Repasamos algunas técnicas que hoy en día se utilizan en centros de datos sostenibles para ahorrar energía y refrigerar los servidores de una manera óptima.
Hace un par de meses, cuando hablamos de los primeros centros de datos y algunos servidores históricos, comentamos que el ENIAC (1946), en funcionamiento, era capaz de elevar la temperatura de la sala en la que se encontraba hasta alcanzar unos insoportables 50 grados. Si accedemos a un centro de datos de hoy en día, la temperatura que encontraremos es mucho menor y el ambiente se encuentra controlado para garantizar unas condiciones ambientales óptimas para el funcionamiento de los servidores que allí se alojan.
Cuando uno entra a un centro de datos por primera vez, el frío y el ruido son, quizás, dos de los aspectos que más llaman la atención; dos factores que están relacionados entre sí porque gran parte del ruido es producido por los sistemas de ventilación de los servidores. Al igual que un smartphone o un ordenador personal, un servidor se calienta cuando está en funcionamiento y cuanto mayor es su actividad o carga, la potencia consumida aumentará y también la energía disipada en forma de calor.
Si no refrigerásemos los servidores y solamente dependiésemos de sus sistemas de inyección y extracción de aire, estos se terminarían averiando y, seguramente, algún que otro componente se quemaría por el calor producido. Por tanto, como nos podemos imaginar, garantizar las condiciones óptimas de funcionamiento de un servidor es una tarea crítica que requiere de grandes inversiones en sistemas de refrigeración y que, con el tiempo, ha evolucionado mucho y nos ha abierto las puertas de una nueva generación de centros de datos sostenibles.
Pasillos fríos y pasillos calientes
Aunque sea una descripción muy simplista, cuando entramos en un centro de datos podremos observar pasillos con racks que contienen servidores y otros pasillos formados por las traseras de estos armarios. En los pasillos que se forman con la delantera de estos armarios, normalmente, hace frío puesto que el aire frío entra a los servidores por su frontal y, por tanto, los pasillos formados por las traseras de los armarios están calientes (porque por ahí sale el aire caliente de los servidores).
El control de los pasillos fríos y los pasillos clientes es fundamental para garantizar que nuestro centro de datos funciona adecuadamente y la tarea es mucho más compleja que inyectar aire frío y extraer aire caliente. Nos encontramos ante un reto y un gran problema de ingeniería porque, en el entorno actual, es fundamental minimizar los costes de operación y, como nos podemos imaginar, mantener las condiciones ambientales de un centro de datos tiene un gran peso dentro de los costes operacionales de cualquier data center.
Para que nos hagamos una idea de lo que estamos hablando, el 2% de la emisiones de dióxido de carbono que se generan a nivel mundial, están vinculadas al sector de la tecnología, un sector que es capaz de consumir alrededor del 1% de la energía eléctrica mundial. Con este contexto, y teniendo en cuenta que nuestras necesidades de computación aumentan exponencialmente, se hace necesario buscar fuentes alternativas de energía (apostando por las energías renovables) y optimizar la refrigeración apostando por soluciones mucho más innovadoras que los sistemas de aire convencionales.
Más allá del aire acondicionado
La búsqueda de la eficiencia y el ahorro energético ha abierto muchas líneas de investigación que tienen como objetivo hacer los centros de datos mucho más verdes y, sobre todo, sostenibles. Se han desarrollado sistemas de aire acondicionado eficiente que son capaces de ahorrar alrededor de un 90% de la energía eléctrica necesaria para su funcionamiento: un sustancial ahorro que permitiría reducir la huella de carbono de la industria tecnológica y, por tanto, del cloud computing.
La arquitectura de los centros de datos es otra de las líneas de trabajo que muchas empresas del sector han seguido para hacer sus data centers mucho más eficientes. Uno de los ejemplos más conocidos es el de Yahoo! y sus «gallineros», una arquitectura que la compañía ha adoptado en sus data centers de Nueva York y de Suiza y que, según la empresa, les permitía ahorrar alrededor de un 40% de energía y destinar, únicamente, un 1% de la energía total consumida a la climatización.
Agua y aceite
Además del desarrollo de nuevos sistemas de aire o los cambios en la arquitectura de los edificios para optimizar las necesidades de climatización, hoy en día se están explorando otras vías para conseguir el ambiente óptimo en centros de datos.
La refrigeración con agua es uno de los sistemas más populares entre las empresas del sector tecnológico. El agua se utiliza hoy en día como sistema de refrigeración dentro de los servidores, sistemas que en cierta medida nos pueden recordar al radiador de un automóvil y que se utilizan, por ejemplo, para enfriar supercomputadores.
La refrigeración por agua también se usa como sustituto, o como complemento, de la refrigeración por aire de un centro de datos. Google, por ejemplo, adquirió las instalaciones de una antigua fábrica de papel y reutilizó su sistema de tuberías para construir un centro de datos que se enfría usando el agua de un río que pasa justo al lado de las instalaciones (y cuya agua se usaba en la fábrica de papel).
El agua no es el único fluido que se usa hoy en día en la refrigeración de los servidores y, aunque nos pueda sonar extraño, el uso de aceites minerales también se está haciendo muy popular en esta nueva generación de centros de datos sostenibles. ¿Aceites minerales? Aunque pueda parecer que estamos hablando de un motor, empresas como Intel han desarrollado aceites minerales que no conducen la electricidad y en los que se sumergen los servidores para enfriarlos sin elementos mecánicos.
Imaginemos un servidor sin chasis y sin ventiladores que, literalmente, sumergimos en un baño de aceite que sirve para enfriar sus componentes. Este tipo de sistemas permiten una reducción del 90% o 95% de la energía utilizada para el enfriamiento de los servidores y, al eliminarse la ventilación mecánica, se puede ahorrar alrededor de un 10% o 20% del consumo energético del servidor.
Reutilización del calor
Si bien nos hemos centrado en la optimización de los sistemas de refrigeración de los centros de datos, el calor generado también se puede aprovechar. Pues sí, el calor disipado por los servidores puede usarse y reinvertirlo en aplicaciones que nos pueden hacer ahorrar energía; lo más simple y cercano es usar el calor en sistemas de calefacción o para calentar agua en las mismas instalaciones en las que el centro de datos se ubica pero, además, este calor se puede extender a otros usuarios.
De la misma forma que en Viena la incineración de basuras sirve para el sistema de calefacción de muchos edificios de la ciudad (y también para el suministro de agua cliente), el calor disipado en algunos centros de datos se puede reutilizar para provocar ahorros de energía en terceros y hacer que estos centros de datos sostenibles puedan ejercer su influencia más allá de sus propias instalaciones físicas.
