A demanda por serviços digitais continua crescendo mundialmente, incentivando a contínua proliferação de data centers em hiperescala cada vez mais poderosos. A Agência Internacional de Energia (IEA) estima que "o número de usuários de internet ao redor do mundo é mais de duas vezes maior que em 2010, ao passo que o tráfego global na internet expandiu-se em 20 vezes mais."
Junto a esse crescimento vem uma necessidade cada vez mais urgente de estimar o impacto ecológico de uma infrestrutura de dados tão massiva. Segundo a Agência Estadunidense de Eficiência Energética & Energia Renovável, os data centers são uma das construções que mais consomem energia: eles costumam consumir de 10 a 50 vezes mais energia por área útil que um edifício comercial convencional. Além disso, a IEA relata que data centers e redes de transmissão são responsáveis por quase 1% de todas as emissões de gases do efeito estufa relacionadas à energia.
Consequentemente, as emissões e o consumo de energia dos data centers estão sendo alvo de maior regulação. Por exemplo, já em 2023 as Diretrizes de Eficiência Energética (EED) da Comissão Europeia exigem que os data centers na União Europeia "tenham instalado uma demanda de potência de TI de pelo menos 100 quilowatts para fornecer relatórios anuais sobre seu desempenho energético", segundo o Data Center Knowledge. As medições fundamentais incluirão a eficiência do uso de energia, água e carbono; o fator de reutilização de energia; o uso de energia renovável; a taxa de eficiência da refrigeração; entre outros.
A eficiência como objetivo: Refrigeração do servidor
É chegada a hora de avaliar proativamente a eficiência das operações dos data centers. Uma área de oportunidade - e crescente urgência - é a de sistemas de refrigeração para servidores cada vez mais poderosos. Conforme a potência aumenta, também aumenta o calor gerado, o que significa que os sistemas de calefação, ventilação e refrigeração (HVAC) precisam gastar mais energia para compensar. Mas até mesmo isso pode não ser suficiente, pois o crescente avanço dos data centers modernos já começou a deixar os métodos de refrigeração a ar tradicionais não apenas ineficientes, mas também ineficazes.
Um método de refrigeração que está em sucessiva evolução tem muito potencial: a refrigeração por imersão, na qual o hardware é submerso em um fluido dielétrico. É uma opção prática para superar os problemas de aquecimento, com notáveis benefícios de economia de energia quando comparada às abordagens HVAC tradicionais.
Como a refrigeração por imersão economiza energia
Em aplicações de refrigeração por imersão, todos os componentes do computador são submersos em fluidos não condutores, que afastam o calor do equipamento com muito mais eficiência que o ar frio.
Existem duas configurações para refrigeração por imersão, a monofásica e a bifásica. Na refrigeração por imersão monofásica , o hardware é submerso em um fluido dielétrico que entra em contato direto com o equipamento de TI, afastando o calor conforme o fluido escorre por um mecanismo de rejeição ao calor, normalmente operado com água da instalação. Na refrigeração bifásica, um fluido à base de fluorocarbono ferve assim que entrar em contato com as partes aquecidas do equipamento, o que faz com que esse fluido evapore para ser condensado e redirecionado para o tanque de refrigeração.
Se comparadas aos sistemas convencionais, ambas as configurações oferecem melhorias em eficiência energética, aumento da densidade computacional e incremento nas características de refrigeração. Os benefícios incluem:
Melhor densidade de potência.Sistemas de refrigeração por imersão possibilitam que os data centers acomodem e mantenham uma infraestrutura de servidor mais poderosa de forma a atender à crescente demanda.
Equipamento mais duradouro. Um gerenciamento termal mais eficiente pode fazer com que o equipamento apresente menos panes e períodos de inatividade. Sistemas de imersão monofásica também podem estender a vida útil do equipamento de TI se comparados a sistemas de refrigeração a ar ou indireta, pois reduzem a complexidade no design do servidor (por exemplo, dispensando a ventilação integrada) e reduzem as temperaturas operacionais para prevenir a degradação térmica dos componentes do servidor.
Maior eficiência energética. Ao eliminar os sistemas de refrigeração a ar que consomem muita energia, a refrigeração por imersão permite que as instalações impulsionem sua eficiência energética em cerca de 20% a 25% por direcionar mais consumo de quilowatts diretamente para o hardware.
Operação mais sustentável1. Sistemas monofásicos usam menos água que outras soluções/tecnologias de refrigeração e eliminam os fluidos à base de fluorocarbono comumente encontrados em aplicações bifásicas, que têm um potencial adverso em relação ao aquecimento global.
É importante destacar que os sistemas monofásicos apresentam algumas vantagens únicas em relação aos bifásicos. Primeiro, há um potencial significativo de personalizar o fluido em um sistema monofásico, criando uma oportunidade de soluções que atendam às necessidades de hardwares futuros. As soluções em refrigeração por imersão monofásica também podem reduzir as emissões de carbono, afetando positivamente o consumo de energia, entre outras coisas. E há um potencial ainda maior no horizonte: Os sistemas de refrigeração por imersão podem em breve contribuir para a recaptura de calor e o reaproveitamento de energia, possibilidades que talvez um dia alimentem o próprio data center ou até comunidades próximas.
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1 A refrigeração bifásica será afetada pela regulação da EPA e pelo afastamento da 3M dos "produtos químicos eternos" de PFAS - DCD (datacenterydynamics.com)
