הדרך הזולה ביותר לקרר מרכזי נתונים לא תעבוד בעולם חם יותר

תרצו או לא, מרכזי נתונים הם מהותיים לחיינו המודרניים, ותומכים לא רק בתנופת הבינה המלאכותית אלא גם בשירותי בריאות, בנקאות, שירותים ממשלתיים ומגזרים חיוניים אחרים. תפעול מרכז נתונים אמין תלוי בקירור יעיל, וזה כבר אתגר גדול שכן שיטות רבות דורשות תשומות עצומות של מים או אנרגיה. כדי להחמיר את המצב, מחקר חדש מצביע על כך שאחת מאסטרטגיות הקירור הזולות והיעילות ביותר שלנו יכולה להפסיק לעבוד בעולם חם יותר.

הממצאים, שפורסמו ביום שני בכתב העת דוחות מדעייםמראים שעליית הטמפרטורות ורמות הלחות מאיימות על הכדאיות של קירור ישיר ללא אוויר, טכניקה חסכונית באנרגיה ללא מים השואבת אוויר חיצוני כדי לקרר שרתי מרכזי נתונים. במהלך 45 השנים האחרונות, תנאי מזג האוויר המגבילים קירור אוויר ישיר הפכו נפוצים יותר באופן משמעותי, במיוחד באזורים הטרופיים ודרום מזרח ארצות הברית, על פי המחקר. ככל שהטמפרטורה העולמית ממשיכה לעלות, הבעיה הזו רק תלך ותחמיר.

"מצאנו שתקופות זמן שבהן הטמפרטורה והלחות עולים על ספי ההפעלה המומלצים לקירור ישיר ללא אוויר הופכים תכופים יותר ונמשכים יותר באזורים רבים", המחברת הראשית כריסטינה קרמפרידו, פרופסור למדעי האטמוספירה באוניברסיטת הוואי באוניברסיטת הוואי. מנואה, אמר בהצהרה. "זה יפחית את הזמינות של קירור ללא אוויר עבור מספר גדל והולך של מרכזי נתונים ברחבי העולם."

אילוצי קירור מונעי אקלים

לקירור ישיר ללא אוויר, האגודה האמריקאית למהנדסי חימום, קירור ומיזוג אוויר ממליצה שמירת האוויר הנכנס למרכז נתונים בין 64 ל-81 מעלות פרנהייט (18 ו-27 מעלות צלזיוס), עם 10% עד 70% לחות יחסית ונקודת טל מתחת ל-59 מעלות פרנהייט (15 מעלות צלזיוס). אוויר חם ולח יותר מזה לא מקרר את השרתים ביעילות ועלול לשתות רכיבי מתכת.

כדי לחקור כיצד שיטת הקירור הזו תתפקד בעולם חם ורטוב יותר, קראמפרידו ועמיתיה השתמשו בשילוב של תצפיות מזג אוויר שעתיות ברזולוציה גבוהה, הדמיות מודל אקלים ורישומים גלובליים של מיקומי מרכזי נתונים. בעזרת נתונים אלה, הם העריכו באיזו תדירות תנאי הסביבה חרגו מגבולות ההפעלה המומלצים לקירור ישיר ללא אוויר במהלך 45 השנים האחרונות ובתרחישי אקלים עתידיים.

החוקרים מצאו כי השכיחות של תנאי מזג האוויר המגבילים קירור ישיר ללא אוויר גדלה באופן משמעותי בעשורים האחרונים. אפילו אזורים שראו רק עליות מתונות ארוכות טווח בחום ולחות חווים אירועי חריגה יומיומיים ארוכים יותר, וחלקם של מרכזי הנתונים החשופים לתנאים המגבילים את זמינות הקירור הישיר באוויר למשך רבע אחד לפחות של השנה עולה.

מעניין לציין שהממצאים מצביעים על כך שהימים החמים והלחים ביותר מתעצמים מהר יותר מהימים הממוצעים, מה שמצביע על כך שהלחץ הסביבתי על מערכות קירור ללא אוויר ישיר מתרכז יותר ויותר באירועים נדירים, בעלי תוצאת רבה.

"מנקודת מבט תפעולית, התנאים הגרועים ביותר של היום מניעים לעתים קרובות תכנון חירום, עקיפות מערכת, דרישות יתירות והחלטות מהימנות", אמר קרמפרידו. "זה מצביע על כך שתכנון תשתית עשוי להצטרך לקחת בחשבון לא רק את התנאים הסביבתיים הממוצעים, אלא גם את האופן שבו הימים הלחוצים ביותר משתנים לאורך זמן."

עד שנת 2050, מספר השעות החורג ממגבלות הטמפרטורה והלחות לקירור ישיר ללא אוויר מוגן כך שיגדל תחת תרחישים גבוהים של פליטת גזי חממה, על פי החוקרים. ברוב האזורים בעולם, מספר השעות הממוצע ביום בהן אסטרטגיית קירור זו מוגבלת גדל ביותר משעתיים ביום, כך עולה מהממצאים.

לולאת משוב מטרידה

בעוד מחקר זה מתמקד כיצד מזג האוויר יכול להשפיע על מרכזי נתונים, חשוב לזכור שגם מרכזי נתונים יכולים להשפיע על מזג האוויר המקומי. מתקנים אלה מפזרים הרבה חום, ומחקר הראה שהם יכולים למעשה ליצור איי חום ברדיוס של 6 מייל מעצמם.

Karamperidou ועמיתיה לא הביאו את ההשפעה הזו, ולכן אילוצי הקירור הישיר ללא אוויר שהם זיהו עשויים להיות שמרניים, הם כותבים בדוח שלהם. ובכל זאת, הם מדגישים שהממצאים שלהם אינם אומרים שאסטרטגיית הקירור הזו בהכרח בלתי ניתנת לביצוע באזורים חמים ולחים. במקום זאת, המחקר מראה שחלון ההיתכנות לקירור ישיר ללא אוויר מצטמצם עקב שינויי אקלים.

"אסטרטגיות חלופיות – כולל קירור אידוי עקיף, קירור נוזלים וארכיטקטורות היברידיות – יכולות לקזז חלקית את האילוצים הללו, אם כי עם פשרות ברורות בשימוש במים, במורכבות המערכת ובתכנון התפעולי", כותבים החוקרים.

ואכן, ככל שאחת מאסטרטגיות הקירור הפשוטות, הזולות והיעילות ביותר הופכת לבלתי אמינה יותר ויותר, מפעילי מרכזי נתונים עשויים להיאלץ לפנות לשיטות עתירות אנרגיה ומים. זה, בתורו, עלול להפעיל עומס נוסף על רשתות חשמל ומשאבי מים, אשר בעצמם סובלים משינויי אקלים. התאמת מרכזי נתונים לעולם מתחמם מבלי להחמיר את ההשפעות של עליית הטמפרטורות העולמיות תדרוש פתרונות חדשניים.