Diante de mudanças climáticas potencialmente desastrosas, países e organizações buscam formas urgentes de reduzir suas emissões de gases de efeito estufa (GEE), e uma das soluções mais óbvias para isso é a eficiência energética. Setores que consomem grandes quantidades de energia estão, portanto, sendo inspecionados detalhadamente. O artigo a seguir explica como o resfriamento eficiente pode ser implementado em centros de dados que consomem muita energia. Ele também analisa a incrível economia de custos e melhorias no desempenho ambiental possibilitadas por medições precisas.

Histórico

Os representantes internacionais na conferência sobre as mudanças climáticas COP26 em Glasgow receberam a notícia alarmante de que as Contribuições Nacionalmente Determinadas (NDCs) combinadas para a redução nas emissões de GEE seriam insuficientes para limitar o aquecimento global a 1,5 °C acima dos níveis pré-industriais. Por isso, países e organizações estão buscando maneiras urgentes de alcançar seus objetivos de zero emissões.

Estima-se que os 18 milhões de centros de dados ao redor do mundo usaram entre 200 e 250 TWh em 2020 (1), representando cerca de 1% do consumo global de eletricidade. Esse grande consumo de energia é impulsionado pela infraestrutura de TI (aproximadamente 60% em média) e pelos sistemas de refrigeração e ar condicionado associados à operação (aproximadamente 40% em média). As melhorias atuais na eficiência energética em centros de dados conseguiram dissociar o aumento no tráfego de dados do uso de energia. Os equipamentos de TI estão se tornando mais eficientes, mas os sistemas de refrigeração devem ser monitorados e controlados de forma rigorosa para minimizar o consumo de energia. Com o grande aumento dos custos de energia, os motivos para otimizar a eficiência energética dos centros de dados são tanto ambientais quanto financeiros.

Atualmente, os EUA possuem o maior número de centros de dados, com 2.670, seguidos por 452 no Reino Unido e 443 na Alemanha, além de quantidades relevantes na China, Holanda, Austrália, Canadá, França e Japão (2).

Os custos de energia dos centros de dados e de outras atividades baseadas em TI estão recebendo medidas regulatórias mais rígidas à medida que os governos avançam em direção à resiliência no fornecimento de energia e se aproximam das zero emissões. Em Singapura, por exemplo, os centros de dados respondem por cerca de 7% do consumo de eletricidade, mesmo depois do fim da moratória sobre novos centros (3). Os centros de dados novos e atuais precisarão ser mais eficientes no futuro. Na Irlanda, um relatório recente estima que 29% da demanda total de energia virá de centros de dados até 2028 (4). No Reino Unido, a empresa de consultoria Carbon3IT estima que os centros de dados representam pelo menos 12% do consumo de eletricidade do país (5).

As criptomoedas estão gerando uma enorme demanda por energia. A mineração de Bitcoin, por exemplo, está sendo feita cada vez mais por centros de dados novos e grandes, alguns dos quais utilizam a energia barata dos combustíveis fósseis. A compreensão dos efeitos ambientais das criptomoedas está melhorando, e isso cria riscos e desafios para a eficiência energética do setor. Em comparação, estima-se (6 e 7) que apenas a mineração de Bitcoin utiliza mais energia que alguns países, como a Noruega, Argentina, Holanda e o Paquistão.

Nos últimos anos, o crescimento da demanda por centros de dados passou pelo fechamento de instalações mais antigas e ineficientes e a construção de novos centros mais eficientes em hiperescala. Isso ajudou a reduzir a taxa de crescimento do consumo de energia. Porém, com o aumento do armazenamento em nuvem e com o desenvolvimento de mais recursos baseados em TI, como inteligência artificial, aprendizado de máquina, carros autônomos, etc., acredita-se que a demanda de energia possa crescer significativamente.

A importância da refrigeração 

Com a refrigeração e utilização de ar condicionado (A/C) sendo responsáveis por cerca de 40% do uso de energia, fica claro que essa infraestrutura, que está fora do campo de TI, deve ser gerenciada da forma mais eficiente possível. No entanto, o controle preciso da temperatura e da umidade também é vital para o funcionamento correto dos equipamentos de TI. 

"Em muitas instalações modernas, espera-se um tempo de atividade de 99,999%, representando um tempo de inatividade anual de apenas alguns minutos. Esses níveis extremamente altos de desempenho são necessários devido à importância e ao valor dos dados e processos sendo administrados pela infraestrutura de TI", diz Anu Kätkä, especialista do setor da Vaisala.

"A umidade baixa aumenta o risco de eletricidade estática, e a umidade alta pode causar condensação. Temperaturas incorretas ou flutuantes também podem danificar os dispositivos de TI ou lhes reduzir a vida útil. Portanto, é extremamente importante que os sistemas de monitoramento e controle sejam apoiados por sensores estáveis, precisos e confiáveis a longo prazo. Os dispositivos Vaisala são capazes de medir a temperatura com precisão de até ±0,1 °C e medir a umidade com precisão de até ±0,8% de UR, o que é ideal para os centros de dados. “

Destacando a importância de sensores precisos, um dos clientes da Vaisala estimou que o resfriamento excessivo de apenas 1°C poderia aumentar os custos anuais de energia em até 8,5%. 
"Para colocar isso em perspectiva, o aumento dos custos de energia para um pequeno centro de dados seria de mais de 0,4 milhão de euros em 10 anos, e para um grande centro de dados custaria mais de 4 milhões de euros", acrescenta Kätkä.

Além da linha completa de sensores para centros de dados, a Vaisala também é a líder mundial na fabricação de equipamentos de monitoramento meteorológico, o que é importante porque muitos centros de dados medem o ambiente externo para aprimorar a otimização das condições internas e, desse modo, melhorar a eficiência energética.

Respondendo à crescente necessidade de medições eficazes de processos

Tradicionalmente, o resfriamento a ar é empregado em data centers, mas à medida que as densidades dos racks aumentam, há uma demanda crescente por sistemas de resfriamento mais eficazes. Isso causa o aumento da popularidade das soluções de refrigeração líquida, por causa de sua maior eficácia na remoção do calor. Para apoiar essa tendência, a Vaisala desenvolveu um novo sensor de alta qualidade para medir as temperaturas dos líquidos de resfriamento/aquecimento. 

"O novo Vaisala TMI110 é um transmissor de temperatura do tipo imersão que possui um certificado de calibração e oferece um excelente tempo de resposta de ±0,1 °C. Estamos felizes em incluir este produto em nosso portfólio, porque agora nossos clientes podem obter todos os sensores mais importantes de um só fornecedor: sensores de temperatura do ar, umidade e diferença de pressão para salas e dutos, sensores meteorológicos para o clima externo e, agora, sensores de temperatura de imersão para sistemas de refrigeração", conclui Anu Kätkä.

Resumo

Em comparação com os custos energéticos, ambientais e financeiros causados pela ineficiência energética, os investimentos em sistemas de medição precisos e estáveis são insignificantes. Desse modo, assim como as missões espaciais usam a tecnologia de medição da Vaisala nas condições mais exigentes, os gerentes de centros de dados escolhem as mesmas soluções para seus ambientes mais importantes aqui na Terra.
Ao controlar rigidamente os sistemas de ventilação e refrigeração com sensores precisos e estáveis, os gerentes de centros de dados podem reduzir os custos de energia e a pegada de carbono, além de preparar o setor para o futuro à medida que a demanda pela redução de emissões de GEE se intensifica.

Referências

1. Agência de energia internacional
2. Centros de dados globais
3. Centros de dados de Singapura
4. Centros de dados da Irlanda
5. Centros de dados do Reino Unido
6. Índice de Consumo de Eletricidade de Bitcoin da Universidade de Cambridge
7. Administração de Informações sobre Energia dos EUA