Przyszłość centrów danych

Jednym z najpilniejszych wyzwań, jakie się pojawią, jest zrównoważenie energetyczne tych infrastruktur. Systemy chłodzenia, niezbędne do utrzymania optymalnych warunków w centrach danych, zużywają ogromne ilości energii. W obliczu tego scenariusza innowacje w systemach chłodzenia stają się kluczowe dla ograniczenia wpływu na środowisko i poprawy efektywności energetycznej.

Thermokey angażuje się w napędzanie tej transformacji poprzez rozwój zaawansowanych technologii, które skutecznie odpowiadają na potrzeby rynku dzięki innowacyjnym i zrównoważonym rozwiązaniom. Poniżej przeanalizujemy kluczowe tematy pojawiające się na wystawach i przedstawimy niektóre z naszych inicjatyw mających na celu ich rozwiązanie.

Najnowsze europejskie przepisy dotyczące centrów danych wyznaczają szczegółowe cele w zakresie zużycia energii i obowiązki sprawozdawcze w celu poprawy efektywności energetycznej i zrównoważonego rozwoju. Dyrektywa UE w sprawie efektywności energetycznej (EED) ma na celu zmniejszenie zużycia energii i emisji gazów cieplarnianych w Europie o 11,7% do 2030 r., zgodnie z celem Europejskiego Zielonego Ładu, jakim jest ograniczenie emisji gazów cieplarnianych o 55% do tego samego terminu. Oczekuje się, że centra danych staną się bardziej wydajne, a pierwszym krokiem będzie obowiązkowe raportowanie zużycia energii i emisji z centrów danych o mocy większej niż 500 kW. Od 15 maja 2024 r. właściciele i operatorzy centrów danych w UE będą musieli co roku zgłaszać do europejskiej bazy danych charakterystykę energetyczną swoich centrów danych za poprzedni rok, obejmującą powierzchnię użytkową, zainstalowaną moc, wolumeny danych, zużycie energii, PUE, temperaturę nastawy, wykorzystanie ciepła odpadowego, zużycie wody i wykorzystanie energii odnawialnej.

Centra danych są odpowiedzialne za ogromną emisję dwutlenku węgla, zużycie wody do systemów chłodzenia i duże zużycie energii elektrycznej. System chłodzenia ma główny udział w zużyciu energii przez centrum danych i odpowiada za 40% mocy zużywanej średnio w nowoczesnych centrach danych.
Aby rozwiązać te problemy, w centrach danych stosuje się różne metody i systemy chłodzenia. Tradycyjne chłodzenie powietrzem jest niezawodną metodą, ale może zużywać duże ilości energii, szczególnie w cieplejszym klimacie.
Chłodzenie cieczą staje się coraz bardziej popularne ze względu na wysoką wydajność i mniejszy ślad węglowy.
Chłodzenie wyparne i free-cooling zmniejszają zależność od mechanicznych systemów chłodzenia, zmniejszając w ten sposób zużycie energii.

Trzy główne typologie chłodzenia centrów danych:

Jednym z głównych negatywnych skutków systemów chłodzenia jest ciepło odpadowe. Ciepło to jest uwalniane do otoczenia i tym samym wpływa negatywnie na PUE całej infrastruktury centrum danych.

Istnieją jednak realia, które sprawiły, że ciepło odpadowe stało się zasobem, jak włoska firma A2A, której w Mediolanie udało się ponownie wykorzystać ciepło wytwarzane przez serwery centrum danych Avalon 3, przekazując je do pobliskiej sieci ciepłowniczej, wykorzystywane do ogrzewania budynków w okolicy. To innowacyjne podejście nie tylko zmniejsza wpływ centrum danych na środowisko, ale także zapewnia cenne zasoby dla lokalnej społeczności. Dzięki odzyskowi ciepła z sieci ciepłowniczej centrum danych pozwala uniknąć zużycia energii przez agregaty chłodnicze, zmniejszając w ten sposób PUE i jeszcze bardziej poprawiając zrównoważony rozwój centrum danych.

W niektórych krajach, np. w Niemczech, ponowne wykorzystanie ciepła odpadowego wkrótce stanie się obowiązkiem narzuconym przez nowe przepisy, dlatego też niezbędne będzie zastosowanie takich technologii jak nasz Multi System Dual Flow.

W ThermoKey opatentowaliśmy technologię wykorzystującą dwa obwody w rdzeniach mikrokanałowych (MCHX), w których dodatkowy czynnik chłodzący może pomóc obniżyć temperaturę napływającego powietrza i odzyskać część ciepła, uwalnianego w przeciwnym razie do atmosfery. Dzięki wprowadzeniu wody do rur o obiegu zamkniętym, w porównaniu z tradycyjnymi systemami adiabatycznymi, nie następuje zużycie wody, dzięki czemu system nie jest narażony na problemy związane z krytycznymi warunkami higienicznymi. Z przeprowadzonych testów wynika, że Multi System Dual Flow (System Dwuprzepływowy) pozwala na zwiększenie wydajności o ponad 50%, co pozwala na zmniejszenie niezbędnych jednostek lub wielkości wymiennika o 32%.

Centra danych są kupowane i testowane pod kątem wydajności przy pełnym obciążeniu (100%), jednak w praktyce zazwyczaj nie wszystkie pracują jednocześnie, gdyż ich wykorzystanie uzależnione jest od zapotrzebowania na świadczone przez nie usługi. Według ankiety dotyczącej przetwarzania w chmurze w większości przypadków wskaźnik wykorzystania serwerów wynosi od 20 do 40% (i prawie nigdy nie przekracza 70%), co sugeruje, że wiele serwerów nie jest wykorzystywanych z maksymalną wydajnością.

Niepełne wykorzystanie może prowadzić do znacznej nieefektywności i wzrostu kosztów, dlatego też istotna jest ocena wydajności systemu i zarządzanie nią nawet przy częściowym obciążeniu. ThermoKey wprowadził niedawno nowe rozwiązanie, Modular Dry Cooler (Mikrokanałowy Dry Cooler Modularny), który dzięki swojej konstrukcji pozwala na włączanie/wyłączanie modułów tworzących go w oparciu o rzeczywiste potrzeby. Każdy moduł ma 4 rdzenie i 2 wentylatory i zapewnia moc 200 kW. Elastyczność systemu modułowego pozwala także na rozbudowę mocy w czasie w przypadku zwiększonego zapotrzebowania.