Di fronte a cambiamenti climatici potenzialmente disastrosi, i paesi e le organizzazioni stanno cercando urgentemente misure per ridurre le rispettive emissioni di gas serra (GHG) e una delle soluzioni più ovvie è l'efficienza energetica. I settori che consumano grandi quantità di energia sono quindi oggetto di un alto grado di controllo. L'articolo seguente spiega come implementare l'efficienza di raffreddamento nei data center energivori. Descrive anche i notevoli risparmi sui costi e i miglioramenti delle prestazioni ambientali resi possibili da misurazioni accurate.

Scenario

I delegati alla conferenza sul clima COP26 di Glasgow hanno fatto rientro nei rispettivi Paesi con la notizia allarmante che i contributi nazionali determinati (NDC) combinati alla riduzione delle emissioni di gas serra sarebbero insufficienti per limitare il riscaldamento globale a 1,5 gradi C sopra i livelli preindustriali. I paesi e le organizzazioni stanno quindi cercando urgentemente metodi per raggiungere l'ambito traguardo Net Zero.

È stato stimato che i 18 milioni di data center nel mondo, nel 2020 hanno utilizzato 200-250 TWh (1) che rappresenta circa l'1% del consumo mondiale di elettricità. Questo elevato fabbisogno di energia nei data center è determinato dall'infrastruttura IT (circa il 60% in media) e dai relativi sistemi di raffreddamento e condizionamento (circa il 100%). 40% in media). Finora i miglioramenti apportati dall'efficienza energetica nei data center hanno permesso di scindere la crescita del traffico di dati dall'uso di energia. Le apparecchiature IT stanno diventando più efficienti, ma anche i sistemi di raffreddamento devono essere strettamente monitorati e controllati per ridurre al minimo il consumo di energia. Con l'aumento vertiginoso dei costi energetici, i fattori determinanti per l'ottimizzazione dell'efficienza energetica dei data center sono sia ambientali che finanziari.

Gli Stati Uniti attualmente dispongono di gran lunga del maggior numero di data center (2.670), seguiti dai 452 nel Regno Unito, 443 in Germania e numeri significativi in Cina, Paesi Bassi, Australia, Canada, Francia e Giappone (2).

I costi energetici dei data center e di altre attività basate sull'IT devono sottostare a misure normative più rigorose poiché i governi cercano resilienza nelle forniture energetiche e progrediscono verso il traguardo a zero emissioni nette. A Singapore, ad esempio, i data center sono responsabili di circa il 7% del consumo di elettricità ed è stata appena revocata una moratoria sui nuovi data center (3). In futuro, i data center esistenti e nuovi dovranno essere più efficienti. In Irlanda, un recente rapporto stima che il 29% della domanda totale proverrà dai data center entro il 2028 (4). Nel Regno Unito, la società di consulenza Carbon3IT valuta che i data center rappresentino almeno il 12% del consumo di elettricità nel Regno Unito (5).

Le criptovalute stanno imponendo enormi richieste di energia. L'estrazione di Bitcoin, ad esempio, viene sempre più intrapresa da nuovi grandi data center, alcuni dei quali utilizzano energia a basso costo da combustibili fossili. Gli effetti ambientali delle criptovalute vengono ora compresi meglio e ciò crea rischi e sfide in termini di una maggiore efficienza energetica per questo settore. A fini comparativi, è stato stimato (6 & 7) che la sola estrazione di Bitcoin richiede una maggiore quantità di energia in alcuni paesi, tra cui Norvegia, Argentina, Paesi Bassi e Pakistan.

Negli ultimi anni, la crescita della domanda di data center ha causato la chiusura di vecchie strutture inefficienti e la costruzione di nuovi data center sovradimensionati ed efficienti. Ciò ha contribuito a ridurre il tasso di crescita del consumo di energia. Tuttavia, con l'archiviazione di un maggior numero di dati nel cloud e con lo sviluppo di più risorse basate sull'IT come intelligenza artificiale, apprendimento automatico, veicoli con guida autonoma, ecc. è comunemente riconosciuto che la domanda di energia possa crescere in modo significativo.

L'importanza di mantenere temperature ridotte 

Con il raffreddamento e il condizionamento dell'aria (A/C) responsabili di circa il 40% del consumo di energia, è chiaro che questa infrastruttura non IT deve essere gestita nel modo più efficiente possibile. Tuttavia, anche un controllo accurato della temperatura e dell'umidità è fondamentale per il corretto funzionamento delle apparecchiature informatiche. 

"In molte strutture moderne è previsto un tempo di attività del 99,999% a fronte di un tempo di inattività annuale solamente di pochi minuti. Tali livelli estremamente elevati di prestazioni sono necessari a causa dell'importanza e del valore dei dati e dei processi gestiti dall'infrastruttura IT", afferma l'esperta di settore Anu Kätkä di Vaisala.

"Un livello di umidità ridotto aumenta il rischio di elettricità statica, mentre un livello elevato può causare condensa. La temperatura errata o fluttuante può anche danneggiare i dispositivi IT o ridurne la durata. È quindi estremamente importante che i sistemi di monitoraggio e controllo siano supportati da sensori stabili, accurati e affidabili a lungo termine. I dispositivi Vaisala sono in grado di misurare la temperatura con precisione fino a ±0,1°C e la misurazione dell'umidità fino a ±0,8% di umidità relativa, una soluzione ottimale per i data center. “

Sottolineando l'importanza di sensori accurati, uno dei clienti di Vaisala ha stimato che sarebbe sufficiente 1°C di sovraraffreddamento per aumentare i costi annuali dell'energia di raffreddamento fino all'8,5%. 
"Per rendere l'idea, l'aumento dei costi energetici per un piccolo data center sarebbe di oltre 0,4 milioni di euro in 10 anni, mentre per un data center di grandi dimensioni costerebbe oltre 4 milioni di euro", aggiunge Kätkä.

Oltre alla sua gamma completa di sensori per data center, Vaisala è anche il principale produttore mondiale di apparecchiature di monitoraggio meteorologico, il che è importante perché molti data center si avvalgono dell'economizzazione, misurando l'ambiente esterno per migliorare l'ottimizzazione delle condizioni interne e l'efficienza energetica.

Rispondere alla crescente esigenza di misure di processo efficaci

Tradizionalmente, nei data center viene impiegato il raffreddamento ad aria, ma con l'aumento della densità dei rack, vi è una domanda crescente di sistemi di raffreddamento più efficaci. Le soluzioni di raffreddamento mediante liquido stanno quindi diventando popolari poiché sono molto più efficaci nel rimuovere il calore. Per supportare questa tendenza, Vaisala ha sviluppato un nuovo sensore di alta qualità per la misurazione della temperatura del liquido di raffreddamento/riscaldamento. 

"Il nuovo Vaisala TMI110 è un trasmettitore di temperatura a immersione, fornito con un certificato di calibrazione, che offre tempi di risposta eccellenti, con una precisione di ±0,1 °C. Siamo lieti di includere questo prodotto nel nostro portafoglio, in modo tale che i clienti passono ora acquistare tutti i sensori principali da un unico fornitore: sensori di temperatura dell'aria, umidità e pressione differenziale per stanze e condotti, sensori meteorologici per l'esterno e ora sensori di temperatura a immersione per i sistemi di raffreddamento", conclude Anu Kätkä.

Riepilogo

In confronto ai costi energetici, ambientali e finanziari dell'inefficienza energetica, gli investimenti in sistemi di misurazione accurati e stabili sono trascurabili. Quindi, così come le missioni spaziali si avvalgono della tecnologia di misurazione di Vaisala nelle condizioni più difficili, i gestori di data center scelgono le stesse soluzioni per i loro ambienti più critici qui sulla Terra.
Controllando strettamente i sistemi di ventilazione e raffreddamento con sensori accurati e stabili, i gestori di data center possono ridurre i costi energetici, diminuire l'impronta di carbonio e rendere il loro settore a prova di futuro a mano a mano che la domanda di riduzione delle emissioni di gas a effetto serra si intensifica.

Riferimenti

1. Agenzia Internazionale dell'Energia
2. Data center globali
3. Data center di Singapore
4. Data center in Irlanda
5. Data center nel Regno Unito
6. Amministrazione dell'informazione energetica degli Stati Uniti