Eliminar o calor da lista de custos energéticos do data center

Diante de uma potencial catástrofe climática, países e organizações buscam urgentemente maneiras de reduzir suas emissões de gases de efeito estufa (GEE), e uma das soluções mais óbvias é a eficiência energética. Por isso, os setores que consomem grandes quantidades de energia estão sob intenso escrutínio. O artigo a seguir explica como implementar eficiências de resfriamento em data centers com alto consumo energético. Também descreve as incríveis economias de custos e melhorias no desempenho ambiental que são possíveis graças a medições precisas.

Contexto

Os delegados da conferência climática COP26 em Glasgow voltaram para casa com a alarmante notícia de que as contribuições determinadas nacionalmente para a redução das emissões de GEE seriam insuficientes para limitar o aquecimento global a 1,5 °C acima dos níveis pré-industriais. Portanto, países e organizações buscam com urgência formas de alcançar suas metas de “Emissões Líquidas Zero”.

Estima-se que os 18 milhões de data centers no mundo tenham consumido entre 200 e 250 TWh em 2020 (1), o que representa cerca de 1% do consumo mundial de eletricidade. Essa grande demanda de energia nos data centers é impulsionada pela infraestrutura de TI (cerca de 60% em média) e pelos sistemas de resfriamento e ar-condicionado associados (cerca de 40% em média). Até o momento, melhorias na eficiência energética em data centers conseguiram dissociar o crescimento do tráfego de dados do uso de energia. Os equipamentos de TI estão se tornando cada vez mais eficientes, mas os sistemas de resfriamento também precisam ser rigorosamente monitorados e controlados para minimizar o consumo energético. Com os custos de energia em alta, os fatores que impulsionam a otimização da eficiência energética dos data centers são tanto ambientais quanto financeiros.

Atualmente, os EUA têm 2.670 data centers — de longe a maior quantidade — seguidos por 452 no Reino Unido, 443 na Alemanha e números significativos na China, Países Baixos, Austrália, Canadá, França e Japão (2).

Os custos energéticos dos data centers e de outras atividades baseadas em TI enfrentam regulamentações mais rigorosas à medida que os governos buscam garantir resiliência no fornecimento de energia e avançar rumo às metas de Emissões Líquidas Zero. Em Singapura, por exemplo, os data centers são responsáveis por cerca de 7% do consumo de eletricidade, e uma suspensão que impedia a construção de novos data centers acaba de ser revogada (3). No futuro, os data centers — tanto novos quanto existentes — precisarão ser mais eficientes. Na Irlanda, um relatório recente estima que 29% da demanda total virá dos data centers até 2028 (4). No Reino Unido, a consultoria Carbon3IT estima que os data centers representem pelo menos 12% do consumo de eletricidade do país (5).

As criptomoedas estão impondo demandas energéticas enormes. A mineração de Bitcoin, por exemplo, está sendo cada vez mais realizada por novos e grandes data centers, alguns dos quais utilizam energia barata proveniente de combustíveis fósseis. Os efeitos ambientais das criptomoedas agora são mais compreendidos, o que cria riscos e desafios para que o setor se torne mais eficiente em termos energéticos. Para efeito de comparação, estima-se (6 & 7) que a mineração de Bitcoin sozinha consome mais energia do que alguns países, incluindo Noruega, Argentina, Países Baixos e Paquistão.

Nos últimos anos, o crescimento da demanda por data centers levou ao fechamento de instalações antigas e ineficientes e à construção de novos data centers de hiperescala mais eficientes. Isso ajudou a reduzir a taxa de crescimento do consumo de energia. No entanto, com mais dados armazenados na nuvem e com o desenvolvimento de mais recursos baseados em TI, como IA, aprendizado de máquina, carros autônomos, etc., é aceito que a demanda por energia pode crescer significativamente.

A importância de manter tudo resfriado
Como os sistemas de resfriamento e ar-condicionado (A/C) são responsáveis por cerca de 40% do uso de energia, é evidente que essa infraestrutura não relacionada à TI precisa ser gerenciada da maneira mais eficiente possível. No entanto, o controle preciso da temperatura e da umidade também é vital para o bom funcionamento dos equipamentos de TI.

“Em muitas instalações modernas, espera-se um tempo de atividade de 99,999%, o que representa apenas alguns minutos de inatividade por ano. Esses níveis extremamente altos de desempenho são necessários devido à importância e ao valor dos dados e processos que a infraestrutura de TI gerencia”, afirma Anu Kätkä, Especialista da Indústria da Vaisala.

“A baixa umidade aumenta o risco de eletricidade estática e a alta umidade pode provocar condensação. Temperaturas incorretas ou flutuantes também podem danificar os dispositivos de TI ou reduzir sua vida útil. Por isso, é fundamental que os sistemas de monitoramento e controle sejam respaldados por sensores que sejam estáveis, precisos e confiáveis a longo prazo. Os dispositivos da Vaisala têm precisão de medição de temperatura de até ±0,1 °C e medição de umidade de até ±0,8% UR, o que os torna uma opção ideal para data centers.”

Destacando a importância de sensores precisos, um dos clientes da Vaisala estimou que apenas 1 °C de resfriamento excessivo poderia aumentar os custos anuais de energia com resfriamento em até 8,5%.

“Para colocar isso em perspectiva, o aumento nos custos de energia para um pequeno data center seria superior a 0,4 milhão de euros em 10 anos; e para um grande data center, ultrapassaria 4 milhões de euros”, acrescenta Kätkä.

Além de sua linha completa de sensores para data centers, a Vaisala também é a líder mundial na fabricação de equipamentos de monitoramento meteorológico, o que é importante porque muitos data centers utilizam estratégias de economização — monitorando o ambiente externo para otimizar as condições internas e melhorar a eficiência energética.

Respondendo à crescente necessidade de medições eficazes de processos
Tradicionalmente, o resfriamento por ar é utilizado em data centers, mas à medida que a densidade dos racks aumenta, há uma demanda crescente por sistemas de resfriamento mais eficazes. Por isso, as soluções de resfriamento líquido estão se tornando cada vez mais populares, pois são muito mais eficazes na remoção de calor. Para apoiar essa tendência, a Vaisala desenvolveu um novo sensor de alta qualidade para medir a temperatura de líquidos de resfriamento/aquecimento.

“O novo transmissor de temperatura de imersão Vaisala TMI110 vem com certificado de calibração e oferece excelente tempo de resposta com precisão de ±0,1 °C. Estamos felizes em incluir esse produto em nosso portfólio, pois os clientes agora podem obter todos os seus sensores mais importantes de um único fornecedor: sensores de temperatura do ar, umidade e pressão diferencial para salas e dutos, sensores meteorológicos para o clima externo e, agora, sensores de temperatura de imersão para sistemas de resfriamento”, conclui Anu Kätkä.

Resumo
Comparadas aos custos energéticos, ambientais e financeiros da ineficiência energética, as investimentos em sistemas de medição precisos e estáveis são insignificantes. Assim como as missões espaciais utilizam a tecnologia de medição da Vaisala nas condições mais exigentes, os administradores de data centers escolhem as mesmas soluções para seus ambientes mais críticos aqui na Terra.

Ao controlar rigorosamente os sistemas de ventilação e resfriamento com sensores precisos e estáveis, os administradores de data centers podem reduzir os custos de energia, diminuir a pegada de carbono e preparar o setor para o futuro, à medida que cresce a demanda por redução das emissões de GEE.

Referências

1. Agência Internacional de Energia
2. Data centers globais
3. Data centers de Singapura
4. Data centers da Irlanda
5. Data centers do Reino Unido
6. Índice de consumo de eletricidade do Bitcoin da Universidade de Cambridge
7. Administração de Informação Energética dos EUA