Innovazioni che consentono un impatto ambientale ridotto
Oggi gli operatori dei data center hanno accesso a best practice e tecnologie non disponibili cinque o 10 anni fa. Ecco alcune delle tecnologie più recenti che vengono implementate o pianificate per aumentare l’utilizzo delle risorse, massimizzare l’efficienza, diminuire le emissioni e ridurre al minimo il consumo di acqua.
Gestione intelligente dell’alimentazione
Apparecchiature più intelligenti e nuovi controlli consentono agli operatori di data center di migliorare l’utilizzo e l’efficienza dei sistemi di alimentazione critici necessari per raggiungere elevati livelli di disponibilità dei loro data center.
Una strategia consiste nell’utilizzare la capacità di sovraccarico di alcuni sistemi UPS per gestire picchi di domanda brevi e poco frequenti invece di sovradimensionare le apparecchiature in base a tali picchi. Questa funzionalità è utilizzata anche per supportare nuove architetture ridondanti N+1. Queste architetture utilizzano la capacità di sovraccarico, combinata con la segmentazione del carico di lavoro in base ai requisiti di disponibilità, per garantire tassi di utilizzo degli UPS più elevati mantenendo al contempo la ridondanza.
L’efficienza dei sistemi UPS viene migliorata grazie a implementazioni più sofisticate del funzionamento in “modalità ECO”. In modalità ECO, un sistema UPS a doppia conversione funziona in modalità bypass mentre i servizi pubblici erogano energia accettabile, eliminando l’energia necessaria per condizionare l’alimentazione, per passare alla modalità a doppia conversione quando la qualità dell’alimentazione diminuisce. Nelle esecuzioni tradizionali in modalità ECO, il passaggio da una modalità all’altra può creare variazioni di tensione e armoniche che hanno un’adozione limitata. Un nuovo approccio, la modalità Dynamic Online, mantiene attivo l’inverter di uscita ma non fornisce alimentazione se l’UPS è in modalità bypass. Ciò assicura l’efficienza della modalità ECO, riducendo al minimo i rischi correlati al passaggio dalla modalità bypass a quella a doppia conversione e viceversa.
Alcuni sistemi UPS ora dispongono anche di funzionalità di supporto dinamico della rete. Queste soluzioni possono avere un ruolo nella decarbonizzazione facilitando la transizione all’energia verde. Esse forniscono un accumulo di energia in loco utilizzabile per compensare l’imprevedibilità delle fonti di energie rinnovabili e per rivendere l’energia in eccesso alla rete.
Energie rinnovabili
Le energie rinnovabili rappresentano un potente strumento per ridurre le emissioni di carbonio. Per sfruttare le fonti rinnovabili sono state implementate diverse tattiche, tra cui PPA e REC, e la migrazione dei carichi verso strutture cloud o di colocation che si sono impegnate a operare senza emissioni di carbonio.
Si prevede che nel prossimo futuro la capacità dei servizi pubblici di supportare direttamente i data center con il 100% di energie rinnovabili sarà limitata. Ciò sta spingendo alcuni operatori a esplorare le opportunità di alimentare i data center mediante energie rinnovabili generate localmente. Ciò può essere ottenuto abbinando le fonti di energie rinnovabili con celle a combustibile, sistemi in grado di produrre idrogeno pulito da energie rinnovabili e sistemi UPS con capacità di supporto dinamico della rete.
Ecco come potrebbe funzionare. L’eccesso di energia eolica o solare generata in loco viene utilizzato per alimentare gli idrolizzatori che generano idrogeno pulito a supporto delle celle a combustibile. Le energie rinnovabili alimentano il data center nei momenti in cui la capacità produttiva è sufficientemente elevata per farlo. Dopo il tramonto o in assenza di vento, con conseguente calo nella produzione di energia, le celle a combustibile alimentano il data center. Quando l’idrogeno è esaurito, l’UPS connette il data center alla rete per garantire il suo funzionamento continuo.
Batterie agli ioni di litio
Le batterie agli ioni di litio hanno costi sempre più competitivi rispetto alle batterie al piombo-acido regolate da valvole (VRLA) tradizionalmente utilizzate come fonte di alimentazione di backup a breve termine nei data center. Una maggiore durata delle batterie agli ioni di litio può significare una maggiore affidabilità, che permette di ridurre le sostituzioni delle batterie e la produzione di rifiuti elettronici. Anche le batterie agli ioni di litio possono avere un ruolo nella transizione alle energie rinnovabili. Se abbinate a sistemi UPS con funzionalità di supporto dinamico della rete, ], esse forniscono la flessibilità necessaria per rivendere l’energia in eccesso alla rete, consentendo agli operatori di realizzare ricavi incrementali dalla generazione di energia in loco.
Thermal management a elevata efficienza idrica ed energetica
In genere i sistemi di Thermal Management contribuiscono maggiormente al PUE dei data center e sono state impiegate risorse significative per ridurre il loro impatto sul valore del PUE utilizzando tecnologie di raffreddamento più efficienti dal punto di vista energetico. Ciò ha comportato un aumento dell’uso di sistemi di raffreddamento a elevato uso di acqua che aumentano l’efficienza di raffreddamento utilizzando l’acqua per aumentare il numero di ore in cui il sistema di raffreddamento può funzionare in modalità freecooling.
I sistemi di freecooling con acqua refrigerata raggiungono un equilibrio tra l’utilizzo di acqua ed efficienza energetica. Se supportati da strategie di ottimizzazione come l’aumento delle temperature dell’aria e dell’acqua, il controllo a livello di sistema e l’aggiunta di tecnologie adiabatiche, questi sistemi a elevata efficienza idrica possono ridurre le emissioni indirette.
Per le aree in cui la disponibilità di acqua è limitata o in cui gli operatori perseguono l’obiettivo di azzerare l’uso di acqua nell’ambito dei propri obiettivi di sostenibilità, è possibile utilizzare sistemi a espansione diretta (DX) senza acqua. I sistemi di freecooling DX si avvicinano all’efficienza energetica dei sistemi evaporativi indiretti, eliminando al contempo i milioni di litri di acqua utilizzati da tali sistemi. In un confronto diretto tra i due sistemi, i sistemi DX con refrigerante pompato hanno fornito una pPUE superiore di circa lo 0,01 rispetto al sistema evaporativo indiretto, riducendo al contempo l’efficacia dell’utilizzo di acqua da 0,25 per il sistema evaporativo indiretto a zero per il sistema DX.
Liquid Cooling
Il crescente utilizzo dell’intelligenza artificiale e di altre applicazioni aziendali a elevata intensità di elaborazione richiede un numero maggiore di data center per supportare rack di apparecchiature IT con densità di 30 kilowatt (kW) o superiori. Questa tendenza può limitare la capacità di ottimizzare l’efficienza quando per la rimozione del calore vengono utilizzate tecnologie di raffreddamento tramite l’aria, poiché il raffreddamento ad aria diventa meno efficiente con l’aumentare delle densità dei rack.
Queste soluzioni possono migliorare le prestazioni dei rack ad alta densità eliminando o riducendo al minimo il throttling termico delle velocità di clock, riducendo potenzialmente i costi energetici dei data center rispetto al supporto degli stessi rack ad alta densità con raffreddamento ad aria. Le tecnologie di raffreddamento a liquido e le infrastrutture di supporto vengono integrate nei data center raffreddati ad aria esistenti e utilizzate nei data center HPC (High Performance Computing) completamente raffreddati a liquido, consentendo l’uso di moduli per data center raffreddati a liquido ad alta capacità e completamente contenuti] per l’edge computing.
Scambiatori di calore per porte posteriori
Gli scambiatori di calore per le porte posteriori portano il liquido sul retro del rack invece che direttamente sui server e sono un approccio collaudato che utilizza l’elevata proprietà di trasferimento termico dei fluidi per raffreddare i rack di apparecchiature. Essi sostituiscono la porta posteriore del rack con uno scambiatore di calore liquido passivo o attivo. In un design passivo, i ventilatori del server spingono l’aria attraverso lo scambiatore di calore, quindi l’aria raffreddata viene espulsa nel data center. In un design attivo, i ventilatori presenti nello scambiatore di calore integrano il flusso d’aria generato dei ventilatori del server per supportare un raffreddamento di maggiore capacità.
Raffreddamento a liquido diretto su chip
Questa tecnologia porta l’acqua o il refrigerante direttamente al server per rimuovere il calore dai componenti più caldi come CPU, GPU e memoria. Il raffreddamento diretto su chip estrae circa l’80% del calore dal rack, mentre il calore rimanente viene gestito dal sistema di raffreddamento del data center.
Raffreddamento a immersione
Questa tecnologia consiste nell’immersione delle apparecchiature IT in un fluido non conduttivo. Dal momento che il liquido è a contatto diretto con le apparecchiature, i ventilatori del server non sono più necessarie, quindi questo approccio non richiede supporto da parte dei sistemi di raffreddamento ad aria. Open Compute Project (OCP) ha rilasciato requisiti di raffreddamento a immersione aggiornati che aiutano gli operatori a definire i requisiti per i progetti di raffreddamento di questo tipo e a garantire la sicurezza delle implementazioni di raffreddamento a liquido.
Visibilità in tempo reale
Una maggiore visibilità delle operazioni spesso consente un controllo più preciso. Un esempio di ciò è l’uso di sensori di temperatura per monitorare le temperature operative dei data center. In passato, i data center venivano spesso utilizzati a temperature di 22,2 °C o inferiori per garantire che tutte le apparecchiature presenti funzionassero in condizioni di sicurezza.
Grazie alla visibilità in tempo reale delle temperature dei data center, gli operatori possono aumentarle portandole più vicino al limite superiore indicato per le apparecchiature IT nelle linee guida dell’American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers (ASHRAE) di 18-27 °C. Non tutte le strutture saranno a proprio agio a operare vicino al limite superiore, ma spesso è possibile aumentare le temperature e ogni grado in più può garantire fino al 4% di risparmio energetico.
Sfruttare la tecnologia per ridurre l’impatto
Le soluzioni tecnologiche che una particolare struttura impiegherà per ridurre l’impatto ambientale dipenderanno da obiettivi e priorità definiti, dall’età dei sistemi esistenti e dai budget. Nella maggior parte dei casi, le tecnologie più recenti saranno introdotte gradualmente con l’avanzare dell’età dei sistemi esistenti e i piani dovranno evolversi man mano che emergono nuove soluzioni basate sulla tecnologia.
Risorse
