Los investigadores proponen innovaciones para la refrigeración de los centros de datos

Es bien sabido que los climas tropicales tienen características que pueden afectar gravemente al funcionamiento de los centros de datos. En estas condiciones climáticas, estos entornos tienden a consumir más energía en refrigeración para hacer frente a temperaturas ambiente más elevadas. Las olas de calor también pueden provocar más averías en los equipos, lo que afecta al rendimiento y la fiabilidad de los servidores y otros componentes de hardware. Por si fuera poco, los niveles excesivos de humedad, otra característica de los climas tropicales, generan más condensación y, en consecuencia, más daños potenciales en los equipos.

Ahora, lo que los investigadores de Singapur, país situado en el Sudeste Asiático donde predomina un clima cálido y húmedo durante todo el año, quieren saber es cómo desarrollar tecnologías de refrigeración sostenibles para los centros de datos ubicados en los trópicos. Para ello, un grupo ha abierto una instalación de pruebas en el campus de la Universidad Nacional de Singapur (NUS), la primera de este tipo en el mundo. Por término medio, alrededor del 40% del consumo energético de los centros de datos se destina a los sistemas de refrigeración y ventilación.

Denominado Sustainable Tropical Data Centre Testbed (STDCT), el centro está diseñado como un laboratorio vivo de 770 m2 para que los científicos experimenten y validen innovaciones en refrigeración en un entorno tropical realista. Está gestionado conjuntamente por la NUS y la Universidad Tecnológica de Nanyang (NTU Singapur) y cuenta con socios del mundo académico y la industria, con el objetivo de acelerar la adopción de soluciones de refrigeración adaptadas al clima tropical y definir normas de sostenibilidad adecuadas para las operaciones en los trópicos.

“A largo plazo, el STDCT será también una plataforma para que otras universidades y empresas validen nuevas soluciones. Esto permitirá al sector una adopción más amplia de las mejores prácticas para centros de datos sostenibles en los trópicos”, declaró Alvin Tan, Ministro de Comercio e Industria de Singapur.

La STDCT proporcionará apoyo infraestructural para un programa integral que comenzará en junio de 2021. Veinte colaboradores industriales han aportado tecnologías de vanguardia y participan activamente en el codesarrollo tecnológico, entre ellos Dell, Eaton, Intel, Keppel, Meta, Schneider Electric y Shell. En noviembre de 2023, la SDCT ya había atraído más de 30 millones de dólares en inversiones para cinco proyectos de investigación dirigidos por científicos de la NUS y la NTU.

“Esta nueva instalación de pruebas sirve de apoyo a cinco proyectos de investigación del programa STDCT. Estos proyectos incluyen evaluaciones holísticas para identificar oportunidades de elevar la temperatura recomendada de los centros de datos convencionales, identificar puntos dulces para soluciones de refrigeración sostenibles e integrar estas tecnologías en el entorno”, explica el profesor asociado Lee Poh Seng, director del programa STDCT.

Tres proyectos se centrarán en el desarrollo de tecnologías avanzadas de refrigeración. Un equipo diseñará un disipador térmico acoplado a un sistema de refrigeración por inmersión. Otro equipo se dedicará a un sistema de refrigeración híbrido directamente en los chips con un diseño de disipador híbrido de alto rendimiento con dos sistemas de refrigeración, por líquido y por aire. El tercer equipo validará el potencial de una nueva solución de refrigeración utilizando un material higroscópico de alto rendimiento.

Paralelamente, otros científicos dirigirán un proyecto destinado a establecer los ajustes óptimos de temperatura y humedad para la refrigeración de centros de datos en los trópicos, y una segunda iniciativa desarrollará gemelos digitales para nuevas tecnologías de refrigeración que permitan modelizar y predecir el rendimiento en tiempo real, así como optimizar la eficiencia energética y las medidas de sostenibilidad basadas en la Inteligencia Artificial (IA).

Con estos proyectos, el programa STDCT pretende demostrar los siguientes resultados en un escenario tropical para mediados de 2024:

• Reduzca el consumo de energía hasta un 40%;
• Reducción del consumo de agua entre un 30% y un 40%;
• Reducción de las emisiones de dióxido de carbono en torno a un 40%, hasta menos de 0,54 millones de toneladas anuales;
• Eficacia de uso de la energía (PUE) inferior a 1,2 para una combinación de refrigeración por aire y líquido, por debajo del requisito actual del gobierno de Singapur de 1,3 y de la media mundial de 1,5 en 2022).

En junio de 2023, la IMDA (Infcomm Media Development Authority) de Singapur, responsable de desarrollar y regular los sectores de las comunicaciones, la información y los medios de comunicación, anunció una norma de sostenibilidad para los nuevos centros de datos que permita operar a temperaturas más altas optimizando la eficiencia energética.

En el cuarto trimestre de 2024, la STDCT espera publicar un libro blanco con recomendaciones sobre el diseño y el funcionamiento óptimos de los centros de datos.

En cuanto a la formación, la STDCT establecerá asociaciones para ofrecer oportunidades de formación a estudiantes y profesionales del sector ya en 2024. Como primer paso en este campo, la STDCT ya ha ofrecido dos becas con el apoyo de socios para formar a talentos locales en algunas áreas, como los gemelos digitales basados en IA y los sistemas avanzados de refrigeración líquida.