I consumi energetici legati al funzionamento dei data center sono una delle problematiche più gravi legate queste strutture complesse di immagazzinamento di dati. Da un punto di vista del funzionamento possono essere visti come dei veri e propri dispositivi di trasformazione dell’energia. Consumano energia, la trasformano in dati e lavoro e rigettano il 98% dell’elettricità sotto forma di calore di scarto.
Insomma, funzionano in modo quasi opposto rispetto all’eolico o all’idroelettrico, che trasformano l'energia cinetica dei fluidi in movimento in energia elettrica pulita, a buon mercato e facilmente trasportabile. Ma forse i data center non dovrebbero essere considerati l’esatto contrario degli impianti di generazione, perché la trasformazione dell’energia non è di per sé una cosa negativa. Il noto progettista William McDonough, autore del best seller Cradle-to-Cradle insegna alle aziende a pensare in modo diverso con l’obiettivo non solo di ridurre i consumi ma anche di riutilizzarli. Questo punto di partenza può essere adottato fin dall’inizio, ovvero nelle fasi di progettazione di un data center, creando una sorta di sistema chiuso dove il data center contribuisce alla donazione di energia e calore all’interno di un quartiere, di un’area più o meno vasta.
Calore di scarto riutilizzato per gli edifici adiacenti
Questa non è chiaramente un’idea nuova. Ci sono ormai numerosi esempi di data center che cooperano con le aziende della zona adiacente per trasformare il calore di scarto in energia utilizzabile. La IBM in Svizzera sfrutta il calore dei data center per riscaldare una piscina locale. In Finlandia i data center di Yandex e Academica condividono il calore con i residenti, sostituendo l'energia termica utilizzata da 500-1000 case con il calore di scarto dei data center che altrimenti sarebbe finito in atmosfera. Uno dei casi più eclatanti è il mega progetto avviato da Amazon, che ha realizzato un innovativo sistema di scambio termico prevede l’utilizzo del calore generato dal data center del Westin Building, un grattacielo di 34 piani, per riscaldare l’adiacente campus Denny Triangle, nuova sede del colosso dell’e-commerce.
I problemi del riutilizzo del calore di scarto
Eppure, scrive il giornalista Mark Monroe sulle pagine del portale specializzato www.datacenterknowledge.com, ci sono due grandi problemi con il riutilizzo del calore di scarto: le temperature eccessivamente basse e la difficoltà nel trasportare il calore. Molte delle applicazioni per il riutilizzo del calore hanno finora riutilizzato il calore a basso grado in applicazioni fisicamente vicine al data center. Una scelta ragionevole se pensiamo che le temperature di ritorno si attestano generalmente sui 28-35° e che trasportare il calore non è così semplice. Lo spostamento di energia termica richiede spesso delle condotte e delle tubature altamente isolate, perché non bastano i classici cavi elettrici. L’esecuzione di un buon impianto può costare fino a 1800 dollari per metro.
Le soluzioni: pompe di calore
Per affrontare il problema della bassa temperatura, alcuni operatori di data center hanno iniziato a utilizzare le pompe di calore per aumentare la temperatura del calore residuo, rendendo l'energia termica maggiormente conveniente. Il calore di scarico proveniente dalle pompe di calore a temperature in un intervallo fra 55 a 70°C può essere trasferito ad un mezzo liquido per facilitare il trasporto e può essere utilizzato nel teleriscaldamento, nelle lavanderie commerciali, in alcuni processi industriali, e molto altro ancora. Ci sono anche pompe di calore ad alta (HT) e molto alta (HT) temperatura (HT), in grado di trasformare i dati dei data center in calore fino a 140 ° C.
Le pompe di calore adatte per questo tipo di lavoro sono altamente efficienti, con un coefficiente di prestazione (COP) che va da 3,0 a 6,0. E l'energia utilizzata dalle pompe di calore viene aggiunta al flusso di energia che si muove fino all’utilizzatore, come mostra il grafico a sinistra.
Se un data center utilizza pompe di calore con un COP di 5,0, considerando un costo dell’energia di 0,10 dollari per kWh, l'energia può essere spostato ad altissime temperature con un costo minimo di 0,0083 dollari per kWh. Il calore di scarto potrebbe essere una fonte di reddito per il data center.
Se un grande data center da 1.2 MW, come il Con Edison di New York, vendesse il suo calore di scarto, potrebbe guadagnarne circa 300mila euro all’anno.
Soluzione n.2: combinare il data center alle centrali elettriche
Ma c’è anche un’altra possibilità per riutilizzare in modo efficienza il calore di scarto dei data center- continua Monroe- combinandoli con le centrali elettriche. Realizzare data center in prossimità di centrali esistenti potrebbe essere utile in diversi modi. Negli Stati Uniti, ad esempio, le perdite di trasmissione del 8-10% sono molto frequenti. Posizionare un data center nelle vicinanze eliminerebbe le perdite della rete e di conseguenza anche i costi legati al trasporto di grandi quantitativi di energia.
Poi, i data center producono elettroni ‘stupidi’, che devono essere trattati e trasformati in elettroni ‘smart’ utili alla schermata di aggiornamento delle pagine web, a un output grafico, allo streaming musicale e via dicendo. Perché trasportare questi elettroni fino al data center?
L’elenco potrebbe proseguire di molto. Il concetto- conclude il giornalista- è che ci sono possibilità per il riutilizzo del calore di scarto senza produrre ulteriori sprechi energetici e di denaro e anche per rendere maggiormente efficienti i processi.
