Perspectives per a la sostenibilitat ambiental dels centres de dades globals

S'estima que el sector global dels centres de dades representa aproximadament 416 terawatts, equivalent a aproximadament el 3 per cent de tota la demanda d'energia. El sud-est asiàtic té una gran demanda i les necessitats energètiques augmenten a mesura que els països de la regió afegeixen una nova infraestructura de centres de dades.

La preocupació per l'impacte ambiental dels centres de dades ha fet que alguns països i ciutats{0}}estats imposen restriccions a la construcció de noves instal·lacions. Per exemple, Singapur va suspendre el desenvolupament de nous centres de dades el 2019. Ara que la moratòria s'ha acabat --, però els nous centres de dades només es poden construir "amb la millor-eficiència dels recursos-de la seva classe".

La pressió per millorar el rendiment ambiental dels centres de dades no només prové dels governs i els reguladors. Els operadors de centres de dades d'hiperescala com Google (Alphabet), Apple, Facebook (Meta), Amazon i Microsoft (GAFAM) busquen cada cop més millorar. L'any passat, Google Data Centers es va fixar l'objectiu d'alimentar tots els seus centres de dades al núvol amb energia lliure de carboni-les 24 hores del dia per al 2030.

Però, què suposa el pas a instal·lacions més netes i sostenibles per a equips com els generadors dièsel?

Cal tenir en compte que els generadors dels centres de dades no són grans emissors de carboni perquè s'utilitzen amb poca freqüència i només durant períodes curts de temps. No obstant això, els generadors dièsel encara prometen millorar el rendiment ambiental mitjançant l'optimització del generador, la reducció de les proves periòdiques de camp i l'addició de posttractament d'escapament i biocombustibles.

Elaborar un full de ruta per al desenvolupament sostenible

A grans trets, els centres de dades del sud-est asiàtic inclouen tres grans grups d'energia: generació d'energia al lloc-o serveis públics; sistemes d'instal·lacions, com ara refrigeració i distribució d'energia; i sistemes informàtics. Les millores en cadascuna d'aquestes àrees poden contribuir significativament a augmentar la sostenibilitat.

Els generadors pertanyen al primer grup i representen una missió-crítica-de generació d'energia al lloc, principalment a partir de dièsel, però de vegades a partir de gas natural. Els operadors de centres de dades de nivell 1 de països com Singapur, Corea del Sud i el Japó especifiquen generadors de-valoració més alta per ajudar-los a aconseguir eficiència operativa i reduir costos.

Un grup electrògen dièsel de 4 MW proporciona la major part de la potència de reserva necessària. Proporcionen una resposta altament fiable a les fallades d'energia a la xarxa de transmissió local. Els nodes de potència més grans ofereixen un alt rendiment en una petita empremta, crític quan l'espai és limitat. A més, el dièsel és comú a la majoria de regions i es pot emmagatzemar de manera segura al lloc, mentre que les reparacions i recanvis del generador són fàcils d'organitzar.

Aquest paper-crític de la missió significa que poques vegades s'invoquen, la qual cosa limita les emissions de diòxid de carboni. Dit això, els fabricants són molt conscients de la necessitat de millorar contínuament el rendiment ambiental, optimitzant així significativament els generadors.

Per exemple, els generadors Kohler estan dissenyats per complir amb tots els estàndards d'emissions rellevants al sud-est asiàtic i altres regions importants, com ara Europa i els Estats Units. Aquest compliment es pot aconseguir mitjançant un disseny de generador intern altament optimitzat i un postprocessament.

Avenços en el manteniment de generadors

Molts operadors de generadors dièsel sovint experimenten "acumulació humida" quan s'eliminen els-gasos subcombustits del sistema d'escapament, la qual cosa fa que el generador es degradi i redueixi dràsticament la seva vida útil, i també pot provocar infraccions de les normatives d'emissions . Això passa principalment quan els generadors s'executen sovint amb poca o cap càrrega perquè els generadors del centre de dades no estan dimensionats per a la potència requerida o perquè no sempre hi ha prou càrrega disponible durant el funcionament.

La manera més eficaç d'evitar una pila humida durant els entrenaments mensuals és fer funcionar el generador a la càrrega mínima recomanada. Però com que els operadors del centre de dades no volen passar a les càrregues de construcció, les pràctiques mensuals requereixen l'ús de contenidors de càrrega, que es poden utilitzar per complementar o realitzar activitats de manteniment de càrrega. Aixòbanc de càrregaLa prova serveix com a mitjà per augmentar artificialment la càrrega del generador per cremar la càrrega acumulada.

Moltes instal·lacions tenen reserves de càrrega basades en règims de manteniment creats fa molts anys. Els dissenys moderns de generadors dièsel ara utilitzen una varietat de tècniques per millorar l'eficiència operativa i reduir la bretxa entre el pistó i els anells del pistó, permetent que el combustible no cremat escapi. Combinat amb avenços com els sistemes de ferrocarril comú, aquest avenç redueix les càrregues de moviment mitjançant la inclusió de gasos de combustió i la promoció de la formació de càrregues amb forma.

Els estalvis de passar de les proves de càrrega mensuals a les proves de càrrega anuals són importants. Per exemple, un cicle de banc de càrrega de 3250 kW que funciona durant 30 minuts al mes crema aproximadament 660 galons de combustible dièsel i emet 186 lliures de contaminants per any. En comparació, el mateix exercici mensual sense-càrrega consumeix menys de 300 galons per any, la qual cosa redueix les emissions contaminants totals per lliura en un 82% anual.

Els biocombustibles renovables entren a la barreja

Una altra àrea d'avenç ambiental és l'adopció dels combustibles renovables més recents, com els olis vegetals hidrotractats (HVO), que sovint inclouen combustibles líquids parafínics basats en bio-produïts a partir de matèries primeres de granja existents, com ara olis de canola, gira-sol i soja. Es tracta d'hidrocarburs de cadena recta que estan lliures d'aromàtics, oxigen i sofre i poden proporcionar un nombre elevat de cetà.

És important destacar que HVO representa una solució d'energia renovable senzilla i eficient que és fins a un 90 per cent neutre en carboni. Són més fàcils d'emmagatzemar que el biodièsel i proporcionen una solució d'"endoll-" que es pot utilitzar en generadors dièsel convencionals.

També es pot combinar amb gasoil per facilitar la transició. Com a resultat, molts dels generadors industrials dièsel de Kohler ja són compatibles amb biocombustibles sintètics parafínics HVO.

Bateries i Piles de Combustible

Què passa amb les solucions revolucionàries--pas a pas com les bateries i les piles de combustible?

Les bateries a escala-utility basades en els avenços en la tecnologia d'ions de liti-combinada amb subministraments d'energia renovable podrien ser una solució potencial. Alguns hiperescaladors estan treballant en sistemes de bateries d'escala de megawatt-.

Curiosament, les tecnologies d'energia renovable-més-d'emmagatzematge es podrien utilitzar potencialment en aplicacions de servei de xarxa: les bateries-in situ en instal·lacions com els centres de dades es podrien utilitzar per ajudar els serveis públics a gestionar les fluctuacions de la xarxa. Els reptes dels sistemes basats en bateries-inclouen la fiabilitat, la qualitat i la rendibilitat-cost{4}}, però s'estan duent a terme activitats d'investigació i desenvolupament per superar aquestes preocupacions.

Les piles de combustible d'hidrogen també representen una tecnologia interessant com a solució d'energia de reserva respectuosa amb el medi ambient. De la mateixa manera, els operadors de centres de dades i els seus socis industrials estan implementant una prova--de pila de combustible de membrana d'intercanvi de protons que combinen hidrogen i oxigen en el procés de producció de vapor d'aigua i electricitat. En un experiment, es va utilitzar un sistema de pila de combustible de 250 quilowatts per alimentar una fila de servidors de centres de dades durant 48 hores contínues.

Els reptes per a l'hidrogen provenen de l'escalabilitat i el cost. Es calcula que es necessiten 100 tones d'hidrogen per fer funcionar 30 MW d'equips informàtics durant 48 hores. Un camió de lliurament pot transportar 2 tones d'hidrogen, de manera que una interrupció de dos-dies requeriria uns 50 enviaments d'hidrogen. Però l'hidrogen segueix sent una possibilitat emocionant, i Kohler està desenvolupant un prototip de generador d'hidrogen de 60 kW utilitzant la tecnologia de cèl·lules de combustible de membrana d'electròlits de polímer.

Els centres de dades-de propera generació situats al sud-est asiàtic hauran de ser més ecològics i sostenibles que mai. Aquest canvi podria provenir dels avenços continuats en múltiples fronts: des de noves estratègies de manteniment i l'adopció de combustibles renovables fins a l'ús de piles de combustible i bateries avançades per ajudar a garantir que els centres de dades més sostenibles esdevinguin una realitat.