A medida que continúa el crecimiento explosivo de la industria de los centros de datos y evoluciona la definición de operaciones "sostenibles", los enfoques de gestión del agua deben adaptarse para una operación confiable a largo plazo y la administración de recursos hídricos finitos
Introducción
Un programa sólido de gestión del agua para cualquier industria se compone generalmente de dos elementos básicos:
- cuantificación de las necesidades de cantidad y calidad del agua ("uso del agua"), y
- evaluación y mitigación de riesgos relacionados con el agua.
Este enfoque funciona bien para evitar interrupciones en las operaciones relacionadas con el agua. Sin embargo, no considera el papel y la responsabilidad del uso del agua por parte de la industria dentro de una cuenca y una comunidad.
Cada vez más, la industria mira más allá de la gestión del agua hacia una gestión más amplia del agua al contemplar acciones para reponer los recursos hídricos que consumen y contribuir a la salud general de la cuenca. Esta serie de tres partes examina las prácticas actuales de gestión del agua en la industria de los centros de datos, la gestión de los riesgos que representa el agua para las operaciones del centro de datos y los desafíos y oportunidades a medida que más operadores de centros de datos consideran compromisos con el reabastecimiento de agua.
Uso del agua en los centros de datos: definición y cuantificación
El equipo dentro de los centros de datos genera calor que debe administrarse para mantener el funcionamiento por debajo de los umbrales en los que las tasas de falla del equipo comienzan a aumentar. El enfriamiento evaporativo sigue siendo el método de enfriamiento más común empleado, con diseños de sistemas que difieren según el clima. Algunos requieren más agua que otros, pero todos dan como resultado pérdidas por evaporación y, por lo tanto, uso consuntivo de agua.
Uno de los factores clave que determina la cantidad de agua requerida en los sistemas de enfriamiento es la calidad del agua de la fuente. Cuanto mejor sea la calidad del agua (p. Ej., Baja dureza, sólidos disueltos y sílice), más veces se puede ciclar el agua dentro del sistema [lo que se conoce como ciclos de concentración (CoC)] y se requiere menos agua para eliminar la misma. carga de calor. Después de algunos ciclos dentro del sistema, el agua alcanzará un umbral de concentración (la conductividad eléctrica se usa comúnmente como indicador) y deberá descargarse antes de que ocurra la precipitación y la formación de incrustaciones dentro del sistema de enfriamiento. El agua de "purga" que se descarga puede variar ampliamente en calidad según la calidad del agua de origen y la cantidad de CoC dentro del sistema. Dependiendo de la calidad del agua de la purga, puede tratarse in situ y reutilizarse.
Métricas de uso del agua e indicadores clave de desempeño
Se ha prestado mucha atención a la energía utilizada por la industria de los centros de datos pero, hasta hace poco, se ha publicado relativamente poco sobre el uso del agua en los centros de datos. El uso de energía y agua en un centro de datos está estrechamente relacionado: las tecnologías de enfriamiento que requieren menos energía generalmente necesitan más agua y viceversa. Los operadores de centros de datos deben encontrar la combinación adecuada de tecnologías de enfriamiento para equilibrar estos recursos para su sitio en función de la disponibilidad, el costo y las necesidades de la comunidad.
La métrica principal que se utiliza actualmente para definir el consumo de agua del centro de datos es la eficacia del uso del agua (WUE), definida por primera vez por Green Grid (Patterson, 2011) y que ahora está siendo desarrollada por la Organización Internacional de Normalización (ISO, 2021). WUE se define como: WUE = Uso real de agua en el sitio / Energía del equipo de tecnología de la información.
Las unidades de WUE son litros / kilovatio-hora (L / kWh). Sin embargo, esta métrica tiene varias limitaciones:
- Uso total frente a consumo.
La métrica define el "uso real de agua del sitio" como toda el agua que se suministra al centro de datos. No considera el número de CoC ni el uso de agua consuntiva (evaporativa). - Sin "crédito" por el uso de fuentes de agua alternativas .
No aborda el uso de aguas no potables en la refrigeración (como las aguas residuales municipales recuperadas). - Sin "crédito" por la reutilización beneficiosa.
En algunos casos, la purga se reutiliza de manera beneficiosa (con o sin tratamiento). WUE no proporciona un medio para dar cuenta de esto. - No hay "crédito" por el retorno del agua a la fuente después de su uso.
En algunos casos, la purga se trata y se devuelve a la fuente. Si se supone que la calidad del agua de esta agua de retorno cumple con los estándares de calidad del agua aplicables, se podría argumentar que el volumen devuelto debería excluirse del cálculo de WUE como crédito.
Además de las limitaciones anteriores, WUE tampoco tiene en cuenta el uso de agua asociado con la fuente de energía del centro de datos. Se propuso una métrica adicional ( WUEsource ) al mismo tiempo que WUE (Patterson, 2011) para tener en cuenta esto: WUEsource = (Uso de agua de energía de fuente anual real del sitio + Uso de agua anual del sitio) / Equipo de tecnología de la información Energía
Sin embargo, el WUE no se usa ampliamente ya que el uso de agua asociado con la producción de energía puede ser difícil de cuantificar. Los centros de datos a menudo usan energía de múltiples fuentes diferentes (p. Ej., Eólica, solar, gas natural, etc.) que pueden tener una alta variabilidad estacional (es decir, menos energía solar durante los meses de invierno). La intensidad del agua en tiempo real de estas diversas fuentes y tecnologías no está generalmente disponible.
Un estudio de 2016 realizado por el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (Shehabi, 2016) informó que el WUE promedio del centro de datos en los Estados Unidos es de 1.8 litros (0.46 galones) de agua por kWh de uso total de energía del sitio del centro de datos. Para un centro de datos típico de 100 MW, esto se traduce en 1,1 millones de galones de agua por día. El mismo estudio también estimó el uso indirecto de agua de los centros de datos a partir de la producción de energía y encontró que el uso de agua de fuente de energía era significativamente mayor que la cantidad de agua utilizada en el sitio (Figura 1).
Como se muestra, el agua es esencial en el funcionamiento de la mayoría de los centros de datos. Cuando cambia la cantidad o la calidad del agua disponible, hay un impacto inmediato y directo en las operaciones del centro de datos. Anticipar y mitigar los riesgos relacionados con el agua puede prevenir cortes inesperados y facilitar el crecimiento continuo.
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