Transición energética: calefacción ecológica del centro de datos

DrLos centros de datos alemanes consumen 16 mil millones de kilovatios-hora de electricidad cada año. Esto corresponde aproximadamente a la producción anual de una central nuclear y media. El Borderstep Institute calculó el año pasado en nombre de Bitkom Digital Association que el consumo de energía aumentará otro 57 % para 2030. La demanda de los centros de datos ya es enorme y, gracias a las nuevas tecnologías, seguirá aumentando.

En particular, la capacitación y el uso de algoritmos para inteligencia artificial son fuentes de energía reales y actualmente aumentan los requisitos de energía de la industria de TI.

Los potentes servidores convierten la electricidad directamente en calor y los chips internos actúan como mini radiadores. A diferencia de las aplicaciones industriales, la electricidad en los centros de datos no se convierte en energía cinética ni se requiere para calentar materiales, sino que esencialmente se convierte casi uno a uno en calor residual. Sin embargo, hasta la fecha, en la mayoría de los casos, esto simplemente ha sido expulsado al medio ambiente mediante la ventilación de enfriamiento en lugar de ser utilizado.

Esto molestó a los fundadores de “Cloud & Heat” en Dresde, que han estado trabajando en servidores desde 2011, donde el calor residual se puede utilizar para calentar edificios. Con este fin, los desarrolladores de Dresden en torno al físico Jens Struckmeier han estado desarrollando sus propios sistemas de refrigeración por agua para edificios de servidores estándar de 19 pulgadas desde 2011, que instalan en sus propios centros de datos y en clientes corporativos.

“Simplemente permitimos que los servidores de nuestros centros de datos se calienten más de lo normal, lo que no daña los componentes”, explica Ronny Reinhardt, responsable del desarrollo corporativo en Cloud & Heat. “Transportamos el calor residual utilizando un sistema de enfriamiento de agua de desarrollo propio. El agua se calienta lo suficiente como para calentar edificios”.

Los residentes de Dresde también tienen principios en el verano. Si no hay calefacción, el enfriamiento con agua caliente es potencialmente beneficioso: el agua de enfriamiento caliente a 60 grados se usa para enfriar a través de los intercambiadores de calor, sin necesidad de agregar energía adicional. Según la Agencia Federal de Medio Ambiente, este es un tipo de refrigeración particularmente respetuoso con el medio ambiente.

La idea básica ahorra electricidad e inversiones en tecnología de aire acondicionado; también aumenta la eficiencia del centro de datos. Microsoft ya está implementando la idea de utilizar el calor residual en un formato mucho más grande en Finlandia, donde la temporada de calefacción es más larga que en Europa Central.

Se ha aumentado la eficiencia del centro de datos

El centro de datos del grupo en Espoo, Finlandia, suministra calefacción urbana a toda una región, y el grupo vende energía a las empresas de servicios públicos municipales locales. Al mismo tiempo, Microsoft ahorra electricidad para enfriar el aire con aire acondicionado.

La solución no solo es respetuosa con el medio ambiente, sino que también ofrece ventajas de costos en la competencia con otros gigantes de la nube como Amazon AWS, algo importante en una industria en la que las ganancias de eficiencia se luchan por cada punto porcentual.

La eficiencia de los centros de datos se calcula mediante lo que se denomina valor PUE: la eficiencia energética expresa la relación entre el consumo de energía de todo el centro de datos y el consumo de tecnología de servidor, procesadores y sistemas de almacenamiento reales.

Los centros de datos más antiguos consumen tanta electricidad para refrigeración y tecnología de construcción como los propios servidores, por lo que tienen un valor PUE de 2. Los sistemas especialmente eficientes ahora tienen un valor inferior a 1,2.

A fines de 2022, el gobierno federal presentó su proyecto de ley de especificaciones de consumo de energía para centros de datos como parte de la “Ley de Aumento de la Eficiencia Energética”. A partir de 2028, el Ministerio de Asuntos Económicos quiere que las empresas de TI especialmente grandes tengan un nivel más alto. Las temperaturas de refrigeración del aire de refrigeración para sus centros de datos en Alemania están prescritas para el uso de calor residual.

Sin embargo, paradójicamente, esto puede causar problemas a los centros de datos particularmente eficientes, ya que actualmente solo producen aire de escape a una temperatura de unos 30 grados con intercambiadores de calor, las llamadas ruedas de Kyoto. No es lo suficientemente cálido para calentar el área.

Homologado y apto para inversión

Actualmente también se están creando soluciones a este problema: el aire de escape tibio del centro de datos también se puede utilizar como flujo de aire de alta energía para bombas de calor de aire, que nuevamente extraen energía.

Porque los edificios solo necesitan una cierta cantidad de calor residual para calentarse en invierno, según los científicos Red de centro de datos energéticamente eficiente Y más allá: quieren usar el calor de los servidores para jardines elevados y agricultura urbana, para cultivar plantas amantes del calor en invernaderos emparejados.

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Aún no está claro cómo se controlarán exactamente las reglas sobre uso de energía establecidas en el nuevo proyecto de ley. Una propuesta para esto proviene de la startup de Colonia Ubirch, que se especializa en Internet de las cosas: el director ejecutivo Stefan Knoller quiere usar sensores en el centro de datos para registrar los flujos de calor y el consumo de energía y crear certificados de consumo irrefutables a partir de los valores medidos.

Los certificados se registran en una base de datos central desarrollada por Ubirch. Esto no solo crea evidencia legalmente segura de la auditoría energética requerida por la ley, explica Noller: “Esto es actualmente relevante para las empresas porque pueden usarlo para proporcionar a los inversores institucionales que también distribuyen sus fondos de acuerdo con los estándares de protección ambiental con evidencia de balance energético. ”

El consumo de energía también se puede comparar con el uso de calor residual como factor de equilibrio en el equilibrio ecológico.

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