Por Tom Kingham, diretor de engenharia de soluções da CyrusOne
O “resfriamento” se transformou em um tema de interesse dentro da indústria dos data centers, e os métodos de refrigeração eficientes desempenham um papel técnico importante na sustentabilidade.
Quando os data centers são adequadamente resfriados, isso estende drasticamente a vida útil dos componentes informáticos e de armazenamento, as classificações de distribuição elétrica e cabeamento incluem a temperatura, de modo que quando elementos como eletrodutos, barra coletora e cabos elétricos não são resfriados e ficam em temperaturas mais altas, sua potência deve ser diminuída. Isso pode significar a necessidade de utilização de componentes maiores e adicionais, e os processos para transportar e instalar esses incrementos aumentam ainda mais as emissões de carbono, o que pode afetar os objetivos de sustentabilidade.
Refrigeração e consumo de água
A maioria das tecnologias de refrigeração de data centers impacta o meio ambiente através das emissões de carbono e o consumo de água. Com métodos tradicionais amplamente utilizados, é possível diminuir a efetividade do uso de energia (PUE) e, portanto, o carbono emitido pela produção de eletricidade tradicional ao evaporar a água ao resfriamento.
Como o preço da água é especialmente baixo na refrigeração, a solução se transforma em uma opção econômica para muitos na indústria. O resfriamento por evaporação, entretanto, elimina milhões de litros de água do reservatório e descarta águas residuais com contaminantes altamente concentrados ao sistema de tratamento local.
O consumo excessivo de água, especialmente em algumas regiões afetadas pela seca, pode ter um impacto ambiental mais significativo do que as emissões de carbono, já que as mudanças climáticas estão diminuindo a disponibilidade de água em muitos lugares. A água escassa deve ser conservada às comunidades locais, a agricultura e a vida silvestre que não podem sobreviver sem ela. Com a crescente disponibilidade de energia renovável e o uso de refrigeração sem água, é possível resfriar os data centers de modo mais sustentável e eficiente para que isso não contribua à mudança climática e a à escassez de água nos próximos anos.
Definindo eficiência
Se desejamos saber qual é a tecnologia de refrigeração mais eficiente (e, portanto, sustentável), primeiro devemos definir o termo “eficiência”.
Na maioria dos casos, o termo se refere à eficiência energética (através do PUE), que em si mesma é boa, mas a eficiência energética frequentemente é conquistada pelo consumo de água com tratamento adicional e impactos à rede de esgoto.
A água se torna “invisível” ao cálculo da eficiência energética, o que faz com que métodos como a refrigeração por evaporação sejam extremamente ineficientes em relação à água, apesar de serem muito eficientes energeticamente para reduzir o PUE. Para adotar uma visão holística da sustentabilidade na refrigeração dos data centers, devemos considerar todos os impactos ambientais.
Em muitas situações, os métodos de economia, também conhecidos como “resfriamento gratuito”, parecem ser uma tecnologia eficiente, já que aproveitam o ar exterior frio para eliminar o calor das salas de dados, o que requer bem pouca energia e nenhum consumo de água. Mas esse método só funciona quando as temperaturas exteriores são frias o suficiente. Consequentemente, essa não pode ser a única fonte de resfriamento, o que cria limitações apesar de seus impactos positivos na sustentabilidade.
Tecnologia de refrigeração: O que há disponível?
Uma tecnologia de resfriamento eficaz é um sistema de água resfriada de circuito fechado que utiliza resfriadores de baixo consumo. Através de uma modelagem extensa, esse sistema proporciona resfriamento suficiente com o menor uso de eletricidade possível e só usa uma quantidade inicial de água para alimentar o sistema.
Nos meses mais frios, toda a parte do resfriamento pode ser feita sem fazer com que os compressores de refrigeração sejam utilizados. Quando se combina com eletricidade renovável, esse sistema produz emissões de carbono insignificantes e só pequenas quantidades provêm do uso ocasional de um gerador de apoio e da perda de refrigerantes. Não consome água adicional e utiliza uma pequena quantidade de eletricidade. É eficiente, portanto, em carbono, energia e água.
Além disso, existem vários métodos de refrigeração que podem ser implementados nos racks de acordo com a aplicação.
O resfriamento por imersão, que é frequentemente implementado em espaços de altíssima densidade, é muito eficiente, mas tende a ter um preço elevado e requer componentes elétricos especializados. O ar através de um piso elevado pressurizado é o método mais flexível e pode servir para aplicações de baixa, média e algumas de alta densidade. A refrigeração de salas inundadas, normalmente implementadas em entornos com piso não elevado, pode suportar uma densidade ligeiramente maior que sua contraparte de piso pressurizado sem se preocupar pela carga do piso. Mas tem limitações de projeto. A refrigeração não é uma mentalidade única adaptada a todos, de modo que escolher o método correto pode maximizar a eficiência do data center.
Em conclusão, os resfriadores a ar em um circuito fechado agregam eficiência e máxima flexibilidade sem sobrecarregar a água e as águas residuais, criando assim uma pegada mais sustentável. Essa solução continua sendo suficientemente flexível para se adaptar à mudança futura à refrigeração por imersão e à refrigeração de líquido feita por chip.
Projeto de data center com o tamanho adequado
Além de variar os métodos de refrigeração, os data centers também podem conseguir eficiência e sustentabilidade com um projeto de data center do tamanho adequado. O tamanho correto com uma distribuição de refrigeração adequada leva a um nível maior de eficiência. É uma área em que os responsáveis pelos data centers e os sistemas de gestão de edifícios preveem, resolvem desajustes no fornecimento e devolvem as temperaturas do ar e da água a níveis normais. Os responsáveis monitoram constantemente os sistemas do data center e trabalham para entregar o entorno mais eficiente sem sacrificar a confiabilidade. É por isso que o tamanho correto e a distribuição adequada da refrigeração representam outra estratégia dentro do rumo à eficiência.
Maior resiliência e economia de gastos
Além da melhorias gerais em sustentabilidade, outros dois principais benefícios aos data centers que investem em tecnologia de refrigeração eficiente são uma maior resiliência e economia de gastos. Os benefícios da economia de gastos são evidentes. A eletricidade é cara, de modo que quanto menos for usada, maior a economia. Mas não pode ser à custa de um uso excessivo de água.
Do ponto de vista do risco, a escassez de água poderia fechar completamente uma instalação que depende da evaporação da água para se resfriar. Uma vez que o tempo de atividade é crucial para qualquer fornecedor de data centers, é importante priorizar a resiliência sobre a economia de gastos. Ao trabalhar para eliminar o resfriamento por evaporação que não utiliza água por resfriamento a ar, particularmente em regiões com alto estresse hídrico, é possível melhorar a resiliência à mudança climática e as perturbações relacionadas ao clima.
Como desenvolvedores e responsáveis por data centers, devemos considerar o futuro ao tomar decisões sobre a construção e refrigeração de nossos data centers. Os data centers são projetados para funcionar durante décadas e está cada vez mais claro que as condições ambientais, econômicas e regulatórias que existem hoje mudarão.
A água pode ser barata e abundante hoje em dia, mas não nos protege da escassez dentro de uma década. Pode ser que a eletricidade renovável não esteja na agenda de todos, mas um imposto ao carbono provocaria o aumento dos preços da eletricidade, e os acordos atuais sobre energias renováveis a longo prazo podem economizar milhões no futuro. Nossas melhores oportunidades estão na análise de tendências e em encontrar formas de nos preparar a resultados prováveis que melhorem a resiliência e preparem nossos data centers ao futuro.
Com o tempo, mais responsáveis por data centers utilizarão tecnologias de refrigeração eficientes que protejam suas operações de avarias de equipamentos e também de futuras ameaças da mudança climática. Devemos planejar o futuro e continuar implementando tecnologias de refrigeração eficientes nos data centers que operamos.
