ThermoKey participó recientemente en dos eventos importantes en el mundo de los centros de datos: la exposición Data Center World en Londres y Data Center Nation en Milán. Estas oportunidades han reforzado nuestra presencia internacional y nos han permitido compartir y enriquecer nuestro know-how con las últimas novedades del mercado.
Los debates e interacciones en esta exposición delinearon un panorama que cambia rápidamente: el aumento exponencial de los datos generados por IoT, la adopción cada vez mayor del cloud computing, las crecientes demandas de alto rendimiento de industrias como la inteligencia artificial (IA) y el aprendizaje automático. , junto con estrictas regulaciones de privacidad, están colocando a los centros de datos en el centro de las estrategias de digitalización y conectividad a nivel mundial.
Uno de los desafios más apremiantes que emergen es la sostenibilidad energética de estas infraestructuras. Los sistemas de refrigeración, esenciales para mantener condiciones óptimas en los centros de datos, consumen enormes cantidades de energía. Ante este escenario, la innovación en sistemas de refrigeración se vuelve crucial para reducir el impacto ambiental y mejorar la eficiencia energética.
ThermoKey se compromete a impulsar esta transformación mediante el desarrollo de tecnologías avanzadas que aborden eficazmente las necesidades del mercado con soluciones innovadoras y sostenibles. A continuación, exploraremos los temas clave que surgen en las exposiciones y presentaremos algunas de nuestras iniciativas para abordarlos.
Temas clave que surgen en las exposiciones
1. LAS CRECIENTES NECESIDADES ENERGÉTICAS DE LOS CENTROS DE DATOS
El requerimiento energético de los centros de datos está creciendo a nivel mundial debido al uso cada vez mayor del computing, la inteligencia artificial (IA) y las aplicaciones basadas en datos. La energía necesaria para la refrigeración puede representar una parte significativa (alrededor del 40%) del consumo energético total de un centro de datos.
Después de consumir a nivel mundial un estimado de 460 teravatios-hora (TWh) en 2022, el consumo total de electricidad del centro de datos podría alcanzar más de 1.000 TWh en 2026.
También en Italia el consumo de energía por centro de datos está destinado a aumentar, como lo confirma la tendencia registrada en los últimos 3 años: sólo en 2023 esta cifra creció un 23%.
2. LA NUEVA REGULACIÓN EUROPEA ORIENTA LA ELECCIÓN DE LOS SISTEMAS DE AIRE ACONDICIONADO
Las últimas regulaciones europeas para centros de datos establecen objetivos específicos de consumo de energía y obligaciones de presentación de informes para mejorar la eficiencia energética y la sostenibilidad. La Directiva de Eficiencia Energética (EED) de la UE tiene como objetivo reducir el uso de energía y las emisiones de carbono en Europa en un 11,7% para 2030, en línea con el objetivo del Pacto Verde de la UE de una reducción del 55% en las emisiones de carbono para esa misma fecha.
Se espera que los centros de datos se vuelvan más eficientes y el primer paso es la presentación de informes obligatorios sobre el uso de energía y las emisiones de los centros de datos que superan los 500 kW. A partir del 15 de mayo de 2024, los propietarios y operadores de centros de datos en la UE deberán informar anualmente el rendimiento energético de su centro de datos durante el año anterior en una base de datos europea, que incluye superficie, potencia instalada, volúmenes de datos, consumo de energía, PUE, puntos de ajuste de temperatura, uso de calor residual, uso de agua y uso de energía renovable.
En particular, PUE, o Power Usage Effectiveness, es una métrica utilizada para medir la eficiencia energética de un centro de datos. Se calcula como la relación entre la energía total de las instalaciones y la energía de los equipos de TI utilizados en un centro de datos, donde un PUE más bajo indica una mayor eficiencia. Según diversos estudios, actualmente el PUE medio de un centro de datos ronda el 1,5 pero la legislación europea ha decretado que próximamente el PUE de un centro de datos no podrá superar el 1,2.
3. EL IMPACTO DE LOS SISTEMAS DE REFRIGERACIÓN EN LA EFICIENCIA DEL CENTRO DE DATOS
Los centros de datos son responsables de enormes emisiones de carbono, uso de agua para sistemas de refrigeración y gran consumo de electricidad. El sistema de refrigeración contribuye de manera importante al consumo de energía del centro de datos y representa el 40 % de la energía promedio utilizada en los centros de datos modernos.
Para abordar estas preocupaciones, se emplean varios métodos y sistemas de enfriamiento en los centros de datos.
La refrigeración por aire tradicional es un método fiable, pero puede consumir grandes cantidades de energía, especialmente en climas más cálidos.
La refrigeración líquida es cada vez más popular debido a su alta eficiencia y menor huella de carbono.
El enfriamiento evaporativo y el enfriamiento gratuito reducen la dependencia de los sistemas de enfriamiento mecánico, reduciendo así el consumo de energía.
Los tres tipos principales de refrigeración de centros de datos:
Tradicional
PUE = ~ 1.5
Enfriado por aire
Este es un método de enfriamiento tradicional en el que se utiliza aire para enfriar los equipos del centro de datos. Se puede dividir aún más en configuraciones basadas en habitaciones y en filas.
Las soluciones basadas en habitaciones implican enfriar toda la habitación, mientras que las soluciones basadas en filas se centran en enfriar filas específicas de equipos.
Ventajas:
- Simple y barato de realizar y mantener
- Muy flexible
Complejidad:
- Menor densidad, menor eficiencia energética
- No funciona con agua templada
Flexibility and Efficiency
PUE = ~ 1.2
Intercambiador de nivel de rack
Este método consiste en colocar intercambiadores de calor directamente sobre los racks o en las puertas traseras de los racks. Esto permite una refrigeración más precisa y puede reducir el consumo total de energía del sistema de refrigeración.
Ventajas:
- Permite un mejor PUE
Complejidad:
- Más caro que el enfriamiento por aire
- Se combina frecuentemente con refrigeración por aire para algunos componentes del rack
Rendimiento y eficiencia
PUE ≤ 1.1
Refrigerado por agua directa
Este método implica el uso de agua para enfriar directamente el equipo del centro de datos. Esto se puede hacer mediante enfriamiento por inmersión o enfriamiento directo al chip. La refrigeración directa por agua puede proporcionar una mayor eficiencia de refrigeración y un menor consumo de energía que la refrigeración por aire.
Ventajas:
- Alta eficiencia energética
- Mayor densidad
- Trabajar con agua templada
Complejidad:
- Muy caro de construir y mantener
- No flexible
- No compatible con todos los sistemas actuales
Hasta ahora, DLC (Direct Water Cooled) se limitaba a HPC (High-Performance Computing) pero ahora la nueva normativa en el sector de los centros de datos propiciará un mayor uso de esta tecnología de refrigeración. Se estima que en 2030 el 50% de todos los servidores serán refrigerados por líquido, y una buena parte con sistemas de inmersión, pero es probable que casi todas las soluciones puedan considerarse híbridas, ya que seguirán teniendo una parte refrigerada por aire.
4. RECUPERACIÓN DEL CALOR RESIDUAL GENERADO POR LOS SISTEMAS DE REFRIGERACIÓN DEL CENTRO DE DATOS
Lo que actualmente se identifica como uno de los principales efectos negativos de los sistemas de refrigeración es el calor residual. Este calor se libera al medio ambiente y, por lo tanto, afecta negativamente al PUE de toda la infraestructura del centro de datos.
Sin embargo, hay empresas que han convertido el calor residual en un recurso, entre ellas la italiana A2A, que en Milán consiguió reutilizar el calor generado por los servidores del centro de datos Avalon 3 transfiriéndolo a una red de calefacción urbana cercana, utilizada para calentar los edificios de los alrededores. Este enfoque innovador no sólo reduce el impacto ambiental del centro de datos, sino que también proporciona un recurso valioso para la comunidad local. Gracias a la recuperación de calor en la calefacción urbana, el centro de datos evita el consumo de energía de las enfriadoras, lo que reduce el PUE y mejora aún más el nivel de sostenibilidad del centro de datos.
Para algunos países, como Alemania, la reutilización del calor residual pronto será una obligación impuesta por las nuevas normativas y, por tanto, el uso de tecnologías como nuestro Multi System Dual Flow será imprescindible.
En ThermoKey hemos patentado una tecnología que utiliza dos circuitos en intercambiadores de calor de microcanales (MCHX), donde un fluido refrigerante adicional puede ayudar a reducir la temperatura del aire entrante y recuperar parte del calor que de otro modo se liberaría a la atmósfera. Al introducir agua dentro de los tubos de circuito cerrado, en comparación con los sistemas adiabáticos tradicionales, no hay consumo de agua por lo que el sistema no está sujeto a problemas de condiciones higiénicas críticas. De las pruebas realizadas, el Multi System Dual Flow permite aumentar la capacidad en más de un 50%, lo que permite reducir las unidades necesarias o el tamaño del intercambiador en un 32%.
5. GESTIÓN DE LA OPERACIÓN PARCIAL DE LOS CENTROS DE DATOS
Los centros de datos se compran y prueban para un rendimiento de carga completa (100%), pero en la práctica normalmente no funcionan todos al mismo tiempo, ya que su uso depende de la demanda de los servicios que brindan. Según una encuesta sobre computación en el clouding , en la mayoría de los casos la tasa de utilización del servidor está entre el 20 y el 40% (y casi nunca supera el 70%), lo que sugiere que muchos servidores no se están utilizando a su máxima capacidad.
Esta subutilización puede generar ineficiencias significativas y aumento de costos y, por lo tanto, es esencial evaluar y gestionar la eficiencia del sistema incluso con carga parcial. ThermoKey ha presentado recientemente una nueva solución, el Dry Cooler Modular, que gracias a su diseño permite activar/desactivar los módulos que lo componen en función de las necesidades reales. Cada módulo tiene 4 núcleos y 2 ventiladores y proporciona 200 kW. La flexibilidad del sistema modular también permite implementar la potencia con el tiempo en caso de mayor necesidad.
