La moratoria triennale imposta da Singapore sulla costruzione di nuovi data center è recentemente giunta al termine e ora la città-Stato ha l'opportunità di assumere un ruolo di primo piano nel ridefinire il concetto di data center ecologico.
I data center hanno avuto una cattiva reputazione di grandi consumatori di energia, ma questo non racconta tutta la storia. Nel 2009, un petaflop di potenza di calcolo richiedeva 24 MW e 2000 m² di spazio. Nel 2020, la stessa potenza di calcolo poteva essere ottenuta con 200 kW e otto rack. Negli ultimi 15 anni, l'efficienza dei server è migliorata di 17 volte. Allo stesso tempo, a Singapore, l'infrastruttura a supporto dell'IT è migliorata da un PUE medio di 2,1 all'attuale PUE di 1,25. Infatti, gli hyperscaler o i data center a utente singolo hanno riportato PUE compresi tra 1,13 e 1,17 a Singapore.
I data center sono una componente fondamentale dell'economia globale e la spina dorsale del mondo altamente digitalizzato in cui viviamo. Internet e il cloud, che ospita tutti i nostri dati, e-mail, foto e video, dipendono dai data center per funzionare e richiedono un'enorme quantità di energia per gestire tutto il traffico dati. Tuttavia, la rapida crescita del traffico dati non deve necessariamente comportare un aumento del consumo energetico, grazie agli sforzi volti a migliorare l'efficienza energetica nel settore e all'introduzione di data center sostenibili.
Infatti, i miglioramenti in termini di efficienza apportati a server, alimentatori, sistemi di raffreddamento e reti sono riusciti a compensare l'aumento della potenza di elaborazione, dello spazio di archiviazione e del traffico. Tra il 2010 e il 2018, la capacità dei data center è aumentata del 600%, il traffico Internet è cresciuto di diversi ordini di grandezza e la capacità di archiviazione è aumentata di 25 volte. Tuttavia, il consumo energetico dei data center è cresciuto solo del 6% nello stesso periodo, a dimostrazione dell'importanza di garantire che un numero maggiore di data center intraprenda un percorso sostenibile.
Che cos'è un data center ecologico?
Un data center sostenibile, o data center ecologico, è una struttura che utilizza tecnologie ad alta efficienza energetica per ridurre al minimo l'impatto ambientale, pur funzionando a pieno regime per ospitare infrastrutture IT e server. Queste strutture sono progettate per garantire la massima efficienza in termini di allestimenti, attrezzature, ubicazione e infrastrutture.
Sebbene i costi iniziali possano sembrare elevati, il ritorno sull'investimento a lungo termine è notevole. Le strutture ecologiche consentono di risparmiare denaro, offrono ai dipendenti un ambiente di lavoro più sano e confortevole, distinguono la vostra organizzazione dalla concorrenza e migliorano i rapporti con le comunità locali.
Alcune strategie comunemente adottate nei data center ecologici:
- Ridurre al minimo l'ingombro dell'edificio
- Materiali da costruzione a basse emissioni
- Paesaggistica sostenibile
- Riciclaggio dei rifiuti elettronici
- Generatori di riserva
- Energia alternativa
- Raffreddamento evaporativo
- Veicoli elettrici
- & Altro
Superare i limiti per data center sostenibili
Considerata la mole di dati che il mondo genera e consuma, in rapida crescita ogni anno, i fornitori di data center devono impegnarsi costantemente per ridurre al minimo la propria impronta di carbonio.
Le preoccupazioni relative all'impatto ambientale dei data center hanno spinto le autorità a concentrarsi maggiormente sulla costruzione di data center più ecologici e a dare priorità a quelli ad alta efficienza energetica. Singapore, dopo aver recentemente revocato la moratoria, ha introdotto standard rigorosi in materia di efficienza dei data center. Allo stesso modo, anche gli hyperscaler cercano costantemente di ridurre al minimo la loro impronta di carbonio: Google, ad esempio, si è prefissata l'obiettivo di alimentare interamente i propri data center con energia pulita entro il 2030. Anche Microsoft punta a diventare un'azienda a emissioni negative, a impatto positivo sull'acqua e a rifiuti zero entro il 2030.
Il settore sta cercando di superare i limiti in termini di consumo energetico e idrico, nonché di carico informatico.
Tuttavia, le difficoltà legate alla realizzazione di data center ecologici variano a seconda delle regioni e dell’accesso alle risorse. In Asia, ad esempio, è più facile raffreddare i data center nei climi temperati della Corea e del Giappone rispetto alla Singapore tropicale. Circa il 37% dell’energia totale consumata dai data center nella città-stato viene impiegata per raffreddare le apparecchiature IT. L’architettura o la topologia di raffreddamento gioca quindi un ruolo fondamentale nel determinare come ottenere miglioramenti significativi nell’efficienza energetica. Lo smaltimento del calore, tramite acqua o aria, è fattibile a Singapore, ma sarebbe meno ideale in diversi paesi asiatici, tra cui l’Indonesia e l’India, dove lo stress idrico sarà un problema a medio-lungo termine.
Singapore è un ottimo punto di partenza per analizzare in che modo i data center possano innovare nel percorso verso la sostenibilità. Sono sempre stato un sostenitore del raffreddamento ad acqua rispetto a quello ad aria, ma forse è giunto il momento di prendere in considerazione soluzioni alternative. Ciò potrebbe significare l'uso di economizzatori d'aria o il raffreddamento diretto ad aria dei data center.
Nel 2018 ho tenuto una presentazione sull'architettura di raffreddamento per un basso PUE nei climi tropicali (si vedano le figure sottostanti relative alla qualità dell'aria a Singapore in quel periodo). La qualità dell'aria a Singapore era tale da consentire l'utilizzo del raffreddamento diretto ad aria. Potrebbe essere questo il momento giusto per riconsiderare un'architettura di questo tipo?
Quando si esamina il raffreddamento ad aria, occorre tenere conto di diversi fattori, quali la capacità di controllare la temperatura, l’umidità e la polvere, nonché i contaminanti gassosi come i gas contenenti zolfo, al fine di ridurre lo scorrimento del rame o la corrosione della metallizzazione in argento nei componenti miniaturizzati a montaggio superficiale. Come si evince dai grafici riportati di seguito, la qualità dell’aria a Singapore rientra nei limiti degli standard accettabili (ad es. ANSI G1 – Contaminanti gassosi presenti nell’aria).
Fonte dei dati: Agenzia Nazionale per l'Ambiente (NEA), Singapore / Dipartimento di Statistica, Singapore
Nonostante le condizioni climatiche difficili, Singapore è un ottimo esempio di come sia possibile superare i limiti per garantire un uso più efficiente dell'energia nei data center ecologici. Le autorità di Singapore hanno stabilito che i nuovi data center costruiti debbano rispettare un PUE pari o inferiore a 1,3.
IT e software: Roadmap per la sostenibilità dei data center ecologici
Sebbene gran parte degli sforzi volti a migliorare l'efficienza si concentri sugli impianti degli edifici e sull'ottimizzazione dell'alimentazione e del raffreddamento dei data center, esistono ampi margini di miglioramento anche per quanto riguarda l'efficienza dei dispositivi IT e dei software.
Esiste una complessa interazione tra i sistemi informatici e quelli di gestione degli impianti che determina il rendimento energetico dei data center; un approccio compartimentato tra i due porta spesso a un sovradimensionamento delle risorse.
Per quanto riguarda i componenti IT, i server svolgono un ruolo fondamentale nel determinare l'efficienza energetica dei data center. Attualmente, l'aspetto più rilevante che incide sulle prestazioni energetiche dei server è il consumo di energia a carico zero del processore. Sebbene esistano tecniche per far entrare i processori in uno stato di sospensione che consente di risparmiare energia, la latenza che si verifica al risveglio dalla modalità di sospensione in momenti di elevata richiesta rappresenta una sfida che deve essere superata.
Inoltre, grazie al nostro impegno costante nell’innovazione, le infrastrutture, i componenti informatici e i software miglioreranno progressivamente in termini di efficienza energetica e prestazioni.
Come abbiamo visto, cercare di migliorare l'efficienza energetica dei data center esistenti può rivelarsi complesso a causa del modo in cui queste strutture sono state originariamente progettate. La sfida principale consiste quindi nel rendere i progetti attuali a prova di futuro, in modo da garantire la flessibilità necessaria per integrare nuove tecnologie che consentano di migliorare costantemente l'efficienza dei data center e, in ultima analisi, di realizzare data center ecologici di successo.
Per il bene della nostra società e del nostro pianeta, è una sfida che tutti noi dobbiamo raccogliere.