In che modo i data center possono ridurre il consumo di acqua e migliorare l'efficienza?

Richard Pallardy | 27 luglio 2023

Quando la maggior parte delle persone pensa all’informatica, l’acqua potrebbe essere lontana dalla loro mente. Questa risorsa, tuttavia, è fondamentale per i sistemi di raffreddamento della maggior parte dei grandi data center, su cui fa sempre più affidamento l’infrastruttura digitale mondiale.

Attraverso una serie di meccanismi, l’acqua assorbe l’energia termica emessa dai server, mantenendone stabile la temperatura e consentendo loro di funzionare senza interruzioni.

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Tuttavia, la nostra dipendenza dall’acqua per raffreddare i congegni che alimentano l’era digitale sta creando nuovi problemi, soprattutto nelle regioni aride gravemente colpite dalla scarsità d’acqua.

I data center utilizzano enormi quantità di acqua per mantenere freschi i server, impiegando numerosi metodi diversi.

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"L'elevato consumo di acqua nei data center è dovuto principalmente ai sistemi di raffreddamento che impediscono l'accumulo di calore dai server dati", afferma Ian Clatworthy, direttore del marketing dei prodotti per piattaforme dati presso Hitachi Vantara. “I sistemi di raffreddamento come i refrigeratori, le torri di raffreddamento e i condizionatori d’aria fanno affidamento sull’acqua per mantenere la temperatura ottimale delle apparecchiature, con un conseguente notevole consumo di acqua”.

La quantità esatta che utilizzano rimane oscura, in gran parte a causa della mancanza di trasparenza da parte dei principali fornitori. Anche così è difficile accertare misurazioni esatte perché l'acqua viene utilizzata sia per raffreddare le macchine sia per generare l'elettricità che le alimenta.

La produzione di elettricità può utilizzare fino a quattro volte la quantità di acqua utilizzata nel raffreddamento diretto. I data center rappresentano quasi il 2% del consumo totale di elettricità negli Stati Uniti. Sebbene circa il 40% dei dati sia archiviato su piccoli server interni, sempre più spesso i dati vengono esternalizzati per massicce operazioni fuori sede.

Una ricerca dell'Uptime Institute suggerisce fino a 6,75 milioni di litri d'acqua all'anno in un unico grande data center. Un documento del 2021 stima una media di circa 150.000 galloni. Fino al 57% può provenire da fonti di acqua potabile, cosa insolita per l'uso industriale.

“Sfortunatamente, questa pratica può mettere a dura prova le risorse idriche locali, in particolare nelle aree soggette a siccità”, afferma la scienziata e scrittrice Kat Campbell. “Inoltre, l’acqua utilizzata nei sistemi di raffreddamento spesso finisce come acque reflue, il che può rappresentare un ulteriore problema ambientale”.

Gran parte del problema dell’utilizzo dell’acqua è attribuibile a sistemi di raffreddamento inefficienti, in particolare alle torri di raffreddamento. Le torri di raffreddamento spruzzano l'aria calda generata dai server con acqua o fanno passare l'aria su supporti bagnati. L'energia termica viene rimossa dall'aria attraverso il contatto con l'acqua e l'aria più fredda viene quindi rimessa in circolo. Notevoli quantità di acqua vengono perse attraverso l'evaporazione. Molti di questi sistemi utilizzano anche dispositivi di raffreddamento – refrigeratori – per abbassare anche la temperatura dell’aria. Poiché l’acqua può generare agenti patogeni, deve essere trattata con sostanze chimiche tossiche, che possono essere rilasciate insieme al vapore acqueo.

Il raffreddamento adiabatico utilizza principi simili ma entra in azione solo quando la temperatura ambiente lo richiede. Sebbene questi sistemi possano richiedere meno acqua, richiedono anche più energia per funzionare.

"L'acqua consumata dipende da molte variabili, tra cui il setpoint dell'aria di fornitura IT, gli intervalli di temperatura e umidità ambientale per la posizione geografica e il tipo di sistema di raffreddamento utilizzato", afferma Stuart Lawrence, vicepresidente per l'innovazione e la sostenibilità dei prodotti di Stream Centri dati. “Non tutti i sistemi che utilizzano l’acqua per raffreddare ne consumano molta: alcuni utilizzano proporzioni più elevate di energia elettrica combinate con più apparecchiature per respingere il calore utilizzando solo aria e senza acqua. Alcuni utilizzano il raffreddamento evaporativo solo nei mesi estivi di punta e, a seconda della posizione, ciò potrebbe richiedere solo una piccola quantità di acqua per un paio d’ore al giorno”.

Tuttavia, secondo una ricerca del 2021 condotta da Virginia Tech e Lawrence Berkeley National Lab, fino a un quinto dei data center negli Stati Uniti attingono a bacini idrografici che sono già “moderatamente o fortemente” stressati dall’acqua.