Pesquisadores propõem inovações para resfriamento de data centers

É sabido que climas tropicais têm características que podem gerar sérios impactos nas operações de data centers. Nessas condições climáticas, esses ambientes costumam consumir mais energia para refrigeração para fazer frente a temperaturas ambientes mais altas. Ondas de calor também podem gerar mais falhas de equipamentos, afetando o desempenho e a confiabilidade dos servidores e de outros componentes de hardware. Como se não se bastasse, níveis excessivos de umidade, outra característica de climas tropicais, geram mais condensação e, consequentemente, mais danos, em potencial, aos equipamentos.

Agora, o que pesquisadores de Cingapura, país localizado no sudeste asiático Cingapura em que predomina um clima quente e úmido durante o ano, querem saber é como desenvolver tecnologias sustentáveis de resfriamento para data centers localizados nos trópicos. Para isso, um grupo inaugurou uma instalação de testes no campus da Universidade Nacional de Cingapura (NUS), a primeira do mundo desse tipo. Em média, cerca de 40% do consumo de energia dos data centers é destinado a sistemas de refrigeração e ventilação.

Batizado de Sustainable Tropical Data Centre Testbed (STDCT), o centro foi concebido como um laboratório vivo em uma área útil de 770 m² para cientistas experimentarem e validarem inovações em refrigeração em um ambiente tropical realista. É gerido conjuntamente pela NUS e pela Universidade Tecnológica de Nanyang (NTU Singapura) e conta com a participação de parceiros da academia e da indústria, visando acelerar a adoção de soluções de refrigeração adaptadas ao clima tropical e definir padrões de sustentabilidade adequados às operações nos trópicos.

“No longo prazo, o STDCT também será uma plataforma para outras universidades e empresas validarem novas soluções. Isso permitirá que a indústria tenha uma adoção mais ampla das melhores práticas para data centers sustentáveis na região dos trópicos”, afirmou Alvin Tan, Ministro de Comércio e Indústria de Cingapura.

O STDCT dará apoio de infraestrutura a um programa abrangente iniciado em junho de 2021. Vinte colaboradores da indústria têm contribuído com tecnologias de ponta e estão ativamente engajados no codesenvolvimento tecnológico, entre eles Dell, Eaton, Intel, Keppel, Meta, Schneider Electric e Shell. Até novembro de 2023, o SDCT já havia atraído mais de US$ 30 milhões em investimentos para cinco projetos de pesquisa liderados por cientistas da NUS e da NTU.

“Essa nova instalação de testes apoia cinco projetos de pesquisa no âmbito do programa do STDCT. Esses projetos envolvem avaliações holísticas para identificar oportunidades para elevar a temperatura recomendada dos data centers convencionais, identificando pontos ideais para soluções de refrigeração sustentáveis e integrando essas tecnologias ao ambiente”, explica o professor associado Lee Poh Seng, diretor do orograma STDCT.

Três projetos se concentrarão no desenvolvimento de tecnologias avançadas de refrigeração. Uma equipe vai projetar um dissipador de calor acoplado a uma sistema de resfriamento por imersão. Outra equipe se dedicará a um sistema de resfriamento híbrido direto sobre os chips com um design de dissipador híbrido de alto desempenho com dois resfriamento líquido e a ar. A terceira equipe vai validar o potencial de uma nova solução de resfriamento que utiliza um material higroscópico de alto desempenho.

Paralelamente, outros cientistas vão liderar um projeto que visa estabelecer ajustes ideais de temperatura e umidade para resfriamento de data centers nos trópicos, e uma segunda iniciativa vai desenvolver gêmeos digitais (digital twins) para novas tecnologias de resfriamento que vão permitir a modelagem e a previsão de desempenho em tempo real, além da otimização da eficiência energética e das medidas sustentabilidade com base na Inteligência Artifical (IA).

Com esses projetos, o  programa da STDCT pretende demonstrar os seguintes resultados em um cenário tropical até meados de 2024:

• Redução do consumo de energia em até 40%;
• Redução do uso de água em 30% a 40%;
• Redução das emissões de dióxido de carbono em cerca de 40%, atingindo menos de 0,54 milhões de toneladas por ano;
• Eficácia do uso de energia (PUE) inferior a 1,2 para uma combinação de resfriamento a ar e líquido, valor abaixo da exigência atual de 1,3 feita pelo governo de Cingapura e da média global de 1,5 em 2022).

Em junho de 2023, a IMDA (Infcomm Media Development Authority) de Cingapura, responsável por desenvolver e regular os setores de comunicação, informação e mídia, anunciou um padrão de sustentabilidade para novos data centers para permitir operações em temperaturas mais elevadas, otimizando, ao mesmo tempo, a eficiência energética.

No quarto trimestre de 2024, o STDCT espera publicar um whitepaper com recomendações sobre o projeto e operações ideais de data centers.

No quesito capacitação, o STDCT estabelecerá parcerias para oferecer ainda em 2024 oportunidades de treinamento para estudantes e profissionais da indústria. Como primeiro passo nesse campo, o STDCT já ofereceu duas bolsas de estudo contando com o apoio de parceiros para formar talentos locais em algumas áreas, como gêmeos digitais baseados em IA e sistemas avançados de refrigeração líquida.