Como os data centers podem reduzir o uso de água e melhorar a eficiência?

Richard Pallardy | 27 de julho de 2023

Quando a maioria das pessoas pensa em computação, a água pode estar longe de suas mentes. Este recurso, no entanto, é crucial para os sistemas de refrigeração da maioria dos grandes centros de dados – dos quais depende cada vez mais a infra-estrutura digital mundial.

Através de diversos mecanismos, a água absorve a energia térmica emitida pelos servidores, mantendo a sua temperatura estável e permitindo-lhes funcionar sem interrupções.

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No entanto, a nossa dependência da água para arrefecer as engenhocas que impulsionam a era digital está a criar novos problemas – especialmente em regiões áridas gravemente atingidas pela escassez de água.

Os data centers usam enormes quantidades de água para manter os servidores resfriados, empregando vários métodos diferentes.

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“O alto uso de água nos data centers se deve principalmente aos sistemas de resfriamento que evitam o acúmulo de calor nos servidores de dados”, afirma Ian Clatworthy, diretor de marketing de produtos de plataforma de dados da Hitachi Vantara. “Sistemas de resfriamento como chillers, torres de resfriamento e condicionadores de ar dependem de água para manter a temperatura ideal do equipamento, resultando em um consumo considerável de água.”

A quantidade exacta que utilizam permanece obscura, em grande parte devido à falta de transparência por parte dos principais fornecedores. Da mesma forma, é difícil determinar medidas exatas porque a água é usada tanto para resfriar as máquinas quanto para gerar a eletricidade que as alimenta.

A geração de eletricidade pode utilizar até quatro vezes a quantidade de água utilizada no resfriamento direto. Os data centers respondem por quase 2% do uso total de eletricidade nos Estados Unidos. Embora cerca de 40% dos dados sejam armazenados em pequenos servidores locais, cada vez mais os dados são terceirizados para operações externas massivas.

Uma pesquisa do Uptime Institute sugere até 6,75 milhões de galões de água por ano em um único grande data center. Um artigo de 2021 estima uma média de cerca de 150.000 galões. Até 57% podem ser provenientes de fontes de água potável – incomum para uso industrial.

“Infelizmente, esta prática pode colocar uma pressão significativa no abastecimento de água local, especialmente em áreas propensas à seca”, afirma a cientista de dados e escritora Kat Campbell. “Além disso, a água utilizada nos sistemas de refrigeração muitas vezes acaba como água residual, o que pode ser uma preocupação ambiental adicional.”

Grande parte do problema do uso da água é atribuível a sistemas de resfriamento ineficientes – torres de resfriamento em particular. As torres de resfriamento pulverizam o ar quente gerado pelos servidores com água ou passam o ar sobre meios úmidos. A energia térmica é removida do ar através do contato com a água e o ar mais frio é então recirculado. Quantidades substanciais de água são perdidas por evaporação. Muitos destes sistemas também utilizam dispositivos de refrigeração – chillers – para baixar a temperatura do ar. Como a água pode produzir patógenos, ela deve ser tratada com produtos químicos tóxicos, que podem ser liberados junto com o vapor d'água.

O resfriamento adiabático emprega princípios semelhantes, mas só entra em ação quando a temperatura ambiente assim o exige. Embora esses sistemas possam exigir menos água, eles também requerem mais energia para funcionar.

“A água consumida depende de muitas variáveis, incluindo o ponto de ajuste do ar fornecido pela TI, as faixas de temperatura e umidade ambiente para a localização geográfica e o tipo de sistema de resfriamento implantado”, afirma Stuart Lawrence, vice-presidente de inovação de produtos e sustentabilidade da Stream. Centros de dados. “Nem todos os sistemas que utilizam água para resfriar utilizam muito – alguns utilizam proporções maiores de energia elétrica combinada com mais equipamentos para rejeitar o calor usando apenas ar e sem água. Alguns usam apenas o resfriamento evaporativo nos meses de pico do verão e, dependendo da localização, isso pode exigir apenas uma pequena quantidade de água durante algumas horas por dia.”

Ainda assim, até um quinto dos data centers nos Estados Unidos provém de bacias hidrográficas que já sofrem “moderadamente ou altamente” escassez de água, de acordo com uma pesquisa de 2021 da Virginia Tech e do Lawrence Berkeley National Lab.