Innovaciones que permiten reducir el impacto ambiental
Hoy, los operadores de centros de datos tienen acceso a las mejores prácticas y a una tecnología que no estaba disponible hace cinco o diez años. Estas son algunas de las nuevas tecnologías implementadas o previstas para aumentar la utilización de los activos, maximizar la eficiencia, reducir las emisiones y disminuir el consumo de agua.
Gestión de potencia inteligente
Los equipos más inteligentes y los nuevos controles permiten a los operadores de centros de datos mejorar la utilización y la eficiencia de los sistemas de alimentación críticos que se requieren para lograr altos niveles de disponibilidad del centro de datos.
Una estrategia consiste en utilizar la capacidad de sobrecarga de algunos sistemas SAI para hacer frente a picos de demanda cortos y poco frecuentes, en lugar de sobredimensionar los equipos en función de estos picos. Esta capacidad también se está utilizando para admitir nuevas arquitecturas de redundancia N+1. Estas arquitecturas utilizan la capacidad de sobrecarga, combinada con la segmentación de la carga de trabajo basada en los requisitos de disponibilidad, para permitir una mayor utilización del SAI y mantener la redundancia.
La eficiencia de los sistemas SAI se está mejorando a través de implementaciones más sofisticadas de operación en «modo ECO». En el modo ECO, un sistema SAI de doble conversión funciona en modo bypass cuando la red eléctrica está dentro de parámetros aceptables, eliminando la energía necesaria para el acondicionamiento de la potencia y cambia al modo de doble conversión cuando la calidad de la energía disminuye. En las ejecuciones tradicionales del modo ECO, el cambio entre modos puede crear variaciones de tensión y armónicos, lo que tiene una adopción limitada. Un nuevo enfoque, el modo online dinámico, mantiene el inversor de salida activo pero no entrega energía mientras el SAI está en bypass. Esto permite la eficiencia del modo ECO al tiempo que reduce los riesgos relacionados con el cambio entre el modo bypass y el modo de doble conversión.
Algunos sistemas SAI ahora también incluyen capacidades de soporte de red dinámica. Estas soluciones podrían desempeñar un papel en la descarbonización al facilitar la transición a la energía verde. Proporcionan un almacenamiento de energía in situ que puede utilizarse para compensar la imprevisibilidad de las fuentes de energía renovables y para vender el exceso de energía a la red.
Energía renovable
Las energías renovables representan una poderosa herramienta para reducir las emisiones de carbono. Se están implementando múltiples tácticas para aprovechar las fuentes renovables, incluidos los PPA y los REC, y para migrar cargas a la nube o a las instalaciones de Colocation, que se han comprometido a operar sin emisiones de carbono.
Se espera que las empresas de servicios públicos tengan una capacidad limitada para respaldar directamente los centros de datos con energía 100 % renovable en el futuro inmediato. Eso está llevando a algunos operadores a explorar oportunidades para alimentar centros de datos a través de energía renovable generada localmente. Esto podría lograrse combinando fuentes de energía renovable con pilas de combustible, sistemas que puedan producir hidrógeno limpio a partir de energía renovable y sistemas SAI con capacidades de soporte de red dinámica.
Así es como podría funcionar. El exceso de energía eólica o solar generado en el centro se utiliza para alimentar hidrolizadores que producen hidrógeno limpio para apoyar las pilas de combustible. La energía renovable alimenta el centro de datos durante los momentos en que la capacidad de producción es lo suficientemente alta como para hacerlo. Cuando el sol deja de brillar o el viento no sopla y la producción de energía cae, las pilas de combustible alimentan el centro de datos. Cuando se agota el combustible de hidrógeno, el SAI cambia el centro de datos a la red para mantener operaciones continuas.
Baterías de ion-litio
Las baterías de ion-litio son cada vez más competitivas en cuanto a costes con respecto a las baterías de plomo-ácido reguladas por válvula (VRLA), que se utilizan tradicionalmente como fuente de energía de reserva a corto plazo en los centros de datos. La vida útil más larga proporcionada por las baterías de ion-litio puede significar una mayor fiabilidad y menos reemplazos de baterías, lo que reduce los residuos electrónicos. Las baterías de ion-litio también podrían desempeñar un papel en la transición a las energías renovables. Cuando se combinan con sistemas SAI con capacidades de soporte de red dinámica, proporcionan la flexibilidad para vender el exceso de energía a la red, lo que permite a los operadores obtener ingresos incrementales de la generación de energía en el centro.
Gestión térmica eficiente del agua y la energía
Los sistemas de gestión térmica suelen ser los que más contribuyen a el PUE de los centros de datos. Se han puesto en marcha importantes recursos para reducir su impacto en el PUE mediante el uso de tecnologías de refrigeración más eficientes desde el punto de vista energético. Esto ha resultado en un mayor uso de los sistemas de refrigeración de uso intensivo de agua, que aumentan la eficiencia de la refrigeración utilizando el agua para ampliar la cantidad de horas que el sistema de refrigeración puede funcionar en modo free cooling.
Los sistemas free cooling de agua enfriada logran un equilibrio entre la utilización del agua y la eficiencia energética. Estos sistemas de uso eficiente del agua pueden reducir las emisiones indirectas cuando cuentan con el respaldo de estrategias de optimización, como el aumento de la temperatura del aire y del agua, el control del nivel del sistema y la incorporación de tecnologías adiabáticas.
Para zonas donde la disponibilidad del agua es limitada o donde los operadores han establecido una meta de cero uso de agua como parte de sus objetivos de sostenibilidad, se pueden emplear sistemas de expansión directa (DX) sin agua. Los sistemas free cooling DX se acercan a ofrecer la eficiencia energética de los sistemas de evaporación indirecta al tiempo que eliminan los millones de galones de agua utilizados por esos sistemas. En una comparación directa de los dos sistemas, los sistemas DX con refrigerante bombeado generaron un PUE aproximadamente 0,01 más alto que el sistema de evaporación indirecta, al tiempo que redujeron la efectividad del uso de agua de 0,25 para el sistema de evaporación indirecta a cero para el sistema DX.
Refrigeración líquida
El uso cada vez mayor de la inteligencia artificial y otras aplicaciones comerciales de procesamiento intensivo requiere más centros de datos para admitir racks de equipos de TI con densidades de 30 kilovatios (kW) o más. Esta tendencia puede limitar la capacidad para optimizar la eficiencia cuando se utilizan tecnologías de refrigeración por aire para eliminar el calor, ya que la refrigeración por aire se vuelve menos eficiente a medida que aumenta la densidad de los racks.
Estas soluciones pueden mejorar el rendimiento de los racks de alta densidad al eliminar o minimizar el thermal throttling y, al mismo tiempo, reducir potencialmente los costes de energía del centro de datos en comparación con el soporte de los mismos racks de alta densidad con refrigeración por aire. Las tecnologías de refrigeración líquida y la infraestructura de soporte se están integrando en los centros de datos refrigerados por aire existentes, se utilizan en centros de datos informáticos de alto rendimiento (HPC) totalmente refrigerados por líquido y permiten módulos de centros de datos refrigerados por líquido totalmente independientes y de alta capacidad para Edge Computing. Se están implementando tres tipos de refrigeración líquida.
Intercambiadores de calor de puerta trasera
Los intercambiadores de calor de puerta trasera llevan el líquido a la parte posterior del rack en lugar de directamente a los servidores. Son un método comprobado para aprovechar la propiedad de alta transferencia térmica de los fluidos para refrigerar los racks de los equipos. Reemplazan la puerta trasera del rack con un intercambiador de calor líquido pasivo o activo. En un diseño pasivo, los ventiladores del servidor empujan el aire a través del intercambiador de calor y luego el aire enfriado se expulsa al centro de datos. En un diseño activo, los ventiladores integrados con el intercambiador de calor complementan el flujo de aire generado por los ventiladores del servidor para admitir una refrigeración de mayor capacidad.
Refrigeración líquida directa al chip
Esta tecnología lleva agua o refrigerante directamente al servidor para eliminar el calor de los componentes más calientes, como CPU, GPU y memoria. La refrigeración directa al chip extrae aproximadamente el 80 % del calor del rack frommientras que el sistema de refrigeración del centro de datos gestiona el calor restante.
Refrigeración por inmersión
Esta tecnología sumerge el equipo informático en un fluido no conductor. No se requieren ventiladores del servidor porque el líquido está en contacto directo con el equipo, por lo que este método no necesita el apoyo de los sistemas de refrigeración por aire. Open Compute Project (OCP) ha publicado requisitos actualizados de refrigeración por inmersión para ayudar a los operadores a definir los requisitos para los proyectos de refrigeración por inmersión y garantizar la seguridad de los despliegues de refrigeración líquida.
Visibilidad en tiempo real
Una mayor visibilidad de las operaciones a menudo permite un control más preciso. Un ejemplo es el uso de sensores de temperatura para monitorizar las temperaturas de funcionamiento del centro de datos. En el pasado, los centros de datos a menudo operaban a temperaturas de 72 °F o menos para garantizar que los equipos del centro de datos funcionaran a temperaturas seguras.
Con la visibilidad en tiempo real de las temperaturas del centro de datos, los operadores pueden aumentar las temperaturas más cerca del límite superior de las pautas de la Sociedad Estadounidense de Ingenieros de Calefacción, Refrigeración y Aire Acondicionado (ASHRAE) de 18-27 °C para equipos de TI. No todas las instalaciones se sentirán cómodas operando cerca del límite superior, pero a menudo existe la oportunidad de aumentar las temperaturas. Cada grado que aumentan las temperaturas puede crear hasta un 4 % de ahorro de energía.
Aprovechar la tecnología para reducir el impacto
Las soluciones tecnológicas que empleará una instalación en particular para reducir el impacto ambiental dependerán de las metas y prioridades definidas, la antigüedad de los sistemas existentes y los presupuestos. En la mayoría de los casos, las tecnologías más nuevas se incorporarán gradualmente a medida que los sistemas existentes envejezcan, y los planes deberán evolucionar a medida que surjan nuevas soluciones basadas en tecnología.
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