De stroomfactuur voor elektrisch aangedreven koeling gaat dezer dagen door het dak. Niet alleen de servers dreigen daardoor warm te lopen, ook in het directiecomité raken de gemoederen verhit.
Elektrische apparaten produceren warmte. Zet u een hoop computers dicht bij elkaar in een gesloten ruimte – zoals in een datacenter – dan loopt de temperatuur daar onvermijdelijk op. Wordt het te warm, dan presteren die computers minder goed of vallen ze gewoon uit. Datacenters kunnen dan ook niet zonder koeling. Maar hoe dan? De klassieke systemen voor koeling en ventilatie werken op elektriciteit. Veel elektriciteit. Elektrische koeling en ventilatie zijn goed voor zo’n 40% van het verbruik van het datacenter, bijna evenveel als het elektriciteitsverbruik van de machines die ze koel moeten houden dus.
Investeren om te besparen
Het energieverbruik van datacenters is dan ook een interessant studiedomein. Niet in het minst omdat verdere digitalisering een belangrijke hefboom is voor de verlaging van de wereldwijde CO2-uitstoot. Maar om die digitalisering waar te maken, zijn alleen maar méér datacenters nodig.
Idealiter vermindert de digitalisering natuurlijk de CO2-uitstoot, maar dan zonder dat extra energieverbruik. Het stelt de datacentersector voor een grote uitdaging in het kader van duurzaamheid: de nood aan meer capaciteit voorzien, zodat digitale oplossingen de wereldwijde uitstoot omlaag kunnen halen, maar dat tegelijk zelf op een duurzame manier doen.
Een graadje meer
De torenhoge energieprijzen zorgen alvast voor inspiratie. We krijgen dezer dagen de raad de thermostaat een graadje lager te zetten, om zo op verbruik te besparen. In het datacenter zouden we de omgekeerde logica kunnen toepassen. Mag het daar een graadje warmer, om zo een lagere factuur voor koeling na te streven?
Tien jaar geleden al lazen we verhalen over de hoge temperatuur in het Belgische datacenter van Google. Dat was namelijk wereldwijd het eerste datacenter waar het bedrijf enkel voor luchtkoeling koos. Airco was er alleen voorzien in de kantoorruimtes. Vandaag koelt Google in Saint-Ghislain zijn servers ook via de verdamping van water, afkomstig uit een kanaal in de buurt. In dezelfde periode – zo rond 2012 – lieten onder meer Microsoft, Intel en Dell weten dat een hogere temperatuur in het datacenter op zich niet noodzakelijk een probleem vormt voor de prestaties van de machines. Dell gaf daarbij de garantie op de foutloze werking van zijn servers bij maximaal 45 graden.
Frisse lucht
Maar zelfs dan blijft de zoektocht naar efficiënte en energiezuinige koeling aan de orde. Proximus, bijvoorbeeld, installeerde in 2013 in z’n toenmalige nieuwe datacenter twee zogenaamde Kyoto-wielen: aluminium constructies van zes meter diameter die frisse buitenlucht binnenhalen. Alleen wanneer het buiten warmer is dan 18 graden moeten chillers bijspringen om het datacenter koel te houden. Het zorgde voor een datacenter met een stroomverbruik dat 60% lager lag dan met klassieke koeling.
Het gebruik van frisse buitenlucht voor de koeling van datacenters is één van de grote drivers achter de boom van de datacentersector in IJsland. Bij uitbreiding is Noord-Europa in het algemeen een aantrekkelijke locatie voor datacenters. Facebook opende een datacenter met luchtkoeling in Zweden. Ook Google en Apple beslisten om in Scandinavië nieuwe datacenters neer te zetten. Het Deense energie-agentschap verwacht dat door de komst van nieuwe datacenters het professionele elektriciteitsverbruik in het land tegen 2030 liefst 85% hoger zal liggen dan in 2017.
Op de bodem van de zee
Er zijn ook spectaculairder ideeën, trouwens. In 2018 liet Microsoft voor het Natick-project een grote metalen, waterdichte tube met daarin 864 servers zakken tot op de bodem van de zee nabij de Orkney-eilanden, voor de kust van Schotland. Het idee was dat de luchtdichte omgeving een positieve invloed zou hebben op de prestaties van de machines. In een klassiek datacenter ontstaat namelijk onvermijdelijk corrosie aan het materiaal door de vochtigheid en de zuurstof in de lucht.
Microsoft had het idee van een onderwaterdatacenter in 2014 al gelanceerd, vanuit de gedachte dat zowat de helft van de wereldbevolking op minder dan tweehonderd kilometer van de kust woont. Onderwaterdatacenters voor de kust van grote steden zouden zo voor sneller dataverkeer kunnen zorgen. Bijkomend voordeel: omdat de datacenters zich in het koele zeewater bevinden, zouden ze op een meer energie-efficiënte manier van koeling kunnen genieten.
Lights out
Goed twee jaar later haalde Microsoft zijn datacenter opnieuw naar boven. Het aantal servers en kabels dat stuk ging in de twee jaar dat het experiment liep, lag acht keer lager dan het gemiddelde. Verder onderzoek moet uitvissen hoe dat komt. Alles wijst in de richting van de stikstof waarmee de waterdichte tube was gevuld. Dat gas heeft veel minder impact op de machines dan de lucht in een datacenter aan land. In een klassiek datacenter is ook de aanwezigheid van mensen wellicht vaak de oorzaak van fouten.
Het experiment laat alvast uitschijnen dat een lights out datacenter op de bodem van zee – waar jarenlang niemand komt en niets beweegt – voor meer duurzaamheid kan zorgen. Er is minder behoefte aan reparaties en wisselstukken en er is geen zoet water nodig voor koeling. Dat water blijft zo optimaal ter beschikking van mens en natuur.
Dompelkoeling
Onderdompelen om te koelen is wat ook de Spaanse start-up Submer bedacht. De servers verdwijnen echter niet onder de zeespiegel, maar in tanks die het bedrijf vult met een niet-geleidende, biologisch afbreekbare vloeistof. Submer claimt daarbij een enorme energiebesparing. Ten opzichte van de klassieke chillers zou het gaan om de helft minder elektriciteit en liefst 99% minder water. Het Spaanse telecombedrijf Telefonica gebruikt de techniek intussen al en er is een contract voor productontwikkeling met Intel. Aan het verhaal van Submer zit ook een Belgisch tintje. Submer haalde dertig miljoen extra kapitaal op bij de Belgische aandeelhoudersfamilies van AB InBev, schreef De Tijd.
Submer bouwt daarbij verder op een bestaande techniek. In 2016 liepen bij Dell EMC experimenten met de onderdompeling van servers in novec, een koelvloeistof op basis van hydrofluorether die geen elektriciteit geleidt. Vorig jaar startte Microsoft met een vergelijkbaar systeem van dompelkoeling. Ook hier is er een vloeistof die niet geleidt – op basis van fluorkoolstof – wat toelaat de servers er gewoon in onder te dompelen. De warmte van de machines brengt de vloeistof al bij 50 graden aan de kook. De damp die ontstaat slaat neer en vloeit weer terug, waardoor er een gesloten systeem ontstaat.
Intussen heeft Microsoft de dompelkoeling in gebruik genomen in één van zijn hyperscale datacenters, maar ook hier blijft de zoektocht dus nog wel even verdergaan.
Fout opgemerkt of meer nieuws? Meld het hier