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Nov 27, 2023

¿Puede la reutilización del calor hacer que los centros de datos sean realmente sostenibles?

La reutilización del calor se promociona como una forma de hacer que los centros de datos sean sostenibles y los impulsores de

La reutilización del calor se promociona como una forma de hacer que los centros de datos sean sostenibles e impulsores de la descarbonización. Pero es más difícil de lo que parece.

Por Greg Noone

Mark Bjornsgaard se está acostumbrando a la atención. “Hace diez días no lo estaba”, dice el fundador de Deep Green, refiriéndose a la publicidad sin precedentes que logró su firma al instalar una de sus calderas digitales para calentar una piscina en Exmouth, Devon. Algo sobre el uso del calor residual generado por los servidores, un recurso que aparentemente pocas personas sabían que existía, pareció capturar la imaginación del público británico. Desde entonces, Bjornsgaard se ha visto inundado por solicitudes de otras piscinas para obtener más información sobre sus calderas digitales, así como por líderes del gobierno local ansiosos por saber cómo estos pequeños centros de datos podrían usarse en sus propios proyectos de calefacción pública.

"Desde un punto de vista empresarial, ha sido absolutamente asombroso, porque ahora estamos entrando en conversaciones que no pensábamos que tendríamos durante un par de años", dice Bjornsgaard. También es un signo de los tiempos. En medio de fluctuaciones sin precedentes en la inseguridad energética gracias, en gran parte, a la invasión rusa de Ucrania, la ansiedad por el aumento de los precios de la electricidad está en su punto más alto en toda Europa. Además de generar una conversación sobre la dependencia nacional del gas natural, la atención se ha desviado hacia cómo se podría ahorrar o utilizar mejor la energía, sobre todo en una infraestructura de computación en la nube que genera más emisiones de carbono que la industria de la aviación, gracias en parte a su sistemas de refrigeración elaborados y hambrientos de energía.

Los críticos argumentan que toda esa energía eléctrica y térmica podría aprovecharse mucho mejor fuera del centro de datos y en beneficio de la sociedad en general. Siguiendo la ley de la física de que la energía nunca se pierde sino que simplemente cambia de forma, es concebible que los muchos gigavatios de electricidad utilizados para alimentar los centros de datos podrían, si no se enfrían, convertirse en calor para calentar miles de hogares y negocios. Ese potencial ha visto a Noruega y Alemania aprobar leyes que obligan a los operadores de centros de datos a tener un plan, cualquier plan, para la reutilización del calor en sus instalaciones, mientras que proyectos similares han visto la nube calentar invernaderos, piscifactorías, hogares y oficinas. "Y eso es bueno", dice Bjornsgaard, quien profesa una gran creencia en las soluciones prácticas de energía verde. Cuando llega el momento, argumenta, "no podemos perder el tiempo durante los próximos diez años con láseres espaciales y descifrar hidrógeno y probar todos estos [proyectos] elaborados que nos encanta diseñar".

Los servidores se calientan mucho, muy rápidamente, tanto que su estante de variedad común probablemente se incendiaría si no se enfriara artificialmente. Esto inevitablemente compromete la eficiencia eléctrica general del centro de datos, calculada utilizando una relación denominada Eficacia del uso de energía. Cuanta más potencia se pueda usar para el cálculo sobre el enfriamiento, mejor. Sin embargo, incluso con los sistemas de enfriamiento más eficientes, el puntaje PUE promedio para la mayoría de los centros de datos se mantuvo en un incómodamente alto 1.57 a lo largo de 2021, lo que significa que hasta el 40 % de la energía que circula por estas instalaciones se usó para enfriamiento.

La reutilización del calor residual, en teoría, reduciría esos números, haría que esos centros de datos sean sostenibles y, además, contribuiría con el calor y la calidez a las comunidades locales. Tal ha sido el caso en Dublín, donde AWS participa en un plan de calefacción comunitaria, y en Estocolmo, donde un operador de centro de datos se ha fijado el objetivo de utilizar su energía de calor residual para calentar el 10 % de la ciudad para 2035. La escala de Sin embargo, estos esquemas también son un recordatorio de que muchos de estos proyectos generalmente solo se logran a través de una inversión de capital masiva, sobre todo porque la mayoría de ellos reutilizan el calor de los centros de datos enfriados por aire que usan bombas de calor costosas. Una alternativa radica en el enfriamiento por inmersión para unidades de cómputo de alto rendimiento en el borde, donde el servidor está rodeado por un líquido (generalmente agua o aceite) y luego envuelto en tuberías de cobre para construir un intercambiador de calor. Esto también describe el primer prototipo crudo de caldera digital de Deep Green, que consistía en poco más que un "cubo casero de aceite de masaje con una computadora colgando, un radiador Argos y una bomba de estanque de peces", dice Bjornsgaard, quien recuerda sentirse aliviado después "No nos matamos cuando pusimos la computadora en el aceite y el radiador se calentó".

Además de permitir a los operadores de centros de datos incluir más computadoras en sus instalaciones, la refrigeración por inmersión se puede adaptar fácilmente a las aplicaciones informáticas de última generación. La empresa alemana Cloud&Heat Technologies, por ejemplo, demostró en 2017 cómo utilizar servidores refrigerados por inmersión para calentar un rascacielos de Fráncfort, mientras que la startup francesa Stimergy utilizó el calor residual para calentar una piscina en París (la instalación se calentó originalmente mediante un pozo geotérmico). )

Exmouth Leisure Centre es solo la aplicación más reciente de la tecnología, dice Bjornsgaard, y la primera incursión oficial de Deep Green en la computación perimetral refrigerada por inmersión. Con el tiempo, espera que la caldera digital eventualmente genere hasta el 80% del calor de la piscina. El tamaño relativamente pequeño de las unidades también significa que, en teoría, pueden instalarse más o menos en cualquier lugar donde normalmente iría una caldera. "Esta es una apropiación de tierras para las salas de plantas del mundo", dice Bjornsgaard. "Son las futuras ubicaciones de alto valor que necesitaremos para que la informática de punta se convierta en una realidad".

Pero no espere que esto conduzca inmediatamente a la fragmentación masiva de las granjas de servidores en innumerables armarios de almacenamiento y salas de mantenimiento: las calderas digitales de Deep Green, en su mayor parte, solo manejarán tareas de computación altas. Pero adoptar este modelo de reutilización del calor significa que la contribución de carbono de las aplicaciones de HPC no necesita crecer en proporción a nuestra creciente dependencia de estos servicios. "Si está plegando una proteína, renderizando una película o modelando un patrón climático, o haciendo cualquier cosa que los robots puedan hacer por nosotros, esas no son tareas sensibles a la latencia", dice Bjornsgaard. "Puedes programar esos trabajos, puedes hacerlos en nuestra finca, y puedes capturar todo ese calor de ellos".

Si los beneficios prácticos son claros entonces, ¿por qué la idea aún no ha despegado? Una razón es, muy obviamente, el momento histórico: evidentemente, no estábamos en un momento tan ansioso por la seguridad energética occidental como ahora. También está el gasto inicial y, en el caso del calor extremo. reutilizar soluciones como Deep Green, el hecho de que la tecnología sigue siendo decididamente novedosa. A Bjornsgaard le gusta imaginar lo inusual que puede sonar el tono de una caldera digital para su CIO promedio. "Estas personas al azar, de las que nunca has oído hablar, dicen que puedes simplemente arrancar todo tu cómputo en la nube y volcarlo en tu proyecto de vivienda social local, y el jefe de TI dice: '¡No, gracias!'", Dice. "Nadie es despedido por comprar IBM".

Pero se requerirá un pensamiento imaginativo si vamos a abordar la reducción de la deuda de carbono en constante expansión de la nube, agrega el fundador. Sería útil, agrega, si el gobierno central estableciera e informara pautas claras. "Todo ese cómputo de alto rendimiento, el calor debe recuperarse", dice Bjornsgaard. "Debería ser la ley que no deberíamos tener ninguna computación de alto rendimiento en un centro de datos".

Las perspectivas de que eso suceda parecen lejanas. Si bien Noruega y Alemania tienen reglas que exigen cualquier tipo de acción por parte de los operadores para hacer que los centros de datos sean sostenibles a través de la reutilización del calor, las pautas de toda la UE han sido criticadas como milquetoast, y hay pocas señales de que los gobiernos del Reino Unido o los EE. UU. hayan mostrado mucho interés en presionar a los proveedores de la nube para que gestionar su calor residual de forma más eficaz. Luego están los hiperescaladores. "Lo que necesitamos es que los grandes jugadores comiencen a tomar esto en serio", dice Bjorsgaard. Está muy bien hablar de cómo la energía renovable está impulsando su patrimonio en la nube, argumenta, pero se está prestando poca atención a las emisiones indirectas de Alcance 3 que constituyen la mayor parte oculta de la contribución de carbono del sector.

Por ahora, Bjornsgaard se está enfocando en entregar calderas digitales adicionales a los clientes de todo el Reino Unido. ¿Le preocupa que el entusiasmo por el modelo se desvanezca a medida que caen los precios mayoristas de la energía? El empresario piensa que no. En última instancia, la reducción de la dependencia europea de las importaciones de gas natural seguirá provocando fluctuaciones en los precios del mercado. Además, argumenta Bjornsgaard, la propuesta de valor para reciclar el calor residual es clara. "Incluso si fueras tan duro que no te importaran los osos polares y el cambio climático", dice, "es solo economía".