¿Cómo pueden los centros de datos reducir el uso de agua y mejorar la eficiencia?

Richard Pallardy | 27 de julio de 2023

Cuando la mayoría de la gente piensa en informática, es posible que el agua esté muy lejos de sus mentes. Este recurso, sin embargo, es crucial para los sistemas de refrigeración de la mayoría de los grandes centros de datos, de los que depende cada vez más la infraestructura digital del mundo.

A través de diversos mecanismos, el agua absorbe la energía térmica emitida por los servidores, manteniendo estable su temperatura y permitiéndoles funcionar sin interrupciones.

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Sin embargo, nuestra dependencia del agua para enfriar los artilugios que impulsan la era digital está creando nuevos problemas, especialmente en regiones áridas gravemente afectadas por la escasez de agua.

Los centros de datos utilizan enormes cantidades de agua para mantener fríos los servidores, empleando varios métodos diferentes.

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"El elevado uso de agua en los centros de datos se debe principalmente a los sistemas de refrigeración que evitan la acumulación de calor en los servidores de datos", afirma Ian Clatworthy, director de marketing de productos de plataforma de datos de Hitachi Vantara. "Los sistemas de refrigeración como enfriadores, torres de refrigeración y acondicionadores de aire dependen del agua para mantener la temperatura óptima del equipo, lo que genera un consumo de agua considerable".

Sigue sin estar claro cuánto utilizan exactamente, en gran parte debido a la falta de transparencia por parte de los principales proveedores. Por lo tanto, también es difícil determinar medidas exactas porque se utiliza agua tanto para enfriar las máquinas como para generar la electricidad que las alimenta.

La generación de electricidad puede utilizar hasta cuatro veces la cantidad de agua utilizada en la refrigeración directa. Los centros de datos representan casi el 2% del uso total de electricidad en los Estados Unidos. Si bien alrededor del 40% de los datos se almacenan en pequeños servidores internos, cada vez más, los datos se subcontratan a operaciones masivas externas.

La investigación del Uptime Institute sugiere hasta 6,75 millones de galones de agua al año por un solo gran centro de datos. Un artículo de 2021 estima un promedio de alrededor de 150.000 galones. Hasta el 57% puede provenir de suministros de agua potable, algo inusual para uso industrial.

"Desafortunadamente, esta práctica puede ejercer una presión significativa sobre los suministros de agua locales, particularmente en áreas propensas a la sequía", dice la científica y escritora de datos Kat Campbell. "Además, el agua utilizada en los sistemas de refrigeración a menudo acaba como agua residual, lo que puede suponer un problema medioambiental adicional".

Gran parte del problema del uso del agua es atribuible a sistemas de refrigeración ineficientes, en particular a las torres de refrigeración. Las torres de refrigeración rocían el aire caliente generado por los servidores con agua o pasan el aire sobre medios húmedos. La energía térmica se elimina del aire a través del contacto con el agua y luego el aire más frío se recircula. Se pierden cantidades sustanciales de agua por evaporación. Muchos de estos sistemas también utilizan dispositivos refrigerantes (enfriadores) para reducir la temperatura del aire. Debido a que el agua puede generar patógenos, debe tratarse con productos químicos tóxicos, que pueden liberarse junto con el vapor de agua.

El enfriamiento adiabático emplea principios similares, pero solo se activa cuando la temperatura ambiente lo requiere. Si bien estos sistemas pueden requerir menos agua, también requieren más energía para funcionar.

"El agua consumida depende de muchas variables, incluido el punto de ajuste del aire de suministro de TI, los rangos de temperatura y humedad ambiente para la ubicación geográfica y el tipo de sistema de refrigeración implementado", afirma Stuart Lawrence, vicepresidente de innovación de productos y sostenibilidad de Stream. Centros de datos. “No todos los sistemas que usan agua para enfriar usan mucho; algunos usan proporciones más altas de energía eléctrica combinada con más equipos para rechazar el calor usando solo aire y no agua. Algunos solo usan enfriamiento por evaporación en los meses pico de verano y, dependiendo de la ubicación, es posible que solo requieran una pequeña cantidad de agua durante un par de horas al día”.

Aun así, hasta una quinta parte de los centros de datos de Estados Unidos se alimentan de cuencas hidrográficas que ya sufren un estrés hídrico “moderado o elevado”, según una investigación de 2021 de Virginia Tech y el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley.

La ubicación de centros de datos en estas regiones los ha puesto en conflicto con el uso local del agua, especialmente porque muchos de ellos obtienen su suministro de agua tratada que está lista para beber y para riego y limpieza residencial. En algunas áreas, se han denegado permisos para nuevos centros de datos debido a la presión que probablemente ejercerían sobre el suministro de agua. Y en otros, residentes y grupos ambientalistas han protestado.

La construcción de centros de datos en climas más fríos puede reducir la necesidad de uso de agua. Al utilizar aire externo que ya está enfriado por el entorno natural, los enfriadores pueden ser innecesarios o usarse sólo durante las épocas más cálidas del año. Google y Microsoft han experimentado con este enfoque, conocido como "enfriamiento gratuito".

Google sostiene que está siguiendo un enfoque hiperlocal para el uso del agua. "En cada campus de centro de datos, nuestras decisiones de refrigeración tienen en cuenta el medio ambiente local, equilibrando la disponibilidad de energía libre de carbono y agua de origen responsable, para minimizar el impacto climático neto tanto hoy como en el futuro", afirma la compañía.

Aun así, argumentan que los centros de datos refrigerados por agua son más eficientes que los centros refrigerados por aire. Si bien es cierto en algunas situaciones, no lo es en otras. Los defensores de la refrigeración por aire sostienen que, en general, este método es más eficiente y requiere menos recursos para funcionar.

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