Ya sea como resultado del crecimiento natural de la población o del aumento del ancho de banda para los servicios de transmisión y el trabajo desde casa como resultado de la crisis de Covid-19, ha habido un cambio en la demanda de centros de datos y una mayor necesidad de capacidad de servidor. Como resultado, las crecientes densidades de servidores y los conjuntos de chips que operan a temperaturas más altas están impulsando la necesidad de soluciones de enfriamiento efectivas. Muy a menudo, estas soluciones de refrigeración dependen del agua.
Pero los operadores de centros de datos no siempre tienen las herramientas y la experiencia para optimizar el uso del agua. En un nivel alto, hay problemas de panorama general, como equilibrar la sostenibilidad y la eficacia operativa. A nivel operativo, existen preocupaciones especializadas altamente granulares, como la química interna del agua de las torres de enfriamiento.
Hacer un buen uso del agua puede tener importantes beneficios. Significa ahorrar dinero tanto en consumo de agua como de energía, reducir el riesgo de tiempo de inactividad y aumentar la sostenibilidad general del centro de datos.
Obtener estos beneficios y mantenerlos a lo largo del tiempo requerirá experiencia especializada. Las tendencias que apuntan en esa dirección son numerosas.
El panorama general: uso sostenible del agua
En la mayoría de los centros de datos, existe una compensación entre el consumo de agua y energía. El ejemplo más frecuente de esto ocurre cuando los operadores que buscan reducir el consumo de energía cambian de sistemas de aire acondicionado para salas de computadoras (CRAC) a sistemas de enfriamiento por evaporación. Si bien esto tiende a resultar en una reducción en el consumo de energía, las emisiones de gases de efecto invernadero y los gastos operativos, también tiende a aumentar el uso de agua.
Muchos objetivos corporativos de sostenibilidad se han centrado tradicionalmente en el uso de energía sobre el uso del agua. Sin embargo, cada vez más, las comunidades en las que se encuentran los centros de datos están examinando más de cerca el consumo de agua.
En muchos casos, la preocupación surge del uso de agua potable, tratada por los municipios locales para el suministro de agua potable local. En un puñado de casos, las comunidades locales se han opuesto a la construcción de nuevos centros de datos debido a la gran cantidad de agua que utilizan. Esto es especialmente cierto en las regiones con escasez de agua donde un centro de datos intenta extraer agua subterránea. Estas situaciones tienden a ser un poco más complicadas debido a preocupaciones contrapuestas sobre la restricción de recursos, los derechos de extracción de agua y los deseos de desarrollo económico local.
Más informática con cada gota de agua
Según la ubicación, el agua potable de las aguas subterráneas o de fuentes municipales puede contener niveles bajos de sólidos disueltos, principalmente sílice y sales, pero la composición exacta depende de las condiciones locales. Cuando el calor es rechazado por evaporación en la torre de enfriamiento, el vapor de agua no transporta sólidos disueltos con él. Por lo tanto, el agua restante tiende a tener concentraciones más altas de sólidos disueltos totales. El agua de reposición agrega más sólidos disueltos al sistema, que con el tiempo pueden dañar el equipo o reducir la eficiencia del enfriamiento. El agua que se elimina del sistema se denomina purga. La purga de agua de refrigeración se puede tratar y reutilizar.
El reciclaje de la purga de la torre de enfriamiento parece ser un paso natural en la búsqueda de la solución de enfriamiento de instalaciones más equilibrada con el medio ambiente, y tiene un impacto beneficioso en la métrica de Eficiencia en el uso del agua (WUE). WUE mide la cantidad de agua que utiliza la instalación por kilovatio de energía consumida. Sin embargo, puede haber compensaciones con el reciclaje del agua de purga de la torre de enfriamiento. Por ejemplo, cuando se agrega más equipo de tratamiento de agua, el uso de energía generalmente también aumenta, compensando así las ganancias observadas en la transición al enfriamiento por evaporación.
Otra solución es que los centros de datos trabajen con los municipios y reduzcan el consumo de suministros de agua potable mediante la reutilización del agua tratada dentro de la instalación o de fuentes externas como las aguas residuales municipales tratadas. Las tecnologías de reutilización del agua están siendo empleadas cada vez más por muchas empresas con una presencia pública significativa. La reutilización del agua implica el uso de aguas residuales tratadas para reemplazar procesos en los que se había usado agua potable para enfriar. Para permitir la reutilización del agua, los centros de datos pueden construir su propio sistema de tratamiento de aguas residuales para tratar y reutilizar el agua, o pueden hacer que un tercero construya, posea y opere una planta de tratamiento de aguas residuales para operacionalizar los costos del agua. Los centros de datos también se pueden ubicar cerca de las plantas de tratamiento de aguas residuales municipales para permitir una mejor reutilización del agua. Por ejemplo, Broad Run Water Reclamation Facility (BRWRF) en el condado de Loudoun, VA, que utiliza tecnología de biorreactor de membrana SUEZ (MBR) para tratar las aguas residuales municipales, abastece a los centros de datos locales con hasta 3,5 millones de galones de agua recuperada cada día para fines de refrigeración. y tiene planes de expansión para adaptarse al crecimiento del centro de datos en el área.
Una advertencia: los beneficios de sostenibilidad que recibe un centro de datos por el uso de agua reciclada desde fuera del centro de datos pueden no incluirse en el cálculo de WUE, porque el cálculo de WUE es independiente de la fuente.
En última instancia, decidir qué estrategia de tratamiento se adapta a la estructura de financiación operativa y de capital de un proyecto, junto con sus objetivos de sostenibilidad, implica una gran cantidad de variables que pueden ser específicas de cada centro de datos. Estas decisiones suelen requerir una comprensión granular y muy detallada de las operaciones de tratamiento de agua.
Detalles operativos
Como complemento de un enfoque de reutilización, hay una serie de tecnologías especializadas que optimizan el uso del agua modificando la química del agua para inhibir el crecimiento biológico y controlar las incrustaciones y la corrosión. Estas estrategias tienden a centrarse en prolongar la vida útil de los activos y minimizar el uso de agua.
Por ejemplo, el tratamiento químico del agua de refrigeración puede gestionar de forma eficaz las dificultades encontradas por los sólidos disueltos e incluso puede permitir que la planta funcione con concentraciones más altas de sólidos en el agua. El tratamiento químico del agua de refrigeración puede incrementar los ciclos de concentración en un factor de dos o más. Otras estrategias de tratamiento químico se centran en el control del crecimiento biológico dentro de los sistemas de enfriamiento y el tamaño de las partículas dentro de las superficies de enfriamiento de los microcanales. Pero si no se controlan adecuadamente, los productos químicos en sí pueden llevar a un mayor uso de agua.
Crecimiento futuro
Según una investigación reciente publicada en la revista Science, mientras que las cargas de trabajo informáticas se multiplicaron por cinco entre 2010 y 2018, el uso de energía en los centros de datos creció solo un 6 por ciento. Esta notable hazaña se debe a importantes avances en la eficiencia energética tanto de los equipos informáticos como de los centros de datos.
Asimismo, la eficiencia de los sistemas de enfriamiento se ha incrementado mediante el uso de economizadores, la ubicación de los centros de datos en áreas para maximizar las horas de enfriamiento “gratis” y otras mejoras.
Estas ganancias no están garantizadas de ninguna manera. El aumento de 5G, IoT e inteligencia artificial se sumará a lo que ya es una demanda significativa de recursos informáticos. Nadie prevé realmente un futuro con menos recursos móviles y menos contenido de video en tiempo real.
A medida que las empresas busquen construir nuevos centros de datos, aumentar la densidad de los centros de datos existentes o reducir el consumo de energía, aumentará la demanda de soluciones de agua.
Aprovechar al máximo el uso de agua de un centro de datos requerirá una gran experiencia y un enfoque holístico para optimizar la huella hidráulica.
Por Kevin Cassidy, vicepresidente ejecutivo de sistemas de ingeniería, SUEZ - Water Technologies & Solutions