A 41 gradi quasi tutta la superficie terrestre potrebbe alimentare i data center senza chiller tutto l’anno

Perché i data center consumano così tanta elettricità

I data center sono voraci di elettricità perché svolgono due compiti in simultanea: far funzionare computer che non dormono mai e impedire loro di surriscaldarsi. Il primo è evidente. Il secondo è meno visibile, ma incide comunque molto sulla bolletta. In una sala convenzionale impostata intorno ai 22 °C, l’aria va raffreddata da macchine chiamate chiller ogni volta che le condizioni esterne non offrono aria sufficientemente fredda a costo zero. Questi chiller assorbono energia anche quando i server stessi restano invariati.

Un calcolo globale, basato su registrazioni meteorologiche mondiali e misurazioni delle prestazioni dei server, ha quantificato questo costo nascosto. Ha confrontato l’energia di raffreddamento necessaria in una sala tipica a 22 °C con quella che sarebbe richiesta se lo spazio funzionasse a 41 °C. Il calcolo definisce questa impostazione più calda come temperatura globale di raffrescamento gratuito. A quel livello, quasi tutta la superficie terrestre potrebbe affidarsi all’aria esterna per il raffreddamento durante tutto l’anno. Rispetto a una sala tipica attuale a 22 °C, ha riscontrato risparmi fino al 56 percento nell’energia di raffreddamento.

Questo non significa che ogni data center possa semplicemente spegnere i propri chiller domani. La proposta si rivolge alla parte della bolletta relativa al raffreddamento, dove meteo, temperatura della sala e progettazione delle attrezzature interagiscono tutte insieme. Indica una ragione per cui la domanda di energia continua a crescere: gran parte di essa viene spesa per spostare il calore fuori da edifici che potrebbero talvolta essere mantenuti abbastanza caldi da permettere alla natura di svolgere quel lavoro.

Cosa accade se le sale server lavorano a 41 gradi

Le sale server vengono solitamente mantenute intorno ai 22 gradi, ma alzare la temperatura può cambiare radicalmente i conti del raffreddamento. Un modello costruito su dati meteorologici globali e misurazioni delle prestazioni dei server individua nei 41 gradi una soglia cruciale: a quella temperatura ambientale, quasi tutta la superficie terrestre potrebbe sfruttare l’aria esterna per dissipare il calore durante tutto l’anno. È questo il significato dell’espressione «temperatura globale di raffreddamento gratuito». In pratica, significa che i chiller, le macchine che estraggono il calore tramite refrigerazione meccanica, potrebbero non essere più necessari nella maggior parte dei luoghi. Per molti siti, il risparmio potenziale rispetto a una sala tipica mantenuta a 22 gradi è considerevole: operare a 41 gradi potrebbe ridurre l’energia assorbita dal raffreddamento fino al 56 percento. Si tratta di un limite superiore, non di una promessa che ogni sito risparmierà esattamente quella quota. Il risultato dipende dalle condizioni meteorologiche locali, dalla progettazione dell’edificio e da come i server reagiscono al calore. La posta in gioco è alta perché il raffreddamento rappresenta uno dei principali consumi energetici dei data center sulla rete elettrica: se le sale possono restare sufficientemente calde da lasciare che l’aria esterna faccia il lavoro, la necessità di refrigerazione meccanica cala drasticamente. Questo non implica, tuttavia, che ogni sala server debba essere impostata a 41 gradi senza precauzioni. La stessa analisi esamina anche il comportamento dei server in quelle condizioni e fissa obiettivi per le apparecchiature in grado di sopportare tale calore. Il punto chiave è semplice: sale più calde possono trasformare il raffreddamento da costo energetico a vantaggio stagionale.

Il prezzo da pagare per un’aria più fredda: i server surriscaldati

Un’analisi globale dei dati meteorologici e delle prestazioni dei server mostra che ambienti più caldi riducono drasticamente l’utilizzo dei chiller. Il risparmio deriva dal raffreddamento gratuito, che sfrutta l’aria esterna al posto della refrigerazione meccanica. A una temperatura tipica di 22 gradi Celsius, molti siti necessitano ancora dei chiller per parte dell’anno. Portando la sala a 41 gradi, la cosiddetta «temperatura globale di raffrescamento gratuito», quasi tutta la superficie terrestre può utilizzare il raffreddamento gratuito tutto l’anno. In questo caso, l’energia per il raffreddamento potrebbe diminuire fino al 56 percento rispetto al funzionamento a 22 gradi. Questo valore è un limite massimo, non una garanzia per ogni edificio. Il guadagno dipende dal clima, dall’età delle apparecchiature e da quanto i server stessi modificano la loro potenza assorbita. Ambienti più caldi si sono accompagnati a una maggiore potenza dei server, quindi parte dell’energia risparmiata sui chiller torna ai rack. Il beneficio netto emerge quando la domanda di raffreddamento diminuisce più del carico dei server aumenta. Questo equilibrio spiega gli obiettivi per i server ideali e consigliabili, che dovrebbero mantenere le prestazioni stabili nel caldo. Queste macchine non dovrebbero richiedere molta elettricità in più al crescere delle temperature. Una sala più fresca protegge i componenti, ma consuma anche energia per rimuovere il calore da uno spazio ristretto. Una sala più calda sposta l’onere sulle apparecchiature, tuttavia l’aria esterna può svolgere la maggior parte del lavoro. Il compromesso riguarda quindi quale lato risparmia più potenza nel corso di un anno.

Sale più calde: una strategia globale per il raffreddamento

Il risultato centrale si può enunciare senza strumenti particolari: se le sale server vengono mantenute a 41 gradi Celsius anziché ai consueti 22, la maggior parte delle aree terrestri del pianeta potrebbe affidarsi interamente all’aria esterna per il raffreddamento durante tutto l’anno. Un confronto basato su registrazioni meteorologiche globali e dati sulle prestazioni dei server quantifica questa possibilità: il risparmio energetico nel raffreddamento potrebbe raggiungere fino al 56 percento rispetto alle sale più fredde di oggi.

L’opportunità sta nel fatto che il maggiore risparmio non deriva da una macchina ingegnosa, ma dal cambiamento della temperatura target stessa. I data center possono smettere di considerare il calore come uno scarto e iniziare a progettare tenendolo in conto: usare l’aria esterna quando il clima lo consente e ridurre la dipendenza dai chiller, che consumano energia di per sé. La stessa logica orienta verso server costruiti per sale più calde, con obiettivi prestazionali che rendono l’operazione ad alta temperatura pratica anziché eccezionale.

L’ostacolo è che il risparmio non è automatico. Un’aria più calda può aumentare la potenza assorbita dai server, quindi un data center deve ottenere di più dal risparmio sul raffreddamento rispetto a ciò che perde con hardware meno efficiente. Questo compromesso varia in base alla posizione, al carico di lavoro e all’età delle apparecchiature: la media globale nasconde le decisioni locali. La strada da percorrere è dunque sia tecnica che commerciale: una migliore progettazione termica, standard prestazionali più chiari e incentivi che premiano l’uso totale dell’energia anziché solo l’aria fredda.

Se una sala può essere calda senza far fallire i suoi macchinari, la domanda successiva non è se i data center debbano funzionare a temperature più elevate, ma con quale rapidità il settore accetterà il calore come parte della soluzione.