Jak chłodzić centra danych przy zerowym zużyciu energii nieodnawialnej?

Udział godzin pracy z free coolingiem w całkowitej liczbie godzin dla trzech lokalizacji (Barcelona, Chemnitz, Luleå) i typów chłodzenia powietrznego: bezpośredniego, pośredniego, pośredniego z chłodzeniem ewaporacyjnym
Kiedy korzystamy z dużego zbioru danych, lodówka przypomina nam o zakupach lub pytamy komunikator sztucznej inteligencji: Czy serwerownie mogą zupełnie nie potrzebować energii nieodnawialnej?, przyczyniamy się do zwiększenia gęstości mocy obliczeniowej centrów danych. Chłodzenie intensywnie pracującej infrastruktury serwerowej, umożliwiającej powszechne wykorzystanie BigData, AI czy internetu rzeczy, wciąż pochłania ok. 40% energii zużywanej przez centra przetwarzania danych. Nie należy więc pytać, czy można zerować zużycie energii nieodnawialnej przez centra danych, tylko jak to zrobić przy dzisiejszych wyzwaniach, ale i możliwościach technicznych.
Zobacz także
Panasonic Marketing Europe GmbH Sp. z o.o. Energooszczędne rozwiązania grzewcze i chłodnicze dla hoteli

Podczas projektowania obiektów hotelarskich coraz ważniejsze dla architektów oraz projektantów branżowych stają się kwestie związane z racjonalnym zużyciem energii. Efekt ten jest osiągany poprzez zastosowanie...
Podczas projektowania obiektów hotelarskich coraz ważniejsze dla architektów oraz projektantów branżowych stają się kwestie związane z racjonalnym zużyciem energii. Efekt ten jest osiągany poprzez zastosowanie rozwiązań architektoniczno-budowlanych, które zmniejszają potrzeby cieplne budynku oraz likwidują mostki termiczne. Stosuje się też systemy instalacyjne, które zapewniają odpowiedni komfort cieplny, zmniejszają koszty eksploatacyjne budynku oraz podnoszą prestiż ekologiczny obiektu. Jakie rozwiązania...
Alfako Sp. z o.o. Zredukuj straty ciepła dzięki kurtynom powietrznym Alfa-Therm

Nasza firma od lat zajmuje się przygotowaniem rozwiązań mających na celu zapewnienie odpowiedniego komfortu cieplnego magazynów, warsztatów, centrów logistycznych oraz hal produkcyjnych. Doświadczenie,...
Nasza firma od lat zajmuje się przygotowaniem rozwiązań mających na celu zapewnienie odpowiedniego komfortu cieplnego magazynów, warsztatów, centrów logistycznych oraz hal produkcyjnych. Doświadczenie, jakie zbudowaliśmy przez ten czas, pozwala nam odpowiednio reagować na bieżącą sytuację i oczekiwania klientów.
PRO-VENT SYSTEMY WENTYLACYJNE Komfortowa wentylacja dla budynku z czystym powietrzem

Komfortowa wentylacja pozwala ograniczyć koszty ogrzewania, a latem naturalnie i zdrowo schłodzić powietrze. Co więcej, pomaga zapobiegać uczuciu duszności w okresie upałów, a zimą dowilżać suche powietrze...
Komfortowa wentylacja pozwala ograniczyć koszty ogrzewania, a latem naturalnie i zdrowo schłodzić powietrze. Co więcej, pomaga zapobiegać uczuciu duszności w okresie upałów, a zimą dowilżać suche powietrze w budynku. Dobrze, jeśli działa także prozdrowotnie, redukując stężenie bakterii i grzybów w powietrzu wentylacyjnym.
Rozwój technik obliczeniowych i coraz szersze zastosowanie rozwijających się technologii, takich jak sztuczna inteligencja, uczenie maszynowe, wykorzystanie wielkich zbiorów danych, blockchain czy internet rzeczy, powodują, że nie tylko przybywa infrastruktury serwerowej o bardzo dużej gęstości i wysokiej wydajności obliczeniowej, rośnie także jej zróżnicowanie. W latach 2010–2018 światowa moc obliczeniowa wzrosła o 600%, a zużycie przez nią energii zwiększyło się jedynie o 6% [1]. Wynika to z wykorzystania w serwerowniach technologii pozwalających na poprawienie efektywności energetycznej ich pracy.
W centrach danych istotny udział w zużyciu energii mają systemy chłodzenia, odbierające duże ilości ciepła wytwarzane w wyniku przetwarzania wielkich zbiorów danych przez infrastrukturę obliczeniową. Systemy chłodzenia odpowiadają za ok. 40% całkowitego zapotrzebowania na energię w data center – według różnych oszacowań od 38 do 43% [2].
Dlatego w centrach danych dąży się do zerowego zużycia energii nieodnawialnej. Centrum danych o zerowym zużyciu energii (Net Zero Energy Data Center – NZEDC) to obiekt, który w swoim okresie życia nie zużywa nieodnawialnej energii pierwotnej netto z sieci elektroenergetycznych i lokalnych, dzięki wytwarzaniu takiej ilości energii (elektrycznej i cieplnej), jaką zużywa w ciągu roku. Definicja ta została sformułowana przez konsorcjum projektu RenewIT (dofinansowanego z siódmego programu ramowego UE w zakresie badań i rozwoju technologicznego), pracujące nad publicznie dostępnym narzędziem symulacyjnym pozwalającym na ocenę charakterystyki energetycznej różnych rozwiązań wykorzystujących OZE w centrach danych w kilku europejskich strefach klimatycznych [2, 3]. Energia z OZE powinna być wykorzystywana do obsługi zarówno wyraźnie zmniejszonego zapotrzebowania na energię elektryczną do zasilania serwerów, jak i mniejszego zapotrzebowania na ich chłodzenie.
Chcąc zwiększyć efektywność energetyczną i udział OZE w systemach chłodzenia, należy zastosować podejście holistyczne, wykorzystując takie możliwości, jak zmniejszenie zapotrzebowania na chłód, „darmowe” sposoby chłodzenia (free cooling czy techniki chłodzenia ewaporacyjnego), wysokosprawne komponenty systemów chłodniczych (np. wentylatory), nowatorskie techniki chłodzenia (jak chłodzenie cieczowe), magazynowanie energii oraz zastosowanie ciepła odpadowego z chłodzenia do ogrzewania – zarówno samego centrum danych, jak i pobliskich budynków mieszkalnych czy komercyjnych.
Literatura
1. World’s Leading Data Center and Cloud Operators with Zero Carbon Goal, https://www.sunbirddcim.com/infographic/world%E2%80%99s-leading-data-center-and-cloud-operators-zero-carbon-goals (dostęp: 6.04.2023)
2. Shrestha Nirendra Lal et al., RenewIT – Deliverable D4.5 – Catalogue of Advanced Technical Concepts for Net Zero Energy Data Centres, 2015, http://www.renewit-project.eu/concepts-net-zero-energy-data-centre-technologies-published-2/ (dostęp: 6.04.2023)
3. Manganelli Matteo, Soldati Alessandro, Martirano Luigi, Ramakrishna Seeram, Strategies for Improving the Sustainability of Data Centers via Energy Mix, Energy Conservation, and Circular Energy, „Sustainability” 2021, 13, 6114
4. ASHRAE TC9.9. Data Center Power Equipment Thermal Guidelines and Best Practices. ASHRAE 2016 (dostęp: 6.04.2023)
5. 2021 Equipment Thermal Guidelines for Data Processing Environments ASHRAE TC 9.9 Reference Card, ASHRAE 2021 (dostęp: 6.04.2023)
6. Brocklehurst Fiona, International review of energy efficiency in Data Centres for IEA EBC Building Energy Codes Working Group, International Energy Agency, 2022
7. Boden Type DC Cooling Innovation, 2020, https://bodentypedc.eu/about/features-findings (dostęp: 6.04.2023)
8. Herzog Reinhard, Summers Jon, Batz Thomas, BodenType Data Center One – Performance Measurements, https://fordatis.fraunhofer.de/handle/fordatis/171 (dostęp: 6.04.2023)
9. Avgerinou Maria, Bertoldi Paolo, Castellazzi Luca, Trends in Data Centre Energy Consumption under the European Code of Conduct for Data Centre Energy Efficiency, „Energies” 10, 2017, doi:10.3390/en10101470 (dostęp: 6.04.2023)
10. Sheldon Robert, Liquid cooling vs. air cooling in the data center, https://www.techtarget.com/searchdatacenter/feature/Liquid-cooling-vs-air-cooling-in-the-data-center (dostęp: 6.04.2023)
11. Ascierto Rhonda, Lawrence Andy, 2020 Data Center Industry Survey, Uptime Institute, 2020, https://uptimeinstitute.com/publications/asset/2020-data-center-industry-survey. (dostęp: 6.04.2023)
12. Heslin Kevin, Tier III Certified Facilities Prove Critical to Norwegian Colo’s Client Appeal, Uptime Instutite, 2016, https://journal.uptimeinstitute.com/tier-iii-certified-facilities-prove-critical-norwegian-colos-client-appeal/ (dostęp: 6.04.2023)
13. China Data Center Tour: Alibaba Qiandaohu Data Center, http://www.idcnova.com/html/1/59/153/710.html (dostęp: 6.04.2023)
14. Doyle Shiobhan, Is Iceland the coolest location for data centres? https://eandt.theiet.org/content/articles/2022/12/is-iceland-the-coolest-location-for-data-centres/ (dostęp: 6.04.2023)
15. New company to build geothermal-powered data center in Tuscany, Italy, https://www.datacenterdynamics.com/en/news/new-company-to-build-geothermal-powered-data-center-in-tuscany-italy/ (dostęp: 6.04.2023)
16. Fortum wykorzysta do ogrzewania ciepło odpadowe z centrum danych, https://www.cire.pl/artykuly/serwis-informacyjny-cire-24/118046-fortum-wykorzysta-do-ogrzewania-cieplo-odpadowe-z-centrum-danych (dostęp: 6.04.2023)
W artykule: • Mniejsze zapotrzebowanie na chłód • Free cooling • Chłodzenie ewaporacyjne • Chłodzenie cieczowe • Wykorzystanie odnawialnych źródeł energii • Wykorzystanie ciepła odpadowego |