETICA
VALUTAZIONE
PROGETTO
IMPLEMENTAZIONE
PROGETTO
MISURA
RISULTATI
CASE STUDY: REVAMPING COOLING DATA CENTER PROCESSO
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Redazione
Progetto
Valutazione
Tecnico/
Economica
Sistema di
Misura
Approvazione
Raccolta dati
ex Ante
(Baseline)
Raccolta dati
ex Post
Calcolo dei
Saving
Raccolta Dati
Modellazione
Sito
Calcolo KPY
Proposte
Intervento
Installazione
Sistema di
Misura
Installazione
Nuovi CDZ
Revamping
Ventilatori
Tuning
Impianto
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Nel 2015 è stata redata per il Data Center Fastweb di Milano Bernina la Diagnosi Energetica,
ai sensi del D. Lgs. 102/2014.
Sono stati raccolti i profili di consumo dei POD, del carico IT e sono stati calcolati gli indicatori
quali: PUE ed 𝑬𝑬𝑹𝑺𝒊𝒔𝒕𝒆𝒎𝒂.
Come output della Diagnosi Energetica sono stati proposti i seguenti interventi:
Gli interventi proposti sono stati quasi tutti implementati eccetto il primo in quanto intervenire
sul circuito idronico di una ‘Facility live’ è molto rischioso.
L’intervento più interessante dal punto di vista del ritorno dell’investimento è stato l’interventosui Condizionatori di Sala o più precisamente CRAH( Computer Room Air Handler).
CASE STUDY: DIAGNOSI ENERGETICA – PROPOSTE DI INTERVENTO
Nome Intervento Tipo di Intervento Rischio sul servizio
Creazione di un circuito secondario a portata variabile Capital Intensive ALTO
Installazione di motori brushless negli armadi condizionatori Capital Intensive BASSO
Mappatura termica delle sale IT ed ottimizzazione della portata d’aria Capital Intensive MEDIO ALTO
Sostituzione degli UPS con modelli di nuova generazione Capital Intensive MEDIO
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I Siti TELCO, e in particolare i Data Center, sono Facilty ad
altissima disponibilità e appartengono alle cosiddette infrastrutture
critiche che devono assicurare la Business Continuity.
L’altissima disponibilità, anche in presenza di guasti plurimi, si
ottiene tramite un’adeguata ridondanza dell’impianto.
Come sappiamo la ridondanza, che porta l’impianto a lavorare in
un punto di lavoro non ottimale, normalmente degrada la
prestazione energetica e quindi l’efficienza.
Obiettivo della progettazione diventa coniugare la ridondanza con
efficienza.
Attualmente la tecnologia, grazie a UPS modulari e a
Condizionatori modulanti, è in grado di salvaguardare l’efficienza
energetica a fronte di un elevato livello di ridondanza
impiantistica.
CASE STUDY: PROGETTAZIONE INTERVENTO
Ridondanza
Efficienza
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Poiché il condizionamento della sale era assicurato da
Condizionatori (CRAH) a portata costante con motori a bassa
efficienza, il progetto ha previsto:
1. La sostituzione dei vecchi CRAH con nuovi CRAH
modulanti e con motori brushless.
2. La sostituzione dei soli ventilatori per i CRAH con vita
residua significativa.
A rendere molto interessante tale progetto è stata la possibilità di
assicurare la ridondanza del condizionamento dimezzando la
portata d’aria generata dai condizionatori.
I nuovi CRAH, lavorando in modo coordinato, sarebbero stati in
grado di modulare la portata d’aria in funzione dello scostamento
tra la temperatura presente in sala e la temperatura di
riferimento.
Con l’implementazione di tale progetto saremmo stati grado di
ottenere dei saving energetici significativi grazie a:
1. Maggior efficienza dei ventilatori;2. Riduzione della portata complessiva dell’aria.
CASE STUDY: PROGETTAZIONE INTERVENTO
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Approfondendo il tema della possibilità di intervenire sulla portata è emersa in modo decisamente
interessante la relazione tra portata di un ventilatore e potenza elettrica assorbita.
Il ventilatore a bordo del CRAH può essere modellato come un dispositivo in grado di trasferire
energia meccanica su un fluido gassoso nel caso specifico l’aria.
La quantità di energia E trasferita è prettamente di tipo cinetico e quindi vale la relazione 𝐄 =𝟏
𝟐𝒎𝑽𝟐
dove sia la massa m che la velocità V sono direttamente proporzionali alla portata Q (espressa in
mc/h).
Pertanto la formula può essere vista come 𝑬 = 𝒌𝑸𝟑 dove si evince una relazione cubica tra portata
Q ed energia E trasferita al fluido dal ventilatore.
Riepilogando avremo teoricamente due tipi di saving:
1. Saving sul dimezzamento delle portate di circa stimato potenzialmente intorno al 70%
2. Saving sull’efficienza dei motori stimato potenzialmente intorno 25%
Contestualmente al progetto di Revamping dell’impianto di condizionamento è stata prevista
l’installazione di un sistema di monitoring dei consumi energetici che oltre alla rilevazione deiconsumi fosse in grado anche di misurare la distribuzione delle temperature all’interno della sala.
CASE STUDY: PROGETTAZIONE INTERVENTO
FASTWEB C2 – INTERNAL USE
CASE STUDY: SISTEMA MONITORING
È stato installato un sistema
BMS/EMS che:
1. Tramite una maglia di
sensori di temperatura
posti a circa 2,5 mt dal
pavimento è in grado di
mappare dinamicamente la
temperatura all’interno della
sala;
2. Tramite un set di power
meter distribuito nei vari
quadri è in grado di fare un
monitoring disaggregato
dei consumi e calcolarne i
relativi KPI impiantistici.
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CASE STUDY: RISULTATI
Voce u.m. EX ANTE EX POST DELTA Note
Portata aria totale CRAH mc/h 1.878.160 993.877 884.283 Dato di progetto
Potenza media totale CRAH kW 572 192,00 380
Energia MWh/anno 5.011 1.682 3.329
Costo K€/anno 726.554 243.878 482.676 Valorizzato 145€/MWH
RENDICONTO DI PROGETTO
Riduzione
Portata
CRAH
Riduzione
Assorbimento
CRAH Riduzione
Consumi
TotaliMigliore
Efficienza
CRAH
Riduzione
Assorbimento
CRAH
L’investimento complessivo è stato superiore al milione di euro.
Gli indicatori economici sono stati tutti decisamente interessanti.
Il Pay Back Period è stato di poco superiore ai due anni.
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Grazie
per l’attenzione!
Rocco Cirillo
Energy Manager
Fastweb S.p.A.
Mail: [email protected]