Proprio per questo è nata l’idea, attualmente in via di sviluppo, di sfruttare questo calore per riscaldare le abitazioni.
Secondo gli studi sino ad ora fatti, in primis si necessita la creazione di un mini data center da 40-400 processori nei centri residenziali o all’interno delle abitazioni stesse, risparmiando l’investimento per la costruzione di una struttura creata ad hoc e sfruttando il calore così generato per il riscaldamento.

Altro punto da non sottovalutare è la riduzione di emissione di anidride carbonica e una minore esigenza di condizionare le stanze destinate a ospitare i data center.
Insomma un risparmio di circa 300 euro per ogni server, che diventa un numero davvero notevole già per data center di piccole dimensioni.

Questo articolo è apparso nella e-zine Techworld. Riassume in modo chiaro ed esemplificativo le soluzioni a problemi legati all’efficienza e ai costi. Pubblichiamo nel blog una nostra traduzione, in cinque parti. Questa è la quinta, ecco la prima, la seconda, la terza e la quarta.

Furbo come una volpe, o soltanto pazzo?

Fino a qui, tutto quello che hai letto è stato fatto e si sta facendo, o si sta esplorando in fase di test. Ma perché fermarsi se c’è margine per ulteriori miglioramenti? Ecco alcune idee brillanti.

Mi prendo il merito e/o la colpa per questa idea. Perché non mettere i server dentro i vani delle turbine, e immergerli in acqua legati a cavi coassiali in fibra? Il moto dell’acqua sulla turbina produce energia, il movimento dell’acqua mantiene freddo il server. Per il massimo scambio di calore (e per evitare problemi di galleggiamento) utilizzare il raffreddamento a immersione nei liquidi per i server, vedi per esempio Computer Hardcore.

Quanto alla location, con i sistemi di produzione dell’elettricità basati sull’aria che si stanno sviluppando [cioè velivoli che generano elettricità in aria], che dire di moduli di data center volanti, che generano elettricità e sono raffreddati ad aria senza ingombrare spazio a terra? Certo, un facile bersaglio di pirati dell’aria armati di cesoie taglia-fili lunghe un metro. O anche più grandi stivate in dirigili più leggeri dell’aria?

La mia proposta preferita proviene da Perry Szarka, consulente per le soluzioni ai sistemi integrati Mcpc: “Che ne dici di una combinazione micro-birrificio e data center? L’idea sarebbe quella di far partecipare la birra al processo di raffreddamento in qualche modo visto che passa attraverso un processo di distillazione/fermentazione”.

“Il lato micro-birrificio prevederebbe un bar dove i clienti potrebbero vedere la birra scorrere nel sistema attraverso ampie vetrate e tubi trasparenti. Credo che questa sia l’ultima concezione di data center a raffreddamento liquido, almeno per gli amministratori che ho incontrato!”

Quali pratiche innovative stai vedendo in giro? O hai qualche idea in questo senso?

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Adottare componenti a risparmio energetico

Ci sono molti modi per ridurre il consumo energetico solamente sostituendo alcune componenti negli alimentatori e nei sistemi di raffreddamento.

I/O Data Center, ad esempio, “usa dei chiller a intensità variabile, torri refrigeranti e unità di trattamento dell’aria per ridurre il consumo energetico. Impiegando non più dell’energia necessaria per tenere in funzione le apparecchiature a livelli ottimali, I/O riesce ad avere data center efficienti”.

“Non devi cambiare la ventola o il motore, ma mettere un VSD (Variable Speed Drive) sul motore. Così quella che era una ventola ad una sola velocità, potrà rallentare”, spiega Dennis Symanski di EPRI. “E, riducendo del 50% la velocità di una ventola con un VSD, l’energia utilizzata si riduce a un ottavo”, avverte Symanski, “Ma bisogna fare attenzione che non si formi della condensa e che il refrigerante non si congeli per aver rallentato troppo”.

C’è poi anche un modo per aggiornare facilmente le componenti in certe infrastrutture esistenti, spiega Symanski: sostituendo gli alimentatori meno recenti con quelli di tipo nuovo, energeticamente efficienti e con certificazioni come 80PLUS e Energy Star. Qui una tabella che mostra il diverso risparmio energetico delle varie unità di alimentazione certificate 80PLUS.

“I nuovi alimentatori possono essere di diverso tipo, Bronzo, Argento, Oro e Platino, a cui corrispondono efficienze sempre maggiori”, spiega Symanski. “Sostituendo un vecchio alimentatore con uno di livello Platino si può risparmiare dal 10 al 15 per cento dell’energia. Oltretutto i costi per la parte dell’alimentazione sono ridotti”.

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Il mod pod

Da alcuni anni, un numero crescente di case produttrici offrono moduli pronti per essere installati che comprendono, oltre al processore e alle unità di storage, anche un sistema di raffreddamento integrato. Alcuni non hanno nemmeno bisogno di un proprio data center.

E non solo le case produttrici. Provider di hosting come I/O Data Center oltre a utilizzare moduli propri, li offrono direttamente ai loro clienti che potrebbero anche non avvalersi del data center I/O.

Switchare da AC a DC

L’infrastruttura IT è alimentata da corrente continua (DC), ma le utility forniscono elettricità a corrente alternata (AC).

Normalmente, “Un UPS converte la corrente alternata a 480 volt proveniente dall’utility in corrente continua, per caricare le proprie batterie, e la riconverte poi in trifase 480vAC per trasmetterla direttamente al data center. La PDU (Power Distribution Unit) per ogni rack o fila di rack, converte la corrente da 480vAC a 208vAC, questo accade normalmente nelle componenti IT quali server e unità di storage in serie. E gli alimentatori di elettricità all’interno della struttura IT convertono la corrente da 208vAC a 380vDC”, spiega Dennis Symanski, Senior Project Manager in Electric Power Research Institute, e presidente del comitato EMerge Alliance per lo standard 380vDC.

“Abbiamo mostrato demo in tutto il mondo dell’esecuzione di data center a 380 volt di corrente continua invece che 208 volt AC”, racconta Symanski.

Trasferirci in una infrastruttura a corrente continua, spiega Symanski, “ci libera di tre passaggi di conversione nel sistema elettrico, e riduce anche il carico del sistema di raffreddamento visto che viene generato meno calore”.

Calcolatrice alla mano, quant’è il risparmio? “Con la maggior parte delle nostre demo abbiamo verificato che si ottiene una riduzione del 15% dell’elettricità utilizzata per alimentare le infrastrutture IT. A questo bisogna aggiungere i risparmi dovuti a un minor uso del sistema di raffreddamento, di analoga entità probabilmente, anche se di difficile misurazione”.

Dal momento che una infrastruttura DC vuol dire: UPS DC, interruttori di circuito a DC, cavi di interconnessione a DC, etc etc, i data center hanno scarse possibilità di convertire la loro attuale configurazione AC, se non per scopo di test, dice Symanski. “Questo varrà per quando un data center sarò ampliato, aggiungendo nuove file di rack, oppure per i nuovi data center”.

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Non è solo il caldo, è l’umidità
Il clima secco non si trova per forza in luoghi freschi. Il data center di I/O Phoenix – che secondo l’azienda è uno dei più grandi al mondo – si trova in Arizona.

“Uno dei vantaggi del deserto è che è molto secco“, spiega Anthony Wanger, Presidente di I/O. “È più facile eliminare il calore in un ambiente secco, il che rende l’Arizona un luogo ideale“.

La società usa un buon numero di tecniche e tecnologie per ridurre i consumi e migliorare l’efficienza. “Stiamo facendo tutto il possibile per l’efficienza dei nostri data center”, spiega Wanger. “Separiamo l’aria fredda in entrata da quella calda in uscita. Dobbiamo tenere lontano il calore”. Al momento, non c’è modo migliore per assorbirlo che attraverso l’acqua. L’aria come liquido è meno denso e meno efficiente. Una volta scaldata, la immettiamo in un ricircolo continuo al chiuso e poi all’aperto, dove viene raffreddata. Fra l’altro accumuliamo l’energia termica. E siamo in grado di riutilizzarla di notte.

Poi, continua Wanger, “dobbiamo immettere umidità nell’aria. Il vecchio metodo comprendeva l’uso di una grossa lampada ad alogenuro metallico per far bollire l’acqua. Insomma, per umidificare, bisognava accendere una lampada a calore e trasformare l’acqua in vapore. Adesso usiamo un sistema chiamato “umidificazione a ultrasuoni”, che sfrutta un’alta frequenza prodotta elettronicamente per rompere la tensione superficiale dell’acqua, dissipando il vapore freddo nell’aria”. Questo processo si prende un cinquantesimo circa dell’energia consumata dal data center.

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Questo articolo è apparso nella e-zine Techworld. Riassume in modo chiaro ed esemplificativo le soluzioni a problemi legati all’efficienza e ai costi. Pubblichiamo nel blog una nostra traduzione, in cinque parti. Ecco la prima, in cui si tratta della location.

Molti data center usano la potenza massima messa loro a disposizione dalla rete elettrica. Altri invece devono affrontare problemi di gestione, legati al tempo occorrente per implementare nuove funzionalità o per gestire quelle esistenti. E i guadagni ottenuti tramite la virtualizzazione e il consolidamento dei server vengono spesso ridimensionati quanto più nuove fonti elettriche vengono aggiunte.

La domanda di CPU più potenti e unità di storage più capienti certo non diminuirà. Né i problemi di budget, o i costi dell’elettricità, del raffreddamento e dello spazio fisico.

Ecco uno sguardo su come fornitori, gruppi industriali ed esperti di IT e progettisti di impianti stanno affrontando queste sfide, oltre ad alcune idee secondo cui ci potrà ancora essere un po’ di azzurro nel cielo.

I data center hanno bisogno di elettricità. E di solito, a basso costo. Le infrastrutture hanno bisogno poi di essere raffreddate, poiché tutta l’energia che circola all’interno alla fine si trasforma in calore. Questo di solito richiede molta energia. Un’unità di misura per l’efficienza energetica di un data center è il PUE (Power Usage Effectiveness) che è il rapporto tra l’energia consumata in totale tra l’alimentazione della struttura, il raffreddamento, l’illuminazione, etc – e l’energia assorbita dalla struttura (vedi articoli correlati). I risultati migliori sono quelli più vicini al valore di PUE 1.0, anche se purtroppo i PUE 2.0 sono fin troppo diffusi.

“Di solito si preferisce stare in un luogo geografico fresco e secco dove l’energia costa poco, come le zone nord-occidentali del Pacifico, dei data center di Facebook in Oregon. O in luogo dal clima molto secco, dove il raffreddamento evaporativo può essere molto efficiente”, spiega Rich Fichera vice presidente e capo analista di Forrester Research.

Alcuni grandi player, ma anche le società di hosting, hanno scelto siti in cui l’energia ha un costo vantaggioso e che rispettano i criteri di raffreddamento (oltre a non essere soggette a terremoti, ad eventi naturali pericolosi, e con un costo degli immobili non eccessivo, con buona connettività di rete, e dove ci siano anche dei buoni ristoranti.)

Altri player con un elevatissimo numero di Server, dedicano  notevole attenzione all’efficienza dei data center e ad altre best practice, come appunto – dove e quando è possibile – l’uso del raffreddamento evaporativo per ridurre al minimo l’apporto dei “chiller”. Quando attivi, i chiller “possono consumare molto più di tutto l’insieme del sistema di raffreddamento”.

Il raffreddamento evaporativo certo richiede energia elettrica, ma molta meno. Una infrastruttura finlandese di Google (per saperne di più) “sfrutta l’acqua del mare per favorire un raffreddamento più economico”. Secondo l’azienda, “il data center costruito da Google usa circa la metà dell’energia di un data center comune”.

L’ubicazione suggerisce ovviamente la domanda relativa all’impianto di raffreddamento. Ebbene, non sappiamo molto, perché su questo punto la società è ancora reticente, tranne il fatto che l’impianto sarà alimentato in loco da una combinazione di pannelli solari e centrale elettrica di supporto. E in generale il data center non utilizzerà la rete elettrica tradizionale, se non come fonte straordinaria di backup. In tutto questo, il traguardo di efficienza previsto è di 0,96 PUE. Un livello sicuramente da record. Non resta ovviamente che attendere i fatti.

(Fonte)

2. E-bay ha costruito un impianto fotovoltaico a Denver, in Colorado. Una delle particolarità riguarda anche qui l’ubicazione: alta montagna, zone coperte di neve durante metà dell’anno. Eppure questi pannelli fotovoltaici di nuova generazione, anche se coperti interamente di neve, catturano la luce solare e generano energia. L’impianto copre il fabbisogno degli uffici, quindi non il carico dell’infrastruttura IT. Ma è comunque un buon risultato, se il ritorno dell’investimento è previsto in tempi così rapidi: in tre anni e mezzo il costo dell’impianto sarà riassorbito. Bisogna calcolare ovviamente il vantaggio dato dagli incentivi del governo senza i quali forse la società non avrebbe operato questa scelta.

Molto più laborioso e insolito è l’intervento sulla roccia. Sono state erose circa 700 tonnellate di materiale roccioso nell’area circostante. La superficie è stata sostituita con un rivestimento in membrana gommosa, verniciato di bianco. In tal modo si diminuisce di molto l’assorbimento di calore dovuto al terreno, aumentando la rifrazione della luce solare grazie al materiale e al colore bianco. Dopo questo intervento il data center ha visto abbassarsi dell’1,5 per cento il proprio fabbisogno di raffreddamento. Considerati i costi energetici connessi – circa il 70 per cento del totale – non è un ritorno da poco.

(Fonte)

Ma innanzitutto è interessante il caso d’eccellenza di questo data center, inaugurato nel 1998, che ora vanta un centinaio di contratti di outsourcing per clienti italiani ed esteri (tra cui il Comitato Olimpico Internazionale che ha dato in gestione al data center il sito per i giochi olimpici, www.olympic.org); e gestisce più di diecimila caselle e-mail e oltre 7mila utenti SAP.

Si estende su una superficie di 6.400 mq, di cui 2.400 sono bunker. E’ dotato di un sistema di generazione autonomo che consente una autonomia elettrica di quattro giorni (il data center di Pont Saint-Martin è tra le poche infrastrutture rimaste accese in Italia durante il grande black-out del 28 settembre 2003). L’edificio dispone di un sistema di raffreddamento free-cooling che convoglia l’aria dall’esterno all’interno della struttura, nei mesi freddi. Il calore sprigionato dal data center viene invece riutilizzato per il riscaldamento degli uffici.

E ora è stato inaugurato il nuovo impianto di geotermia, che sfrutta la bassa temperatura dell’acqua presente nella falda a 40 metri di profondità. Viene portata in superficie attraverso un pozzo e poi immessa nel sistema di raffreddamento. In questo modo Engineering prevede di abbattere i consumi energetici di circa il 30%, e nel contempo di aumentare del 20% la potenza refrigerante. Come sempre a vantaggio dell’azienda, e dell’ambiente.

Sono infrastrutture ritenute non necessarie, ammette Jeffrey Zients – Federal Chief Performance Officer – nel blog della Casa Bianca, il 20 luglio 2011. Per quale ragione?

C’è un errore di fondo, scrive, che riguarda la strategia del governo sui data center. Difatti in questi ultimi dieci anni, i dispositivi informatici in generale e in particolare i data center, sono diventati sempre più efficienti, sia dal punto di vista energetico, sia dal punto di vista dell’archiviazione dei dati. L’amministrazione americana però non ha saputo sfruttare queste innovazioni risparmiando peraltro i soldi dei contribuenti. Ma, al contrario, la politica è stata quella di costruire sempre più data center al bisogno, invece di rendere più efficienti quelli già in uso.

Risultato: la maggior parte dei data center del governo sono vecchi e inefficienti; e peraltro, in media, sfruttano solo il 27 per cento della propria potenza di calcolo. Insomma, un vero spreco di denaro nell’amministrazione pubblica (“come succede da noi”, è legittimo commentare).

La mappa di Google mostra i data center destinati alla dismissione. Già 81 sono stati spenti quest’anno. Entro il 2011 ne verranno spenti 195. I rimanenti, entro il 2012. Ma saranno 800 quelli da rimuovere per il 2015. In tutto questo lavorìo di spegnimenti e messa in efficienza delle attuali infrastrutture, il governo pensa di risparmiare circa 3 miliardi di dollari, una cifra colossale.

“Riducendo l’apporto dei data center salveremo i dollari dei contribuenti, riducendo i costi per le infrastrutture, immobiliari, e dell’energia“, così Jeffrey Zients nel blog. “Allo stesso tempo, passare ad un modello più agile da 21° secolo, rafforzerà la nostra sicurezza e la capacità di fornire i servizi a minor costo“.

I sensori serviranno per la misurazione della temperatura dei server in ingresso e in uscita, e anche del flusso d’aria che passa attraverso i sistemi. I dati rilevati saranno trasmessi poi ai tool che controllano l’aerazione e il refrigeramento dei data center. Sarà più facile quindi scoprire i punti caldi e freddi ed eseguire simulazioni, così da sapere in anticipo dove collocare il nuovo hardware per ottenere la massima efficienza di raffreddamento.

Il 3 luglio, nell’ambito di una conferenza di DatacenterDynamics, Intel con Future Facilities ha presentato i risultati dei test sul sistema CFD (Computational Fluid Dynamics) per la simulazione dei flussi d’aria. Si è visto così che i sensori integrati permettono di sapere con maggiore precisione come si muove l’aria in un data center; ed è dunque possibile prevedere con più accuratezza come i volumi del nuovo hardware influenzeranno il flusso d’aria.

“Se l’elaborazione CFD viene fatta correttamente puoi davvero avvicinarti alla fisica del data center, e puoi visualizzare il flusso d’aria, e puoi controllarlo”, ha affermato Akhil Docca, Engineering e Product Manager di Future Facilities. Il test è stato effettuato su due server rack separati dal resto del data center. Il prossimo passo sarà di provarlo su una scala più grande, sostiene Docca.

Sono studi di grande importanza, visto che l’energia utilizzata per il raffreddamento corrisponde al 40 per cento del costo di funzionamento del data center.

Certo, i sistemi di raffreddamento sono costruiti in modo tale da fornire l’apporto necessario per raffreddare efficientemente i server racks. Ma, una volta installati nuovi componenti hardware, il percorso originario dei flussi d’aria viene modificato, l’aria calda si mescola alla fredda e così il raffreddamento perde di efficienza.

Il tool CFD raccoglie i dati che riguardano la temperatura, il flusso d’aria e l’alimentazione del server e li passa al software di Intel (Node Manager), rendendoli nel frattempo disponibili ad altri strumenti di gestione.

Questo sistema non è stato ancora ultimato. Una tecnologia esistente invece che dà risultati in qualche modo paragonabili si chiama Cool safe: è un sistema di raffreddamento ad aria ideato dai laboratori di ricerca Fujitsu, flessibile e affidabile anche in contesti come, ad esempio, gli armadi rack ad alta densità. Ne abbiamo già parlato in questi articoli a proposito dei modelli di server industry standard: PRIMERGY RX300, PRIMERGY BX900 e PRIMERGY TX300.

(Fonte: Techworld)