Industria data center este într-o continuă căutare a unor  noi soluții pentru creșterea eficienței energetice. Interesul crește, pe măsură ce metodele convenționale de alimentare sau răcire  își arată limitele în fața cerințelor de procesare aduse de tehnologiile AI, 5G wireless și IoT. Dacă în articolul precedent am abordat subiectul reactoarelor modulare, de data aceasta avem in vizor sistemele de răcire bazate pe energia geotermală.

Răcirea reprezintă peste 40% din consumul de energie electrică al unui centru de date, iar amprenta de carbon a cloud-ului a depășit încă din 2022 amprenta industriei aeronautice. Potrivit unei analize extinse realizate de MIT un singur centru de date poate consuma echivalentul energetic al 50 000 de locuințe.

Deși este o tehnologie aflată încă în etapele experimentale/de cercetare, sistemele de răcire, bazate pe energie geotermală, pentru centrele de date se bazează pe un principiu valorificat de oameni dintotdeauna pentru depozitarea la rece a alimentelor și băuturilor, în pivnițe construite sub pământ. La câțiva metri adâncime, pământul are o temperatură relativ constantă, care variază de obicei între 10-16°C, indiferent de temperatura de la suprafață. Această temperatură stabilă poate fi folosită pentru răcirea centrelor de date, transferând căldura generată de sistemele IT în sol.

Islanda este cel mai relevant exemplu de utilizare a acestui tip de energie regenerabilă pentru răcire. Răcitoarele cu absorbție, o tehnologie care utilizează apă caldă sau abur pentru a produce efecte de răcire, sunt folosite în diferite sectoare, cum ar fi hoteluri, centre de date și unități industriale. Mai mult, prin valorificarea potențialului de răcire al acestui tip de energie regenerabilă, Islanda își optimizează resursele energetice și reduce dependența de sistemele convenționale de aer condiționat, atenuând astfel impactul asupra mediului.

Cum funcționează un sistem de răcire bazat pe energie geotermală

 Tehnologia de răcire cu energie geotermală este încă în dezvoltare, informațiile sunt puține, dar câteva site-uri de specialitate ne explică principiile generale de funcționare. Într-un centru de date, răcirea geotermală presupune un sistem subteran cu conducte/țevi în buclă închisă sau deschisă, prin care circulă apă și/sau agent de răcire („coolant”, „cooling agent” sau „antifreeze”). În anumite configurații, sistemul include un rezervor subteran. Acest lichid circulă prin conducte (de obicei, din polietilenă) și preia căldura de la echipamentul centrului de date, transferând-o sub pământ, care acționează ca un disipator termic natural. Datorită masei pământului, sistemele geotermale pot gestiona surse mari de căldură cu un consum minim de energie, oferind o soluție eficientă și sustenabilă pentru răcirea centrelor de date.

În teorie, sistemele de răcire cu energie geotermală se împart în următoarele trei categorii, care funcționează astfel:

• Sisteme în buclă închisă. Această configurație este cea mai populară în industria data center și este formată dintr-o rețea de conducte îngropate în subteran, vertical sau în tranșee orizontale, prin care circulă lichidul, de obicei un amestec de apă și antigel. Pe măsură ce lichidul trece prin centrul de date, absoarbe căldura de la servere. Lichidul încălzit călătorește apoi prin conductele subterane, unde eliberează căldura în solul mai rece. Odată răcit, lichidul își reia circuitul în centrul de date, pentru a repeta procesul. Lungimea țevilor variază în funcție de temperatura, conductivitatea termică și umiditatea solului, potrivit unui brevet publicat de Google.
• Sisteme în buclă deschisă. Apa este pompată în centrul de date dintr-o sursă naturală (puț sau lac). După ce absoarbe căldura, apa încălzită este evacuată înapoi în mediu. Potrivit aceluiași brevet Google, aceste sisteme sunt cele mai simple și mai economice pentru că temperatura apei subterane este aproape constantă pe tot parcursul anului. Tot de aici aflăm că pentru astfel de configurații sunt necesari până la 11 litri de apă pe minut, pe tonă de capacitate de răcire (o tonă capacitate de răcire înseamnă cantitatea de energie termică necesară pentru a topi o tonă de gheață în decurs de 24 de ore, echivalentă cu 11.917 BTU). pentru un schimb de temperatură eficient.
• Sisteme hibride. Sistemele hibride combină răcirea geotermală cu sistemele tradiționale HVAC și sunt eficiente în special în zonele cu temperaturi extreme, unde abordarea geotermală nu poate satisface nevoile de răcire ale centrului de date pe tot parcursul anului.

Totuși, această abordare pentru exploatarea energiei geotermale vine cu unele limitări date în special de capacitatea solului sau apei de a prelua caldura degajată de centrul de date.

O abordare inversă, însă, poate aduce eficiențe notabile privind exploatarea energiei geotermale, și anume: în loc să cedăm solului căldura generată de centrul de date, folosind sisteme tehnologice complexe, putem prelua energia geotermală sub formă de caldură și să o convertim ulterior în răcire.

Aceste sisteme complexe care pot prelua caldura de la diverse surse (arderea diverselor tipuri de combustibili, sisteme solare, caldura reziduală de la facilități de producție) se numesc chillere cu absorbție  Acestea sunt folosite în mod curent în sisteme de trigenerare. Mai precis, un motor termic (de regulă pe gaz) cuplat cu un generator produce energie electrică. Al doilea produs al unui astfel de sistem este apa caldă. Al treilea produs este apa răcită (una din sursele principale de căldură este eșapamentul motorului).

Beneficiile răcirii cu energie geotermală

Răcirea geotermală are un mare potențial și poate oferi beneficii reale pentru centrele de date, combinând eficiența energetică ridicată cu avantajele ecologice și economice. Această tehnologie poate reduce costurile operaționale, minimizând în același timp impactul asupra mediului. Prin utilizarea resursei naturale a solului pentru răcire, sistemele geotermale pot contribui la scăderea amprentei de carbon și asigură o soluție de răcire fiabilă și scalabilă.

• Eficiență energetică. Sistemele de răcire geotermală implică doar consumul de energie electrică pentru pompele de circulare a lichidului, procesul de răcire în sine nu consumă energie și nu generează costuri, deoarece apa este răcită folosind doar temperatura naturală a solului. În plus, răcirea geotermală reduce sau poate chiar elimina nevoia de aer condiționat convențional, ceea ce ar permite o economie și mai mare de energie electrică.
• Tehnologie ecologică. Având o eficiență energetică foarte ridicată, răcirea geotermală contribuie la scăderea amprentei de carbon a centrelor de date. În plus, folosește o resursă naturală regenerabilă, apa, are o amprentă la sol mică, nu produce deșeuri nocive și nu necesită intervenții majore în ecosisteme.
• Costuri operaționale mici și fiabilitate. După implementare, costurile de întreținere și operare sunt foarte mici, pe termen lung, potrivit datelor disponibile până în acest moment. Temperatura constantă a solului elimină fluctuațiile mari de temperatură care ar necesita ajustări frecvente. Întreținerea este minimă pentru că sistemele geotermale au componente subterane cu foarte puțină expunere la condiții externe, concepute pentru un ciclu de viață extins, fără să necesite reparații. În plus, performanța sistemului nu depinde de condițiile meteo externe, fiind constantă.
• Energia geotermală este regenerabilă deoarece căldura este produsă în mod continuu în interiorul pământului. Această căldură provine din procese naturale, cum ar fi dezintegrarea radioactivă a mineralelor și activitatea geotermală. Căldura se regenerează constant, deci poate fi utilizată fără a se epuiza. Spre deosebire de resursele fosile, energia geotermală nu emite gaze cu efect de seră în timpul producției, ceea ce o transformă într-o opțiune ecologică. De asemenea, fiind disponibilă constant, indiferent de condițiile meteorologice, energia geotermală contribuie la stabilizarea rețelelor energetice și la reducerea dependenței de sursele tradiționale de energie.

Provocări

Din cauza forajelor și a montării conductelor, investițiile inițiale pentru un astfel de sistem de răcire sunt mai mari decât cele pentru soluțiile convenționale. În plus, sunt necesare analize și un plan care să includă și să se adapteze la starea solului. Nu toate locațiile sunt potrivite pentru sistemele geotermale, o atenție deosebită trebuie acordată zonelor urbane sau regiunilor cu teren dificil. Eficiența acestora depinde de geologia locală, compoziția solului și spațiul disponibil pentru instalare. Toți acești factori pot duce la tergiversări, costuri suplimentare și pierderi de capital. Totuși, se preconizează că aceste costuri pot fi compensate prin economiile pe termen lung, ulterioare implementării.

Deși necesitățile de întreținere a sistemului subteran sunt minime, orice defecțiune poate fi greu de remediat din cauza accesului dificil. În plus, în cazul sistemelor de răcire geotermală în buclă deschisă, este nevoie de o sursă de apă constantă și trebuie acordată o atenție deosebită impactului asupra ecosistemului local. Dacă apa caldă este eliberată în lacuri, creșterea temperaturii apei poate afecta peștii și plantele acvatice. În sistemele în buclă închisă, scurgerile ar trebui, de asemenea, luate în considerare, mai ales dacă lichidul folosit nu este apă simplă. Cantitatea mare de apă folosită este o altă provocare importantă, dat fiind că un centru de date hyperscale, care folosește sisteme de răcire tradiționale, poate consuma până la 2,1 milioane de litri pe zi și 760 de milioane de litri pe an, potrivit analiștilor Dgtl Infra.

O tehnologie încă experimentală

Iron Mountain  din Pennsylvania, SUA, este singurul caz public al unui centru de date care a adoptat tehnologia de răcire geotermală. Acesta este situat la o adâncime de 200 de metri într-o fostă mină de calcar, lângă un rezervor de apă (lac subteran) de peste 14 hectare. Prin implementarea răcirii geotermale, Iron Mountain și-a redus consumul de energie electrică cu 34%.

Dintre marii jucători de pe piața globală, Google pare cel mai interesat de această tehnologie. Dincolo de brevetul deja amintit anterior, începând din 2023, Google  folosește energie geotermală pentru alimentarea centrelor sale de date din Nevada. Un pas similar a fost făcut și de Meta în 2024. Totuși, nu există alte informații publice despre evoluția proiectelor referitoare la sistemele de răcire geotermală.

Știm că centrele de date moderne au cerințe energetice comparabile cu cele ale unor mici orașe, iar implementarea tehnologiilor emergente, precum răcirea geotermală, oferă soluții promițătoare pentru această problemă. Totuși, o provocare majoră este că multe dintre aceste tehnologii sunt încă insuficient dezvoltate. Această incertitudine îi forțează pe operatori să investească strategic, echilibrând nevoile actuale cu pregătirea pentru cerințe și soluții viitoare, neprevăzute. În acest context, flexibilitatea designului centrelor de date este esențială pentru integrarea rapidă a viitoarelor tehnologii de răcire fără a compromite eficiența.

Promitem că la ediția 2025 a DataCenter Forum vom discuta pe scena și despre sistemele de răcire geotermală.

Inteligența Artificială Generativă (GenAI) consumă mult mai multă energie decât anticipau dezvoltatorii, riscând să tensioneze rețelele energetice globale, avertiza Sam Altman, CEO-ul OpenAI, compania din spatele ChatGPT, la începutul anului, în cadrul Forumului Economic Mondial de la Davos. Această declarație este corelată cu datele companiei de cercetare Omdia, care arată că, doar în al doilea trimestru al anului 2023, Nvidia a livrat peste 300.000 de unități GPU H100 pentru aplicații AI și calcul de înaltă performanță (HPC). Totodată,  conform Google, costul total al antrenării modelului Google Gemini Ultra s-a ridicat la 191 de milioane de dolari, mare parte din sumă fiind legată de consumul de energie. Pe aceste considerente, majoritatea analiștilor consideră că în următorii ani consumul de energie electrică al centrelor de date va crește considerabil, o analiză a Goldman Sachs Research indicând un plus de 160% până în 2030.

Care este soluția pentru viitor? Sam Altman consideră că pe măsură utilizarea Inteligenței Artificiale se generalizează consumul energetic nu va mai putea fi susținute de rețelele energetice tradiționale ci doar prin noi descoperiri și investiții în fuziunea nucleară. Giganții industriei au ajuns la aceleași concluzii și investesc tot mai mult în energia nucleară și în Reactoarele Modulare Mici (în engleză, Small Modular Reactor – SMR), pe care le consideră singura soluție care poate rezolva inclusiv noile cerințe de sustenabilitate.

Ce sunt Reactoarele Modulare Mici

Reactoarele Modulare Mici (Small Modular Reactors – SMR) sunt un tip de reactor nuclear inovativ, de dimensiuni mai mici decât reactoarele nucleare tradiționale, concepute pentru a fi produse în fabrici și asamblate la fața locului. Designul modular permite producția în serie a componentelor, ceea ce poate reduce costurile și timpul de construcție. Unitățile pot fi asamblate la fața locului și integrate pentru a forma centrale nucleare de capacitate variabilă.  SMR-urile sunt proiectate cu multiple caracteristici de siguranță intrinseci, ceea ce înseamnă că sistemele de răcire și control sunt integrate în designul reactorului pentru a reduce riscul de accidente grave. Unele SMR-uri utilizează sisteme pasive de răcire, care nu necesită intervenția umană sau alimentare cu energie externă pentru a preveni supraîncălzirea în caz de avarie.

SMR-urile au o capacitate energetică maximă de până la 300 MW(e), adică aproximativ o treime din capacitatea de generare a reactoarelor nucleare tradiționale, și pot produce 7,2 milioane kWh pe zi, potrivit Agenției Internaționale pentru Energie Atomică. Reactoarele Modulare Mici pot folosi diferiți agenți de răcire (inclusiv apă ușoară, metal lichid sau sare topită) și utilizează reacțiile de fisiune nucleară pentru a genera căldură care poate fi utilizată ca atare sau pentru generarea de energie electrică. O centrală nucleară dedicată unui centru de date va fi compusă dintr-un rezervor mare din oțel inoxidabil, care va conține SMR-ul. Rezervorul va fi amplasat în pământ, la cca 15 metri adâncime, centrul de date fiind construit deasupra și în jurul acestuia, în viziunea Oklo, companie americană dezvoltatoare de SMR-uri, susținută de același Sam Altman.

Avantajele Reactoarelor Modulare Mici

• Dimensiune redusă, design modular. SMR-urile sunt mai mici, pot fi construite aproape complet în fabrică și instalate on-site, chiar și în zone nepotrivite pentru centralele nucleare mari. Amprenta mică la sol permite maximizarea utilizării terenului.
• Costuri inițiale și timp de construire reduse datorită independenței față de locația finală, spre deosebire de reactoarele de mare putere, care sunt proiectate la comandă pentru un anumit amplasament, ceea ce prelungește timpul de construire.
• Siguranță sporită. SMR-urile sunt considerate mai sigure datorită designului simplificat și caracteristicilor de siguranță pasivă (nu depind de intervenția umană, alimentare electrică sau sisteme mecanice active). Anumite SMR-uri sunt proiectate pentru a opera până la 30 de ani fără necesitatea de realimentare, ceea ce reduce accidentele cauzate în timpul transportului combustibilului nuclear.
• Numărul de SMR-uri poate fi ajustat în funcție de cerințele de energie ale centrului de date, oferind o soluție flexibilă și adaptabilă.
• Beneficii de mediu. Utilizarea SMR-urilor poate ajuta centrele de date să își atingă obiectivele de sustenabilitate, să reducă emisiile de carbon și să mențină o amprentă la sol redusă, pentru a evita taxele care penalizează practicile nesustenabile.

Provocări și dezavantaje

• Deșeurile radioactive. SMR-urile generează deșeuri nucleare care trebuie gestionate cu grijă, deoarece rămân radioactive timp de mii de ani, necesitând soluții de stocare pe termen lung. În California, compania Oklo, care susține că are un design de SMR pregătit pentru faza de producție, răspunde acestor îngrijorări. Potrivit reprezentanților Oklo, compania gestionează deșeurile prin reciclarea combustibilului nuclear , iar noile reactoare sunt concepute pentru a se auto-regla și sunt prevăzute cu sisteme de răcire autonome, evitându-se astfel riscurile de topire.
• Provocări de reglementare. Procesul de autorizare și reglementare este adesea lung și costisitor, necesitând ani de evaluări pentru a asigura siguranța și eficiența. Acest lucru poate întârzia implementarea tehnologiei pe scară largă. Îngrijorările privind potențialele accidente și impactul pe termen lung al deșeurilor radioactive pot genera opoziție și întârzieri suplimentare.
• Provocări de aprovizionare. Stabilirea unor lanțuri de aprovizionare cu uraniu și gestionarea combustibilului de uraniu puternic îmbogățit adaugă noi dificultăți.
• Costuri și planificare. Deși SMR-urile sunt mai economice decât reactoarele mari, implementarea și integrarea lor necesită planificare și investiții considerabile. Doug Parr,  om de știință în cadrul Greenpeace UK, organizație care se opune utilizării energiei nucleare, susține că estimările optimiste privind costurile sunt nerealiste iar operatorii de centre de date vor renunța la SMR-uri când vor apărea estimările de costuri revizuite, care le vor face mai puțin competitive în comparație cu sursele de energie regenerabilă.

Investiții masive sunt deja în curs

Operatorii de centre de date, și nu numai, investesc deja milioane de dolari pentru a accesa energia nucleară.

• SUA a anunțat, în 2022, investiții în valoare de 14 milioane de dolari pentru proiectarea unei centrale cu SMR în România (Doicești, Dâmbovița). Proiectul va fi finalizat în 2027-2028, iar centrala va avea 6 module, o putere instalată de 462 Mwe (ar putea alimenta 46.200 gospodării) și 193 de angajați permanenți, potrivit Europa Liberă România. Acest prim SMR din Europa va fi construit prin parteneriatul dintre NuScale Power, una dintre cele mai avansate companii din domeniu și prima care a obținut aprobarea de proiectare din partea Comisiei de Reglementare Nucleară din SUA în 2020, și Nuclearelectrica.

• Operatorul de centre de date Standard Power va folosi SMR-urile NuScale pentru a construi două centrale nucleare în Ohio și Pennsylvania, pentru a furniza aproape 2 GW de energie pentru centrele de date din apropiere până în 2029. Similar, Green Energy Partners plănuiește să utilizeze până la 6 SMR-uri pentru alimentarea a 30 de centre de date.

• Google ia în considerare semnarea unui contract de achiziție de energie electrică (PPA) cu dezvoltatori de reactoare modulare mici (SMR). Directorul global pentru energie curată al Google, Maud Texier, a comparat costurile dezvoltării/implementării tehnologiei nucleare actuale cu echivalentul costurilor pentru energie eoliană și solară în urmă cu 15 ani, sugerând că reducerea costurilor va veni, pe termen lung. Google a semnat recent un acord cu Microsoft și Nucor pentru a accelera adoptarea de tehnologii avansate de energie curată, inclusiv energie nucleară.

• Microsoft a încheiat acorduri PPA cu Helion Energy pentru a primi energie obținută prin fuziune nucleară începând cu 2028. Fuziunea nucleară, spre deosebire de fusiune, nu produce deșeuri radioactive și este considerată o tehnologie mai avansată, deși în prezent există doar în stadiu teoretic. În octombrie 2023, Microsoft a scos la concurs un post de „Manager principal de program, tehnologie nucleară”, un rol care presupune conducerea și implementarea unei strategii mondiale pentru reactoarele modulare mici (SMR) și microreactoare.

• Amazon (AWS) a cumpărat un mare centru de date în SUA, situat lângă a șasea cea mai mare centrală nucleară a țării (deținută de Talen Energy), care îi furnizează 100% din energia necesară, la un preț fix.

• Sam Altman (OpenAI) a investit 375 de milioane de dolari în Helion Energy, companie de pionierat în fuziunea nucleară. În plus, el este președintele startup-ului Oklo, dezvoltator de SMR-uri. Equinix, de exemplu, a făcut o plată în avans de 25 de milioane de dolari către Oklo pentru a achiziționa până la 500 MW de energie nucleară.

• Bill Gates, prin compania sa, TerraPower, a demarat în iunie, în Wyoming, SUA, lucrările de construire pentru un reactor nuclear pe bază de sodiu, o variantă experimentală care promite să fie de 25 de ori mai ieftină decât fisiunea nucleară tradițională. Acesta este primul proiect de reactor nuclear fără apă ușoară care intră în faza de construcție, potrivit companiei.

• Rolls-Royce (Marea Britanie) dezvoltă un SMR cu o putere de 470 MW, iar compania își propune să creeze module care pot fi fabricate și asamblate rapid în locații multiple. În prezent, instituțiile de reglementare din Regatul Unit analizează proiectul din punct de vedere al normelor de siguranță.

Statele Unite, Marea Britanie și Canada sunt printre țările cele mai avansate în dezvoltarea tehnologiei SMR. Uniunea Europeană vine din urmă, intenționând să își mărească capacitatea de energie nucleară până în 2050, prin implementarea unei flote de SMR-uri. Între timp, Rusia și China  sunt singurele state care au reactoare modulare mici deja funcționale (KLT-40S, HTR-PM), din 2019, respectiv 2023, deși performanțele energetice raportate au fost slabe, din motive încă necunoscute.

Un ultim obstacol pentru dezvoltatorii de SMR-uri rămâne standardizarea internațională a licențierii, un factor esențial pentru adoptarea la scară largă. Fără o abordare unificată la nivel global, dezvoltatorii se vor confrunta cu provocări semnificative în navigarea diferitelor reglementări naționale, ceea ce va încetini progresul și implementarea acestor tehnologii promițătoare. Prin urmare, colaborarea internațională în stabilirea unor standarde comune de licențiere este crucială pentru a facilita adoptarea Reactoarelor Modulare Mici, care promit să devină viitorul industriei data center.

Surse utilizate în articol:

• https://www.datacenterknowledge.com/next-gen-data-centers/welcome-to-the-era-of-the-nuclear-powered-data-center
• https://english.elpais.com/technology/2024-04-30/why-data-centers-want-to-have-their-own-nuclear-reactors.html#
• https://romania.europalibera.org/a/centrala-nculeara-doicesti/31917155.html
• https://www.bbc.com/news/business-68238330
• https://www.datacenters.com/news/the-data-center-industry-s-transition-to-nuclear-power
• https://www.powerelectronicsnews.com/industry-examines-nuclear-energy-to-power-data-centers-and-ai-workloads/
• https://www.lastenergy.com/blog/smrs-colocation-data-centers
• https://world-nuclear.org/information-library/nuclear-fuel-cycle/nuclear-power-reactors/small-nuclear-power-reactors

Piața europeană a centrelor de date a crescut cu aproape 20% doar în prima parte a anului 2024, în comparație cu 2023.Cererea rămâne însă la un nivel ridicat, închirierea spațiilor înainte de finalizarea contracției unui nou Centru de Date a devenit o practică obișnuită.

Totodată, aplicațiile de Inteligență Artificială necesită tot mai multă putere de calcul și determină tot mai mulți operatori să facă pasul către high-density și sisteme mai performante de răcire.

Aceste tendințe globale se reflectă în mare măsură și pe piața locală, iar operatorii apelează la inovație și tehnologie ca să le poată depăși.

Articolul de mai jos reflectă concluziile panelului dedicat operatorilor DataCenter locali, găzduit de ediția 2024 a DataCenter Forum, la care au participat: Cristina Veriotte, project manager BRD, Sorin Andone, fondator NXDATA și Martin Ford, CEO M247.

Complementar, puteți accesa înregistrarea video a panelului pe pagina de Facebook a DataCenter Forum

 Care sunt principalele provocări pentru operatorii data center din România și ce soluții au identificat pentru depășirea acestora?

1. Problemele de personal

Deficitul de personal calificat în operarea centrelor de date rămâne o provocare majoră. Companiile sunt nevoite să investească multe resurse în recrutarea talentelor inginerești dar și în formarea continuă și în testarea lor periodică prin simulări de situații critice, în scopul de a le evalua reacțiile și pentru a menține standardele operaționale și de securitate. Regimul de lucru 24/7 este o provocare în plus, fiind cu atât mai solicitant cu cât responsabilitatea funcționării unei instalații data center este foarte mare.

Care sunt soluțiile? Nu există o soluție simplă, însă deficitul de personal poate fi atenuat cu ajutorul automatizării și investiției în instrumente care să eficientizeze fluxurile de lucru specifice: monitorizare, configurare, raportare. Pe termen lung, programele de certificare și de mentorat sau parteneriatele cu diverse instituții internaționale/de învățământ pot fi aduce o atenuare. Este esențială și buna comunicare cu personalul, ideală fiind implementarea unei strategii de fidelizare pe termen lung.

2. Creșterea prețului energiei și controlul costurilor

Știm deja că centrele de date consumă cantități mari de energie, până la 3% din totalul energiei utilizate în UE. Creșterea prețurilor la energie afectează deci semnificativ costurile operaționale, forțând companiile să găsească soluții mai eficiente energetic. Cristina Veriotte, project manager BRD, mărturisea în cadrul DataCenter Forum 2024 că pentru centrul informatic al BRD costul cu energia electrică reprezintă peste 40% din buget. Reducerea cheltuielilor este deci o necesitate crucială.  Gartner prognozează că până în 2027, 75% dintre organizații vor implementa programe de sustenabilitate la nivelul infrastructurii centrelor de date, pentru a-și optimiza costurile energetice și pentru a se conforma reglementărilor politicilor verzi.

3. Conformitatea cu reglementările de mediu și de securitate

Reglementările de mediu impun centrelor de date adoptarea de practici sustenabile și investiții în tehnologii care să permită reducerea amprentei de carbon. Ca parte a legislației europene privind ESG (Environmental, Social and Governance), operatorii de centre de date vor fi obligați să raporteze performanța energetică pe baza unor cerințe clare de conformitate. Scopul final al amplului pachet de reglementare este reducerea consumului de energie la nivelul Uniunii, cu 11,7%, până în 2030. Prin Data Center Pact, EU vizează pe termen lung impunerea unui PUE de 1.4, ceea ce va fi o cerință dură pentru mulți operatori.

Pe de altă parte, Directiva NIS 2 (Network and Information Security) privind securitatea cibernetică în UE are termen de implementare data de 17 octombrie 2024. Centrele de date sunt pe lista domeniilor vizate de noua directivă. Potrivit lui Sorin Andone, managing director NXDATA, o mare parte dintre cerințele NIS 2 sunt deja acoperite de centrele de date care sunt certificate ISO 27001.

4. Impactul Inteligenței Artificiale și creșterea capacității la nivel de rack

Schneider Electric  estimează că totalul consumului de energie asociat volumelor de lucru AI va depăși 18 GW până în 2028. Ce provocări suplimentare apar pentru centrele de date?

Evoluția rapidă a Inteligenței Artificiale Generative corelată cu intensificarea utilizării serverelor GPU generează o creștere accelerată a capacității de procesare la nivel de rack. Furnizorii trebuie să facă față supraîncărcării sistemelor de răcire și sarcinilor electrice mai mari. Proiecțiile din industrie indică o creștere potențială până la 50 kW/rack, și chiar de 150-200 kW/rack pentru configurațiile extreme high density. Adaptarea infrastructurii la noile cerințe de business este obligatorie.

Soluția preferată de industrie este reproiectarea rack-urilor pentru a permite implementarea de soluții de răcire inovatoare precum Direct Liquid Cooling sau răcirea adiabatică. În opinia lui Martin Ford, CEO M247 Europe, majoritatea cerințelor AI vor fi acoperite, cel puțin în 2024, cu tehnologiile actuale, însă după depășirea a 25 kW, adaptarea infrastructurii nu va mai fi posibilă, fiind necesară mai degrabă o reproiectare completă.

5. Soluții de răcire mai eficiente

Fluctuațiile extreme de temperatură din România, de la ierni geroase la veri caniculare, reprezintă o altă provocare pentru funcționarea eficientă a centrelor de date, necesitând sisteme de climatizare capabile să gestioneze corect temperaturile într-un interval larg, de la -20 până la +50 grade Celsius. Nu trebuie să uităm că eficiența echipamentelor de răcire influențează în mod direct performanța întregului centru de date.

În mod curent, NXDATA se bazează pe răcirea adiabatică, utilizabilă chiar dacă echipamentele nu au fost inițial proiectate pentru această tehnologie. Compania a dezvoltat intern un sistem adiabatic automat, bazat pe același principiu folosit de marii producători de pe piață, adaptându-și echipamentele existente. Pe termen lung, NXDATA se pregătește să adopte și tehnologia Direct Liquid Cooling, Sorin Andone o consideră soluția optimă de răcire pentru noile tehnologii de densitate crescută.

6. Accesul la energie verde

Energia verde contribuie la reducerea amprentei de carbon, aduce economii de costuri pe termen lung prin accesul la surse de energie mai ieftine și sustenabile, și asigură conformitatea cu cerințele reglementare. În România, centrul de date al BRD este un exemplu în acest sens. Potrivit Cristinei Veriotte, BRD a instalat 400 de panouri fotovoltaice, care produc aproximativ 200 de KWh, contribuind la reducerea cu aproximativ 5% a facturii anuale de energie electrică.  În plus, centrul de date BRD utilizează exclusiv energie verde printr-un furnizor local.

Mai mult, BRD derulează un proiect în colaborare cu Tema Energy pentru optimizarea completă a centrului lor informatic. Obiectivul este ambițios: obținerea unui PUE de 1,3, până anul viitor.

Instituția bancară își propune pe termen lung și să încheie un contract de achiziție de energie regenerabilă (VPPA) cu un producător de energie verde. Acesta poate fi o soluție pentru centrele de date care au nevoie de protecție împotriva volatilității prețurilor energiei (prețul este stabilit în avans și este mai previzibil în comparație cu prețurile pieței).

7. Tehnologii de mentenanță predictivă

Tehnologiile de mentenanță predictivă permit identificarea și remedierea potențială a problemelor înainte de a deveni critice. Martin Ford (M247) consideră că cele mai utile inovații pe termen scurt se vor concentra pe utilizarea tehnologiilor de mentenanță predictivă pentru infrastructura critică și hardware. Statisticile îi dau dreptate, această abordare poate optimiza procesul de mentenanță cu aproximativ 25% și poate prelungi durata de viață a echipamentului.

În concluzie, deși Centrele de Date moderne se confruntă cu provocări importante, inovațiile tehnologice oferă soluții/perspective promițătoare. Centrele de date sunt obligate să evolueze constant, adaptându-se la noile cerințe ale industriei digitale și globale, cu accent pe eficiență, AI, securitate și sustenabilitate.  Implementarea tehnologiilor avansate nu doar că optimizează operațiunile și reduce costurile, dar asigură și adaptabilitatea la schimbările rapide din mediul IT.

Centrele de date sunt motorul actualei economii digitale, alimentând de la servicii de video-streaming și social media, până la e-commerce și Inteligență Artificială (AI). Orientarea către cognitive power este una evidentă, dacă spre exemplu, ne raportăm la revoluția ChatGPT și la declarațiile Nvidia că ar putea livra 1,5 milioane de platforme de servere AI, până în 2027. Potrivit analiștilor, platformele de serverele GPU  ar putea consuma jumătate din totalul de energie necesar centrelor de date funcționale în prezent.

Evoluția aplicațiilor AI determină Centrele de Date să investească în tehnologia de răcire Direct Liquid Cooling (DLC), care eficientizează consumul de energie. Reglementările UE (Energy Efficiency Directive) pun și presiune în aceeași direcție, deocamdată mai ales pe partea de raportare a consumului. Devin tot mai importante și cerințele investitorilor în centre de date, aceștia consideră România o alternativă mai ieftină la Europa de Vest. De exemplu, în România, costurile de operare Data Center sunt cu 15% mai mici față de Europa de Vest, potrivit datelor Knight Frank.

Am discutat împreună cu Rachid Arabi, vicepreședinte Uptime Institute pentru Europa și Marea Britanie, despre toate aceste direcții ale industriei, la cea de-a șasea ediție DataCenter Forum 2024. Arabi are o experiență de peste 20 de ani în industria Data Center și a lucrat cu multinaționale precum Schneider Electric, ajutându-le să construiască și să opereze centre de date.

Potrivit lui, tot mai mulți investitori plănuiesc să își extindă prezența pe piața Data Center din Europa de Est, ca alternativă la centrele de date deja existente în vestul Europei. Investitorii văd creșterea și potențialul țărilor est-europene și vor să ofere disponibilitate mai mare și reziliență pe tot continentul.

România, o locație cu potențial pentru investitorii Data Center

Poziționarea geografică, conectivitatea și latența, disponibilitatea/costul utilităților (mai ales energia electrică) și posibilitatea de a folosi energie verde sunt printre principalele criterii ale investitorilor Data Center. Accesul la forță de muncă calificată și ieftină face însă diferența. Pe de o parte, investitorii trebuie să găsescă o cale pentru a fi aproape de clienți, dar trebuie să se asigure și că serviciile lor sunt atractive și competitive în materie de costuri. România bifează toate aceste criterii. Rachid Arabi remarcă și faptul că România și-a dezvoltat mult infrastructura și este pregătită să găzduiască noi centre de date și să atragă investitori.

Datele Knight Frank arată că piața românească de Data Center are potențialul de a crește cu până la 8 ori față de capacitatea și amprenta actuale. București-Ilfov, care deja concentrează peste 70% din amprenta centrelor de date din țară, promite să devină un adevărat hub regional la nivel european. Din perspectiva Uptime Institute, cele mai mari atuuri ale României în această ecuație sunt: poziționarea central-europeană,  resursa umană cu experiență, dar ieftină, și potențialul mare de energie sustenabilă prin valorificarea energiei eoliane și solare. Potrivit unui studiu Deloitte , România se numără printre țările UE cu cel mai mare potențial natural pentru surse de energie regenerabilă.

Impactul AI. Direct Liquid Cooling (DLC)

La nivel global, centrele de date consumă aproximativ 3% din totalul energiei generate la nivel mondial, iar 20% din consumul total aparține centrelor de date hyperscale. Raportul anual al International Energy Agency (IEA) () arată că, până în 2026, necesarul energetic al centrelor de date s-ar putea dubla față de 2022.

Densitatea centrelor de date a crescut semnificativ de la o medie de 8-10 kW, la 50-60 kW sau chiar 100 kW. Ea se datorează adoptării la scară tot mai mare a arhitecturilor high-density și aplicațiilor de Inteligență Artificială. Acestea necesită mai multă putere, generează mai multă căldură și au nevoie de răcire mai eficientă. Direct Liquid Cooling oferă o soluție. Potrivit lui Rachid Arabi, toate aceste schimbări afectează designul și modul de operare a centrelor de date, de aceea felul în care sunt „găzduite” noile tehnologii nu trebuie să compromită reziliența și disponibilitatea acestora.

În prezent, DLC acoperă doar aproximativ 10-15% din tehnologia de răcire folosită în centrele de date, drept urmare, industria Data Center depinde încă de tehnologia de răcire tradițională. Reprezentantul Uptime a remarcat că există numeroase îngrijorări la nivel de industrie în legătură cu impactul DLC la nivel de design și operare. Cu toate acestea, Arabi are încredere că DLC va crește în viitor, însă industria va avea nevoie de o perioadă de tranziție pentru a ajunge la un consens și pentru a învăța cum funcționează, cum poate fi proiectată corespunzător și cum poate fi operată.

„Nu este vorba doar despre a instala un sistem de răcire în centrele de date, ci despre a schimba designul centrului în totalitate, despre a încorpora această tehnologie nouă în cea existentă, pentru că nu te poți baza pe DLC ca soluție unică de răcire, ci e nevoie de un ecosistem hibrid, unde se folosesc tehnologiile tradiționale împreună cu DLC, iar acest ecosistem va fi dedicat aplicațiilor de foarte mare densitate, adică cele AI”, în opinia lui Rachid Arabi.

Cât costă tehnologia DLC

Deoarece DLC elimină componente active precum ventilatorul, sistemul de răcire va deveni mai eficient, dar în ceea ce privește distribuția apei și centrala de apă rece, trebuie crescută capacitatea pentru a putea încorpora DLC. Cu toate acestea, pe termen lung costurile vor fi reduse, deoarece procesul de răcire este eficientizat. Pe de altă parte, Rachid Arabi consideră că vor fi necesare investiții în educație, în transferul de cunoștințe, pentru a-i pregăti pe operatori pentru noua tehnologie.

Alte tehnologii promițătoare

Reprezentantul Uptime a făcut și un scurt rezumat al altor noi tehnologii de impact în industria Data Center. Iau avânt soluțiile de sustenabilitate, se caută un răspuns la întrebarea „cum putem produce eficient energie din surse curate?”. Există deja și câteva răspunsuri: energia eoliană poate sprijini infrastructura Data Center, nu complet, ci parțial, pentru a atinge obiectivele de sustenabilitate. Se încearcă și refolosirea căldurii produse de hardware în alte direcții, fie că e vorba despre o fermă sau o simplă piscină.

„Tendința se concentrează pe modurile în care putem folosi majoritatea energiei pe care o producem în centrul de date, pentru a-l transforma dintr-un consumator de energie, într-un producător de energie”, a punctat Rachid Arabi.

Există noi tehnologii și pe partea de management a centrului de date, mai ales în raportarea de sustenabilitate, dar și noi soluții de software care îi pot ajuta pe operatori să raporteze consumul de energie, pentru a respecta legislația europeană.

Directiva privind eficiența energetică (EED) este o oportunitate

EED obligă centrele de date de peste 500 kW să raporteze anual consumul și modul de utilizare a energiei, cât și modul în care este refolosită căldura generată de hardware. Rachid Arabi consideră că EED ar trebui privită drept oportunitate.

„Cred că Uniunea Europeană încearcă să obțină o viziune clară asupra consumului centrelor de date. Ulterior, vor oferi o reglementare care va ajuta industria Data Center să devină mai sustenabilă. Este un standard la fel ca oricare altul, nu putem continua să irosim energie în centrele de date, trebuie să facem schimbări drastice, trebuie să vedem acea schimbare implementată zilnic, la nivel de operare și design. Este în beneficiul tuturor”, consideră Rachid Arabi.

Tranziția nu se va petrece însă peste noapte, fiind necesare strategii pe câțiva ani. Uptime Institute a lansat recent serviciul „Sustainability Assessment” pentru a-i ajuta pe operatori să abordeze mai ușor aceste provocări de sustenabilitate, prin raportare. Astfel, ei pot descoperi zonele în care trebuie să lucreze pentru a atinge aceste obiective.

De urmărit și ediția specială ZF Live realizată la Data Center Forum 2024.