Com o surgimento de dispositivos conectados, o consumo de energia está em alta de todos os tempos. E só está indo em uma direção - para cima. Hoje existem aproximadamente 4,9 bilhões de dispositivos conectados, segundo a empresa de análise Gartner.

Até 2020, a Cisco prevê que haverá 50 bilhões. Como a demanda por poder de computação aumenta rapidamente; o mesmo acontecerá com a necessidade de os altos custos da eletricidade serem o motor da eficiência energética.

Um dos maiores desafios futuros é a melhoria da eficiência energética em data centers

Verdade seja dita, o maior desafio para a melhoria da eficiência energética virá dos data centers. Os data centers estão com fome de energia: olhando para o mercado norte-americano, o consumo de energia para centros de dados operacionais e de refrigeração chegou a 70 bilhões de kWh em 2016, segundo o Departamento de Energia dos EUA. Em quatro anos, esse número chegará a 73 bilhões de kWh.

Enquanto isso, no Reino Unido, todo o setor de collocation consumiu 2,5 TWh em 2015. Estima-se que, globalmente, os data centers consumam entre três e cinco por cento do poder mundial.

Isso está no mesmo nível do setor de aviação. Como resultado, é necessária uma atenção especial para melhorar a eficiência energética dos data centers por ambientalistas, órgãos governamentais reguladores e o público em geral..

Pelo lado positivo, isso oferece aos operadores de data center a oportunidade de reduzir seus imensos custos operacionais, onde economizar energia não apenas economiza dinheiro, mas também contribui significativamente para reduzir as emissões de gases de efeito estufa e a proteção climática..

À luz do desafio e das oportunidades, o custo e o resfriamento eficiente de energia dos servidores são fundamentais para reduzir os extraordinários custos operacionais, confiando em soluções de TI mais maduras e adaptáveis ​​que podem suportar temperaturas ainda mais altas e produzir menos calor..

A questão do sistema de refrigeração apropriado

No Reino Unido, ela é incentivada pelos avanços nas tecnologias de resfriamento de água e pelo que esses avanços significam para a sustentabilidade dos data centers. Em comparação com o ar de aquecimento, a água tem uma capacidade aumentada para absorver o calor, permitindo que seja a opção mais eficiente e eficaz em termos de custos para a redução de energia.

Nos atuais ambientes de servidores de dados, os condicionadores de ar de alta potência são normalmente usados ​​para criar ar frio mecanicamente, mas eles podem refrigerar uma sala de servidores inteira? Francamente, e infelizmente, mais da metade do ar frio produzido não atinge os hotspots, incluindo o processador. O que resta são enormes somas de dinheiro sopradas no ar quente.

Basta pegar os centros de dados da Green Mountain na Escandinávia, onde os técnicos usam a água de um fiorde próximo para resfriar seus data centers. Igualmente impressionantes são os de Toronto, no Canadá, incluindo a Cologix e a Equinx, que usam a água para o processo de condicionamento de ar em seus servidores do Lago Ontário. Nesses dois casos, a água está indiretamente envolvida no processo de resfriamento.

Por meio de um trocador de calor, o ar no data center é resfriado de forma correspondente pelo meio de resfriamento líquido e, em seguida, é usado para resfriamento livre do hardware. Pode-se chamar isso “refrigeração a ar 2.0.”

No entanto, ainda não é aconselhável ar condicionado a sala inteira. Os dissipadores de calor devem estar o mais próximo possível dos servidores de dados para resfriamento, a fim de obter eficiência e termodinâmica. Resfriamento direto em oposição ao resfriamento indireto dos pontos de acesso seria ótimo. Uma técnica promissora para conseguir isso é através do resfriamento a quente.

Vantagens adicionais ao resfriamento com água versus ar incluem maior fluxo e condutividade. Por exemplo, a água quente a 60 graus Celsius tem uma vantagem energética e econômica muito maior devido às suas propriedades físicas onde a água, em comparação com o ar, pode absorver 3.330 vezes mais calor que o ar e é 20 vezes mais condutiva..

Ao aproximar o meio de resfriamento da fonte de calor, mais eficientemente o potencial pode ser usado. E, por meio de design inteligente, o resfriamento concentrado dos componentes sensíveis, como a CPU, pode ser alcançado.

Devido ao maior desempenho de refrigeração, são possíveis densidades de potência de 45 kW por rack de servidor, com uma redução simultânea do consumo de energia em comparação com um sistema de ar condicionado convencional.

Um sistema direto refrigerado a água também pode fornecer economia de energia adicional se o calor dissipado fornecer benefícios adicionais. Devido às temperaturas relativamente altas nos racks de servidores, são possíveis temperaturas de saída de água de até 60 graus Celsius. A água a este nível de temperatura pode ser usada, por exemplo, para sistemas de aquecimento de água quente ou de edifícios próximos, restaurantes, hotéis e edifícios de escritórios..

Economias adicionais através da utilização inteligente de calor residual

Com a quantidade de energia consumida em todo o mundo pela promessa da Internet das Coisas (IoT), Smart Homes e carros autônomos, entre outros dispositivos, a busca por novos efeitos de sinergia aumentando a eficiência energética por meio da utilização de calor residual é atualmente tornando-se cada vez mais importante.

Os estudos de caso, de acordo com uma pesquisa recente do Instituto Borderstep, já estão provando resultar em economias de energia de média a muito alta devido à reutilização do calor do servidor dos data centers. Na Suíça, a IBM está usando calor de águas residuais em uma piscina próxima.

Em um data center na Universidade Norte Dame, em Indiana, uma estufa está utilizando calor residual, enquanto empresas como a Apple e a Amazon Web Services (AWS) estão fornecendo calor para casas perto de seus centros de dados na Escandinávia..

Mas, dois problemas ainda persistem. Se o calor residual tiver uma saída de temperatura muito baixa, inferior a 60 graus Celsius, a água não poderá ser reutilizada para resfriar edifícios adjacentes. A fim de reutilizar o calor, a água tem que ser pelo menos 60 graus Celsius para a preparação de água quente. Em segundo lugar, o calor não pode ser transportado a uma grande distância.

O calor residual do data center está disponível apenas para uso em aplicações próximas ao local de produção. O calor em movimento em longas distâncias pode resultar em altas perdas de calor e baixas temperaturas de calor para os consumidores.

Em conclusão

Com o aumento significativo na demanda por energia de computação e os altos custos de eletricidade resultantes, os conceitos inovadores de verde são essenciais para os data centers.

Em um estudo divulgado pela empresa de pesquisa de mercado Technavio, as oportunidades para tornar os data centers verdes estão crescendo a uma taxa de crescimento anual de 14%. Seja por meio de resfriamento direto com água quente ou por outros avanços, outras medidas precisam ser tomadas para o cumprimento da redução do consumo de energia..

  • Dr. Jens Struckmeier é o fundador e CTO da Tecnologias de nuvem e calor
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