Com os rápidos avanços na tecnologia de IA e a disponibilidade de servidores mais poderosos, a demanda por infraestrutura de Data Center e tecnologias de resfriamento mais eficientes continua a aumentar.

De acordo com a Agência Internacional de Energia, os Data Centers consomem cerca de 200 terawatts-hora (TWh) de eletricidade – totalizando quase 2% da demanda global de eletricidade. Com base nesse uso, os Data Centers contribuem com 0,3% de todas as emissões globais de CO2.

Nos Data Centers, os racks de servidores exigem a maior quantidade de energia para operar e o equipamento de resfriamento do servidor está logo atrás. As soluções de resfriamento usam motores para mover ar e fluido, portanto, a eficiência do motor e as classificações de menor eficácia no uso de energia (PUE) são as mais importantes.

Hoje, os projetistas de Data Center têm a tarefa de manter o consumo de energia, o consumo de recursos e os custos de energia o mais baixo possível, mantendo o ambiente certo para operações confiáveis em escala. Os Data Centers também estão sujeitos a um número crescente de regulamentações que buscam minimizar sua infraestrutura e, por extensão, seu impacto no planeta.

Cada um desses desafios apresenta uma oportunidade de ajudar os projetistas de Data Centers a se aproximarem de atingir suas metas de sustentabilidade e eficiência. Muitas das empresas que desenvolvem os componentes que compõem os sistemas de resfriamento do Data Center já estão trabalhando para os mesmos objetivos.

Entender como cada componente em seu sistema suporta as metas de projeto de toda a instalação é uma maneira de apoiar o progresso neste setor. Aqui, revisaremos três considerações de motor para maximizar a sustentabilidade do projeto de resfriamento do seu Data Center.

Redimensionamento do motor

Para sistemas de ventiladores e sistemas de bombas, encontrar um motor que tenha um alto nível de eficiência em uma ampla faixa de velocidades e cargas terá um impacto significativo na eficiência geral do sistema.

Em um Data Center, as cargas podem variar muito, dependendo da hora do dia. Identificar um motor com uma curva de eficiência plana, independentemente da carga, otimiza a eficiência geral do sistema HVAC. Os motores Infinitum funcionam em velocidades variáveis para economizar energia fora dos horários de pico, e a eficiência é mantida com controles precisos e baseados na demanda.

As melhorias do motor podem economizar mais de 65% de energia, dependendo da área de aplicação. Por exemplo, inversores de frequência variável (VFDs) com MOSFETS de carboneto de silício podem operar em frequências de comutação e temperaturas mais altas com menos perdas, pois sua resistência à ruptura é dez vezes maior que a dos componentes padrão usados em VFDs legados.

Isso fornece controle preciso sobre a potência e, por extensão, economia de energia para o sistema do motor. Um motor funcionando a 80% de sua velocidade nominal usa 51% da eletricidade de um motor funcionando a 100% da velocidade.

Economias ainda maiores são realizadas em velocidades mais baixas; um motor mais VFD funcionando a 50% da velocidade nominal usa apenas 12,5% da energia da velocidade total. Com um ventilador eficiente, o motor certo também pode melhorar a eficiência fio-ar.

Dimensionamento correto para ventiladores

A seleção de um motor personalizado que oferece altos níveis de eficiência na potência de pico de um ventilador e nas velocidades normais de operação pode ter um impacto significativo no desempenho geral do sistema. Os motores EC avançados da Infinitum's podem ser personalizados para atender aos requisitos de potência, velocidade e torque para alta eficiência em uma ampla gama de condições de carga.

Com um design de estator PCB, os motores Infinitum são inatamente mais eficientes porque não há perdas de núcleo. A maioria dos motores tradicionais apresenta um núcleo de ferro pesado com enrolamentos de cobre. Essa configuração causa correntes parasitas e, por extensão, perdas.

A Infinitum facilita o dimensionamento correto dos motores em cada aplicação. A ferramenta de seleção de motores Aircore EC ajuda os OEMs de ventiladores a selecionar um motor otimizado adequadamente para caber no sistema.

O revestimento de nome personalizado permite que os projetistas se aproximem da configuração exata do motor necessária e reduz os requisitos de corrente de entrada, o que pode resultar em economias significativas de energia e equipamentos elétricos para todo o sistema.

Uma economia de 5,6 amperes para um motor que atende aos requisitos do sistema equivale a 22,4 amperes para um único módulo de matriz de quatro ventoinhas. Para 100 matrizes de ventiladores, isso resulta em uma economia de 2.2240 amperes, o que pode reduzir os requisitos de infraestrutura elétrica.

Para obter um exemplo detalhado de dimensionamento correto do motor, leia 'Como superar as expectativas do cliente redimensionando o motor para o seu sistema de ventilador' e explore diferentes configurações com nossa ferramenta de seleção de motores. Lá, você encontrará informações sobre torque, velocidade, amperagem de entrada, eficiência e tamanho.

Redimensionamento para bombas

Muitos dos benefícios transmitidos acima também se aplicam às bombas. Com o Departamento de Energia dos Estados Unidos (DOE) propondo novos padrões de conservação de energia para bombas circuladoras, há urgência em projetar para maior eficiência e melhor confiabilidade.

As bombas circuladoras são geralmente negligenciadas para atualizações de eficiência energética devido a ciclos de projeto longos e caros, mas as novas tecnologias estão fazendo essas atualizações valerem a pena. Para obter mais informações sobre a eficiência da bomba, leia 'Cinco maneiras de maximizar a conservação de energia em bombas circuladoras com motores comutados eletronicamente'.

Operando o motor

No contexto da infraestrutura do Data Center, resfriamento do servidor e, por extensão, a operação do motor é um dos maiores contribuintes para as emissões de carbono, portanto, priorizar um motor mais eficiente leva a economias significativas ao longo do tempo.

Por exemplo, usar os motores de maior eficiência disponíveis (que correspondem aos níveis IE5 e NEMA Premium) poderia economizar 5.800 gigawatts de eletricidade – o equivalente a tirar 16 milhões de carros das estradas. Um motor mais eficiente, mesmo que por alguns pontos percentuais, faz a diferença ao longo de uma vida útil de 20 anos.

Para motores Infinitum, o consumo de energia durante a operação é baseado em dados padrão e publicados sobre potência, tempo de operação e eficiência do motor mais VFD. Comparado a um motor de indução CA de 10 HP mais VFD com eficiência IE1, o sistema de motor Infinitum produziu 10% menos emissões de CO2 em um período de operação de 20 anos (Figura 1). Isso equivale a 30.000 dólares (165.000 reais) em economia de custos de energia.

A operação de 1.000 motores Infinitum por apenas um ano reduz as emissões de carbono em 80.000 toneladas métricas de CO2, o que equivale ao uso de eletricidade de 15.000 residências ao longo de um ano. Os impactos compostos das melhorias motoras ressaltam a importância de implementar mudanças ainda menores o mais cedo possível.

Design sustentável

O espaço físico é valioso para os projetistas de Data Center, portanto, o tamanho e a área ocupada pelo equipamento são considerações centrais. Com um design de fluxo axial mais compacto e um estator de PCB fino, os motores podem ser até 50% menores e mais leves.

A seleção desse tipo de projeto reduz o espaço geral necessário para tratamento de ar e outras infraestruturas de resfriamento. Quando os sistemas de resfriamento estão mais próximos do equipamento de computação que cria calor, eles são mais eficazes em removê-lo. Motores menores e mais leves também facilitam a instalação e a manutenção.

Esses projetos também reduzem o uso de matérias-primas e incorporam o gerenciamento de fim de vida (EOL) para minimizar o desperdício. A Infinitum usa informações sobre a aquisição e refinamento dos materiais usados em nossos motores elétricos como um proxy para a pegada de carbono resultante da produção.

Os materiais mais comuns usados na fabricação de motores são cobre, ferro/aço, alumínio e ímãs. Ao contrário de outros motores, a Infinitum também utiliza placas de circuito impresso (PCBs). Cada um desses materiais recebe um fator de emissões que indica quanta energia é necessária para transformá-lo de uma matéria-prima em um estado pronto para fabricação.

Nossa metodologia atual de relatório de impacto mostra uma redução geral de CO2 de 18% para um motor Infinitum de 10 HP [AL1] em comparação com um motor de indução CA tradicional de 10 HP (Figura 2).

Considerar o fim da vida útil do equipamento também é um aspecto fundamental de um Data Center sustentável. Os operadores têm a tarefa de gerenciar refrigerantes e gases, juntamente com materiais valiosos como alumínio, aço e ímãs que não devem acabar em um aterro sanitário.

No final da vida útil de um motor, existem três opções principais: aterro, reciclagem de materiais e remanufatura (ou seja, reutilização de componentes). Os componentes do motor Infinitum podem ser reutilizados, aumentando a redução de CO2 a cada geração.

No final do dia, o motor certo pode ajudar a reforçar suas necessidades de sustentabilidade, melhorar a eficiência e minimizar os custos de energia para Data Centers. Para obter uma visão geral dos esquemas de montagem para motores Infinitum em matrizes de ventiladores, leia 'Fan cube & fan array design asset'.