Ενεργειακά αποδοτικές λύσεις για ψύξη σε υπολογιστικά κέντρα (data centers)

Abstract

Η ραγδαία ανάπτυξη της τεχνολογίας οδήγησε στον κατακλυσμό του σύγχρονου κόσμου από πληροφορίες και ηλεκτρονικά δεδομένα, τα οποία χρήζουν αποτελεσματικής διαχείρισης και αποθήκευσης. Στρατηγικές διαχείρισης των δεδομένων αναπτύσσονται στα υπολογιστικά κέντρα, τα οποία είναι ευρέως γνωστά κυρίως με τον αγγλικό όρο data centers. Η ύπαρξη των κέντρων αυτών είναι καταλυτική για τους περισσότερους κλάδους επαγγελμάτων, όπως είναι η πληροφορική, η βιομηχανία, η ιατρική, η κινητή τηλεφωνία. Ωστόσο, η αδιάλειπτη λειτουργία των υπολογιστικών κέντρων συνδέεται άρρηκτα με την υψηλή κατανάλωση ενέργειας, η οποία σύμφωνα με στατιστικές έρευνες αντιστοιχεί στο 2% της παγκόσμιας κατανάλωσης ενέργειας. Ταυτόχρονα, οι εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα, λόγω της καύσης ορυκτών καυσίμων για την παραγωγή της απαραίτητης ενέργειας, ζημιώνουν ανεπανόρθωτα το περιβάλλον. Επομένως, οι μελετητές των υπολογιστικών κέντρων στρέφουν το ενδιαφέρον τους στην εύρεση καινοτόμων και ενεργειακά αποδοτικών λύσεων, που αφορούν κυρίως στην αντικατάσταση των συμβατικών πηγών ενέργειας με ανανεώσιμες πηγές. Η παρούσα εργασία περιλαμβάνει την εύρεση ενεργειακά αποδοτικών λύσεων για την ψύξη ενός ήδη υπάρχοντος υπολογιστικού κέντρου στην Ανκόνα της Ιταλίας. Με τη βοήθεια του λογισμικού TRNSYS εξετάστηκαν κάποια σενάρια αλλαγών στο σύστημα ψύξης, τόσο μεμονωμένα όσο και συνδυαστικά. Συγκεκριμένα, με σκοπό την αποφυγή, όσο ήταν εφικτό, της λειτουργίας των παραδοσιακών μηχανημάτων ψύξης αναπτύχθηκαν τρία διαφορετικά σενάρια εφαρμογής φυσικής ψύξης : έμμεση φυσική ψύξη με νερό, φυσικός αερισμός και άμεση φυσική ψύξη με νερό ποταμού, ενώ εξετάστηκε και ένα σενάριο βελτίωσης της αποδοτικότητας των υπολογιστών. Τα αποτελέσματα της μοντελοποίησης των παραπάνω σεναρίων συγκρίθηκαν τόσο μεταξύ τους, όσο και με το αρχικό σύστημα ψύξης του υπολογιστικού κέντρου και οδήγησαν στην ανάπτυξη ενός συνδυαστικού σεναρίου, το οποίο αποδείχθηκε ως εξαιρετικά αποδοτικό. Στα πλαίσια του συνδυαστικού σεναρίου, επιτεύχθηκε εξοικονόμηση ενέργειας της τάξεως του 25.1% επί της συνολικής αρχικής ετήσιας κατανάλωσης ενέργειας και ειδικότερα 41,7% επί της ενέργειας που καταναλώνεται ετησίως για ψύξη. Τέλος, είναι αξιοσημείωτη η μείωση των εκπομπών CO2 κατά 25.1%.