Innovaciones que permiten reducir el impacto ambiental
Actualmente los operadores de centros de datos tienen acceso a las mejores prácticas y tecnologías que no estaban disponibles hace cinco o 10 años. Estas son algunas de las tecnologías más nuevas que se están implementando o planificando para aumentar la utilización de activos, maximizar la eficiencia, reducir las emisiones y minimizar el consumo de agua.
Gestión inteligente de la potencia
Los equipos más inteligentes y los nuevos controles les permiten a los operadores de centros de datos mejorar la utilización y la eficiencia de los sistemas de potencia críticos que se requieren para lograr altos niveles de disponibilidad del centro de datos.
Una estrategia es utilizar la capacidad de sobrecarga diseñada en algunos sistemas UPS para manejar picos de demanda cortos y poco frecuentes en lugar de sobredimensionar el equipo en función de estos picos. Esta capacidad también se utiliza para soportar nuevas arquitecturas de redundancia N+1. Estas arquitecturas utilizan la capacidad de sobrecarga, combinada con la segmentación de la carga de trabajo basada en los requisitos de disponibilidad, para permitir mayores tasas de utilización del UPS mientras se mantiene la redundancia.
La eficiencia de los sistemas UPS se está mejorando mediante implementaciones más sofisticadas de operación en “ECO-mode”. En el ECO-mode, un sistema UPS de doble conversión funciona en modo bypass cuando la red eléctrica está suministrando energía aceptable y elimina la energía necesaria para condicionar el suministro, y cambia al modo de doble conversión cuando la calidad del suministro se deteriora. En las ejecuciones de ECO-mode tradicionales, el cambio entre modos puede crear variaciones de voltaje y armónicos, lo cual tiene una adopción limitada. Un nuevo enfoque, el Modo dinámico en línea, mantiene activo el inversor de salida, pero no suministra alimentación mientras el UPS está en bypass. Esto permite la eficiencia del ECO-mode a la vez que minimiza los riesgos relacionados con el cambio entre el modo bypass y el de doble conversión.
Actualmente, algunos sistemas UPS también cuentan con capacidades de soporte de red dinámica. Estas soluciones podrían desempeñar un papel clave en la descarbonización al facilitar la transición a la energía verde. Proporcionan almacenamiento de energía in situ que se puede utilizar para compensar la imprevisibilidad de las fuentes de energía renovables y para vender el exceso de energía a la red.
Energía renovable
La energía renovable representa una poderosa herramienta para reducir las emisiones de carbono. Existen múltiples tácticas implementables para aprovechar las fuentes renovables, incluidos los PPA y REC, y la migración de cargas a instalaciones de nube o coubicaciones que han asumido el compromiso de operar sin carbono.
Se espera que los servicios públicos estén limitados en su capacidad para apoyar directamente a los centros de datos con energía 100 % renovable en el futuro próximo. Esto está llevando a algunos operadores a explorar oportunidades para alimentar los centros de datos a través de energía renovable generada localmente. Además, podría lograrse combinando fuentes de energía renovables con celdas de combustible, sistemas que pueden producir hidrógeno limpio a partir de energía renovable, y sistemas UPS con capacidades dinámicas de soporte de red.
Así es como podría funcionar. El exceso de energía eólica o solar generada en el sitio se utiliza para alimentar hidrolizadores que generan hidrógeno limpio que ayuda a las celdas de combustible. La energía renovable alimenta el centro de datos en momentos en los que la capacidad de producción es lo suficientemente alta para hacerlo. Cuando el sol deja de brillar o el viento no sopla, y la producción de energía cae, las celdas de combustible alimentan el centro de datos. Cuando se agota el combustible de hidrógeno, el UPS cambia el centro de datos a la red para mantener las operaciones continuas.
Baterías de ion de litio
Las baterías de iones de litio son cada vez más competitivas en cuanto a costos en comparación con las baterías de plomo-ácido reguladas por válvula (VRLA) tradicionalmente utilizadas como fuente de energía de respaldo a corto plazo en los centros de datos. La mayor vida útil que ofrecen las baterías de iones de litio puede significar una mayor confiabilidad y reducir el número de reemplazos de baterías, lo cual reduce los residuos electrónicos. Las baterías de iones de litio también podrían desempeñar un papel clave en la transición a las energías renovables. Cuando se combinan con sistemas UPS con capacidades dinámicas de soporte de red, proporcionan la flexibilidad de vender el exceso de energía a la red, lo cual les permite a los operadores obtener ingresos graduales a partir de la generación de energía in situ.
Gerenciamiento térmico eficiente del agua y la energía
Los sistemas de gerenciamiento térmico suelen ser los mayores contribuyentes con la PUE del centro de datos y se han implementado recursos significativos para reducir su impacto en la PUE mediante el uso de tecnologías de enfriamiento energéticamente eficientes. Esto resultó en un mayor uso de sistemas de enfriamiento con uso intensivo de agua que aumentan la eficiencia de enfriamiento al utilizar agua para ampliar el número de horas que el sistema de enfriamiento puede funcionar en modo de free-cooling.
Los sistemas de free-cooling de agua helada logran un equilibrio entre el consumo de agua y la eficiencia energética. Estos sistemas con un uso eficiente de agua pueden reducir las emisiones indirectas cuando son respaldadas por estrategias de optimización como el aumento de las temperaturas del aire y del agua, el control a nivel del sistema y la adición de tecnologías adiabáticas.
Para áreas en las que la disponibilidad de agua es limitada o en las que los operadores han establecido un objetivo de cero consumo de agua como parte de sus objetivos de sostenibilidad, se pueden emplear sistemas de expansión directa (DX) sin agua. Los sistemas de free-cooling DX ofrecen casi la misma eficiencia energética que los sistemas de evaporación indirecta y eliminan los millones de galones de agua utilizados por esos sistemas. En una comparación directa de los dos sistemas, los sistemas DX con refrigerante bombeado suministraron una PUE aproximadamente 0.01 más elevada que el sistema evaporativo indirecto y redujeron la efectividad del uso de agua de 0.25 para el sistema evaporativo indirecto a cero para el sistema DX.
Enfriamiento líquido
El creciente uso de la inteligencia artificial y otras aplicaciones empresariales que necesitan un procesamiento intensivo requiere más centros de datos para soportar racks de equipos de TI con densidades de 30 kilovatios (kW) o más. Esta tendencia puede limitar la capacidad de optimizar la eficiencia cuando se utilizan tecnologías de enfriamiento por aire para la eliminación del calor, ya que el enfriamiento por aire se vuelve menos eficiente a medida que aumentan las densidades del rack.
Estas soluciones pueden mejorar el rendimiento de los racks de alta densidad al eliminar o minimizar la limitación térmica de las velocidades del reloj, mientras que reducen potencialmente los costos energéticos del centro de datos en comparación con el soporte de los mismos racks de alta densidad con enfriamiento por aire. Las tecnologías de enfriamiento líquido y la infraestructura de soporte se integran en los centros de datos enfriados por aire existentes, se utilizan en centros de datos de computación de alto rendimiento (high-performance computing, HPC) totalmente enfriados por líquido y permiten módulos de centros de datos enfriados por líquido de alta capacidad y completamente contenidos para las aplicaciones en el borde de la red.
Intercambiadores de calor de puerta trasera
Los intercambiadores de calor de puerta trasera llevan líquido a la parte posterior del rack en lugar de directamente a los servidores y son un enfoque probado para aprovechar la propiedad de alta transferencia térmica de fluidos para enfriar los racks de equipos. Reemplazan la puerta trasera del rack por un intercambiador de calor líquido activo o pasivo. En un diseño pasivo, los ventiladores del servidor empujan el aire a través del intercambiador de calor y el aire enfriado se expulsa al centro de datos. Con un diseño activo, los ventiladores integrados con el intercambiador de calor complementan el flujo de aire generado por los ventiladores del servidor para permitir un enfriamiento de mayor capacidad.
Enfriamiento por líquido directo al chip
Esta tecnología lleva agua o refrigerante directamente al servidor para eliminar el calor de los componentes más calientes, como CPU, GPU y memoria. El enfriamiento directo al chip extrae aproximadamente el 80 % del calor del rack, mientras que el calor restante es manejado por el sistema de enfriamiento del centro de datos.
Enfriamiento por inmersión
Esta tecnología sumerge el equipo informático en un fluido no conductor. Los ventiladores del servidor no son necesarios porque el líquido está en contacto directo con el equipo, por lo que este enfoque no requiere asistencia de los sistemas de enfriamiento por aire. El Proyecto Open Compute (OCP) ha publicado requisitos actualizados de enfriamiento por inmersión para ayudar a los operadores a definir los requisitos para los proyectos de enfriamiento por inmersión y garantizar la seguridad de las implementaciones de enfriamiento líquido.
Visibilidad en tiempo real
A menudo, una mayor visibilidad de las operaciones permite un control más preciso. Un ejemplo es el uso de sensores de temperatura para supervisar las temperaturas de funcionamiento del centro de datos. En el pasado, los centros de datos generalmente funcionaban a temperaturas de 72 °C o inferiores para garantizar que los equipos de todo el centro de datos funcionaran a temperaturas seguras.
Con visibilidad en tiempo real de las temperaturas del centro de datos, los operadores pueden aumentar las temperaturas más cerca del límite superior de las directrices de la Sociedad Estadounidense de Ingenieros de Calefacción, Refrigeración y Aire Acondicionado (American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, ASHRAE) de 18 a 21 °C para equipos de TI. No todas las instalaciones se sentirán cómodas operando cerca del límite superior, pero con frecuencia existe la oportunidad de aumentar las temperaturas y cada grado de aumento de las temperaturas puede generar hasta un 4 % de ahorro energético.
Aprovechamiento de la tecnología para reducir el impacto
Las soluciones tecnológicas que empleará una instalación en particular para reducir el impacto ambiental dependerán de los objetivos y prioridades definidos, la antigüedad de los sistemas existentes y los presupuestos. En la mayoría de los casos, las tecnologías más nuevas se incorporarán gradualmente a medida que los sistemas existentes envejezcan y los planes tendrán que evolucionar a medida que surjan nuevas soluciones basadas en la tecnología.
Recursos
