La moratoria de tres años de Singapur sobre la construcción de nuevos centros de datos ha llegado a su fin recientemente, y la ciudad-estado tiene ahora la oportunidad de liderar la reimaginación de lo que podría ser un centro de datos ecológico.
En los últimos tiempos, los centros de datos han tenido mala fama como devoradores de energía, pero eso no lo dice todo. En 2009, un petaflop de cálculo requería 24 MW y 2.000 m² de espacio. En 2020, el equivalente podría realizarse con 200 kW y ocho bastidores. En los últimos 15 años, la eficiencia de los servidores se ha multiplicado por 17. Al mismo tiempo, en Singapur, la infraestructura que soporta las TI ha mejorado desde una PUE media de 2,1 hasta la PUE actual de 1,25. De hecho, los hiperescaladores o centros de datos de usuario único han registrado PUE de 1,13 a 1,17 en Singapur.
Los centros de datos son un componente vital de la economía mundial y la espina dorsal del mundo altamente digitalizado en el que vivimos. Internet y la nube, que almacena todos nuestros datos, correos electrónicos, fotos y vídeos, dependen de los centros de datos para existir, lo que requiere una enorme cantidad de energía para soportar todo el tráfico de datos. Sin embargo, el rápido crecimiento del tráfico de datos no tiene por qué traducirse necesariamente en un aumento de la utilización de la energía, gracias a los esfuerzos por introducir una mayor eficiencia energética en el sector.
De hecho, las eficiencias introducidas en servidores, fuentes de alimentación, refrigeración y redes han conseguido compensar las mayores tasas de procesamiento, almacenamiento y tráfico. Entre 2010 y 2018, la capacidad de los centros de datos aumentó un 600%, el tráfico de Internet creció en órdenes de magnitud y la capacidad de almacenamiento se multiplicó por 25. Pero el uso de energía de los centros de datos solo creció un 6 % en el mismo periodo, lo que apunta al valor de garantizar que más centros de datos emprendan un camino sostenible.
Los límites de los centros de distribución más ecológicos
Pero con la cantidad de datos que el mundo genera y consume, que crece rápidamente cada año, los proveedores de centros de datos deben esforzarse continuamente por minimizar nuestra huella de carbono.
La preocupación por el impacto ambiental de los centros de datos ha llevado a las autoridades a prestar más atención a la construcción de centros de datos más ecológicos. Singapur, que ha levantado recientemente su moratoria, ha introducido normas estrictas sobre la eficiencia de los centros de datos. Del mismo modo, los hiperescaladores también buscan constantemente minimizar su huella de carbono, y Google se ha fijado el objetivo de utilizar energía limpia para alimentar completamente sus centros de datos en 2030. Microsoft también quiere convertirse en una empresa con emisiones de carbono negativas, agua positiva y cero residuos para 2030.
El sector se esfuerza por superar los límites del consumo de energía y agua, así como de las cargas informáticas.
Pero el reto de que los centros de datos sean ecológicos varía según las regiones y el acceso a los recursos. En Asia, por ejemplo, es más fácil mantener fríos los centros de datos en los climas templados de Corea y Japón que en el tropical Singapur. Aproximadamente el 37% de la energía total consumida por los centros de datos de la ciudad-estado se utiliza para refrigerar los equipos informáticos. La arquitectura/topología de la refrigeración desempeña entonces un papel importante a la hora de determinar cómo conseguir mejoras significativas en la eficiencia energética. El rechazo del calor, por agua o aire, es factible en Singapur, pero sería menos ideal en varios países asiáticos, como Indonesia e India, donde la escasez de agua será un problema a medio y largo plazo.
Singapur es un buen punto de partida para analizar cómo pueden innovar los centros de datos en el camino hacia la sostenibilidad. Siempre he sido partidario del agua frente al aire, pero podría ser el momento de buscar medios alternativos. Podría significar el uso de economizadores de aire o aire directo para refrigerar los centros de datos.
En 2018 hice una presentación sobre Arquitectura de refrigeración para un bajo PUE en climas tropicales (consulte las cifras a continuación para conocer la calidad del aire en Singapur entonces). La calidad del aire en Singapur era tal que se podía utilizar la refrigeración directa por aire. Podría ser este el momento de volver a considerar una arquitectura de este tipo?
Hay varios factores que deben tenerse en cuenta al considerar la refrigeración por aire, como la capacidad de controlar la temperatura, la humedad, el polvo y los contaminantes gaseosos, como los gases que contienen azufre para reducir la fluencia del cobre o la corrosión de la metalización de la plata en los componentes en miniatura montados en superficie. Si se fijan en los gráficos siguientes, la calidad del aire en Singapur entra dentro de los estándares aceptables. Ej. (ANSI G1 Contaminantes gaseosos del aire)
Fuente de datos: Agencia Nacional de Medio Ambiente (NEA), Singapur / Departamento de Estadística, Singapur
A pesar de su difícil clima, Singapur es un buen ejemplo de cómo se pueden ampliar los límites para garantizar un uso más eficiente de la energía en los centros de datos. Las autoridades de Singapur han ordenado que los nuevos centros de datos que se construyan deben cumplir un PUE de 1,3 o menos.
Hoja de ruta hacia la sostenibilidad
Aunque gran parte del esfuerzo por aumentar la eficiencia se ha centrado en los sistemas de las instalaciones y en mejorar la eficiencia de la alimentación y refrigeración de los centros de datos, también hay mucho margen para mejorar la eficiencia de los dispositivos y programas informáticos.
Existe una compleja interacción entre los sistemas informáticos y los sistemas de las instalaciones que determinan el rendimiento energético de los centros de datos.
En términos de componentes informáticos, los servidores desempeñan un papel clave a la hora de determinar la eficiencia energética de los centros de datos. En la actualidad, el problema más importante que afecta al rendimiento energético de los servidores es la potencia utilizada cuando la utilización de los procesadores es nula. Aunque existen técnicas para que los procesadores pasen a un estado de reposo que ahorre energía, la latencia que se produce al despertar de un modo de reposo en un momento de alta demanda es un reto que hay que superar.
Además, a medida que sigamos innovando, las instalaciones, los componentes informáticos y el software mejorarán constantemente en eficiencia energética y rendimiento.
Como hemos visto, intentar mejorar la eficiencia energética de los centros de datos heredados puede resultar difícil debido a la forma en que estas instalaciones se diseñaron originalmente. El gran reto es, por tanto, preparar los diseños actuales para el futuro, de modo que permitan integrar nuevas tecnologías que mejoren continuamente la eficiencia de los centros de datos.
Por el bien de nuestra sociedad y del planeta, es un reto que todos debemos asumir.
