Med överspänningen av anslutna enheter är strömförbrukningen helt hög. Och det går bara i en riktning - uppåt. Idag finns det cirka 4,9 miljarder anslutna enheter, enligt analytikerfirma Gartner.

Cisco förutspår 2020 att det kommer att bli 50 miljarder euro. Eftersom efterfrågan på datakraft snabbt ökar; så kommer behovet av de höga kostnaderna för el att vara drivkraften för energieffektivitet.

En av de största framtida utmaningarna är förbättringen av energieffektivitet i datacentraler

Sanningen berättas, den enda största utmaningen för att förbättra energieffektiviteten kommer ut ur datacenter. Datacentraler är hungriga efter energi: Kraftkonsumtionen för drift- och kylcentraler uppnådde 70 miljarder kWh år 2016, enligt US Department of Energy. Om fyra år kommer det numret att uppgå till 73 miljarder kWh.

Under hela Storbritannien konsumerar hela samlokaliseringssektorn 2,5 TWh år 2015. Det beräknas att globalt använder datacenter mellan tre och fem procent av världens makt.

Det är i nivå med flygindustrin. Som ett resultat behövs en strålkastare för att förbättra energieffektiviteten hos datacentraler av miljöorganisationer, statliga tillsynsmyndigheter och allmänheten.

På den ljusa sidan presenterar detta datacentraloperatörer med möjlighet att minska sina enorma höga driftkostnader där energibesparing sparar inte bara pengar, men kommer också att göra ett viktigt bidrag till att minska utsläppen av växthusgaser och klimatskydd.

I ljuset av utmaningen och möjligheterna är kostnaden och energieffektiv kylning av servrarna avgörande för att minska de extraordinära driftskostnaderna genom att förlita sig på mer mogna och adaptiva IT-lösningar som tålar ännu högre temperaturer och producerar mindre värme.

Frågan om lämpligt kylsystem

I Storbritannien uppmuntras det av framsteg inom vattenkylningsteknologi, och vad dessa framsteg betyder för datacentrets hållbarhet. I förhållande till värmeluft har vatten ökad kapacitet att absorbera värme, vilket gör det möjligt att vara det mest kostnadseffektiva och effektiva alternativet för energibesparing.

I dagens dataservermiljöer används vanligen luftkonditionerade luftkonditioneringsapparater för att skapa mekaniskt kall luft, men kan de svalna ner ett helt serverrum? Helt uppriktigt, och tyvärr, når mer än hälften av den kalla luften som produceras inte upp till hotspotsna, inklusive CPU. Det som finns kvar är enorma summor pengar som blåses in i varm luft.

Ta bara datacenterna i Green Mountain i Skandinavien där tekniker använder vatten från en närliggande fjord för att kyla sina datacenter. Lika imponerande är de från Toronto, Kanada, inklusive Cologix och Equinx, som använder vattnet till luftkonditionering på sina servrar från Lake Ontario. I dessa två respektive fall är vatten indirekt inblandat i kylprocessen.

Med hjälp av en värmeväxlare kyls luften i datacentret av det flytande kylmediet och används sedan för fri kylning av hårdvaran. Man kan kalla det “luftkylning 2,0.”

Men det är fortfarande inte tillrådligt att luftkonditionera hela rummet. Värmesänkningarna måste vara så nära som möjligt för dataservrarna för kylning för att uppnå termodynamik och effektivitet. Direkt kylning i motsats till indirekt kylning av hotspots skulle vara optimal. En lovande teknik för att uppnå detta är via varmvattenkylning.

Ytterligare fördelar med kylning med vatten kontra luft innefattar ökat flöde och konduktivitet. Till exempel har varmt vatten vid 60 grader Celsius en mycket större energisk och ekonomisk fördel att spara på grund av dess fysikaliska egenskaper där vatten, jämfört med luft, kan absorbera 3,330 gånger så mycket värme som luft och är 20 gånger mer ledande.

Genom att bringa kylmediet närmare värmekällan, desto effektivare kan potentialen användas. Och med hjälp av intelligent design kan koncentrerad kylning av de känsliga komponenterna som CPU uppnås.

På grund av den högre kylförmågan är effektdensiteterna 45 kW per serverrack möjlig med en samtidig minskning av energiförbrukningen jämfört med ett konventionellt luftkonditioneringssystem.

Ett direkt vattenkyld system kan också ge ytterligare energibesparingar om den släppta värmen ger ytterligare fördelar. På grund av de relativt höga temperaturerna i servernställen är vattenutgångstemperaturer på upp till 60 grader Celsius möjliga. Vatten vid denna temperaturnivå kan användas till exempel för varmvatten eller värmesystem i närliggande byggnader, restauranger, hotell och kontorsbyggnader.

Ytterligare besparingar genom intelligent spillvärmeutnyttjande möjlig

Med den mängd energi som konsumeras över hela världen genom att lansera Internet (IoT), Smart Homes och autonoma bilar, bland andra enheter, söker sökningen efter nya synergieffekter genom att öka energieffektiviteten med hjälp av spillvärmeanvändning för närvarande blir allt viktigare.

Fallstudier visar, enligt en ny undersökning från Borderstep Institute, att det resulterar i medelstora till mycket höga energibesparingar på grund av återanvändning av servervärme från datacenter. I Schweiz använder sig avloppsvatten en närliggande simbassäng.

I ett datacenter i Norte Dame University i Indiana används ett växthus med spillvärme, medan företag som Apple och Amazon Web Services (AWS) ger värme till bostäder nära sina datacenter i Skandinavien.

Men två problem kvarstår fortfarande. Om spillvärmen har en mycket låg temperaturutgång, mindre än 60 grader Celsius, kan vattnet inte återanvändas för att kyla intilliggande byggnader. För att återanvända värmen måste vattnet vara minst 60 grader Celsius för varmvattenberedning. För det andra kan värme inte transporteras långt bort.

Datacenterets spillvärme är endast tillgänglig för användning i applikationer som ligger nära den plats där den produceras. Att flytta värme över långa avstånd kan leda till höga värmeförluster och låga temperaturer för värme för konsumenterna.

Sammanfattningsvis

Med den betydande ökningen av efterfrågan på datakraft och därmed höga elkostnader är innovativa gröna koncept kritiska för datacenter.

I en studie som släppts av marknadsundersökningsföretag Technavio växer möjligheterna att skapa datacenter grönt med en årlig tillväxt på fjorton procent. Oavsett om man använder direktvattenkylning eller andra framsteg måste ytterligare åtgärder vidtas för att minska energiförbrukningen.

  • Dr. Jens Struckmeier är grundaren och CTO of Cloud & Heat Technologies
  • Kolla in de bästa dedikerade servrarna