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Data center verde
O que é um data center verde?
Publicado: 2 de abril de 2024
Colaboradores: Tasmiha Khan, Michael Goodwin
Um data center verde, ou data center sustentável, é uma instalação que abriga infraestrutura de TI e utiliza tecnologias energeticamente eficientes para otimizar o uso de energia e minimizar o impacto ambiental.
As organizações usam data centers verdes para alcançar maior eficiência energética e de recursos, prolongar o ciclo de vida da infraestrutura, reduzir custos de data centers e minimizar o impacto de carbono. Uma forma de conseguir isso é reaproveitando ou reciclando equipamentos físicos e o calor gerado pelos sistemas de computação. Os data centers verdes também costumam usar energia proveniente de fontes renováveis, como solar e eólica. O objetivo geral é priorizar a eficiência do data center e a sustentabilidade ambiental empregando abordagens inteligentes de energia.
A sustentabilidade do data center é uma parte importante da otimização do uso de recursos organizacionais e da promoção da viabilidade a longo prazo. A adoção de medidas de eficiência energética ajuda as organizações a reduzir custos diminuindo o consumo geral de energia dos data centers.
Ao adotar tecnologias como virtualização, hardware energeticamente eficiente e fontes de energia renováveis nos data centers, as organizações podem otimizar o uso de energia, minimizar o desperdício e economizar dinheiro.
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As organizações há muito tempo enfrentam os desafios do consumo de energia que acompanham os data centers tradicionais, o que pode levar ao aumento dos custos operacionais e a um impacto ambiental significativo.1 Essas instalações normalmente abrigam vários servidores (e outros equipamentos de TI) que usam quantidades substanciais de eletricidade para funções de computação, rede e armazenamento de dados.
Medindo a eficiência energética
Uma métrica usada para avaliar a eficiência dos data centers é a eficiência do uso de energia (PUE). PUE e CUE (eficiência no uso de carbono) são métricas desenvolvidas pela The Green Grid, uma associação sem fins lucrativos voltada para promover a eficiência energética.
O PUE é calculado dividindo o consumo total de energia do data center pela quantidade de energia utilizada especificamente para os equipamentos de TI. Quanto mais próximo o quociente estiver de 1, maior será a eficiência. O PUE é uma ferramenta útil para medir a eficiência atual e estimar o efeito de mudanças na eficiência do data center.
A eficácia no uso de carbono é utilizada para avaliar a sustentabilidade dos data centers em relação às emissões de carbono. A fórmula é: CUE = emissões de CO2 causadas pelo consumo total de energia do data center dividido pelo consumo de energia dos equipamentos de computação de TI.
Existem várias estratégias e componentes usados no design, desenvolvimento e operação de data centers eficientes:
Data centers verdes priorizam designs compactos e eficientes para minimizar o espaço físico total necessário para a construção. Essa abordagem não apenas conserva recursos, mas também ajuda a reduzir a pegada de carbono da instalação.
Esses data centers verdes optam por materiais e práticas de baixa emissão que ajudam a garantir que o próprio processo de construção minimize a liberação de substâncias nocivas no meio ambiente. Durante a construção e operação, data centers verdes incorporam elementos de infraestrutura energeticamente eficientes. Desde sistemas de iluminação até máquinas de construção, os profissionais fazem esforços para reduzir o consumo de energia e promover a sustentabilidade.
Data centers verdes também implementam estratégias para minimizar o desperdício de construção, com foco na reciclagem de materiais e no gerenciamento responsável de itens descartados.
Sistemas de resfriamento eficientes desempenham um papel crucial no enfrentamento dos desafios de consumo de energia dentro dos data centers. Instalações tradicionais frequentemente dependem de sistemas de ar-condicionado para resfriar os servidores e evitar superaquecimento. No entanto, esses sistemas podem ser intensivos em energia, contribuindo significativamente para o uso total de energia. A implementação de tecnologias avançadas de resfriamento, como resfriamento líquido ou resfriamento de precisão, ajuda a melhorar a eficiência energética ao otimizar o controle de temperatura e reduzir a carga sobre o ar-condicionado tradicional.
No resfriamento a ar, o ar frio circula ao redor dos equipamentos para absorver o calor. É um método tradicional e econômico adequado para data centers menores, mas pode ter dificuldades com cargas de calor de alta densidade.
O resfriamento líquido utiliza um líquido (geralmente água) para transferir e dissipar o calor. Esse método oferece maior eficiência no manuseio de calor de alta densidade, proporcionando controle preciso de temperatura e redução do consumo de energia. No entanto, requer infraestrutura e manutenção especializadas.
Uma abordagem inovadora para melhorar a sustentabilidade dos data centers envolve o uso do calor residual para benefícios energéticos adicionais. Em vez de considerar o calor residual como um inconveniente, os data centers o utilizam para propósitos benéficos.
Um método é a cogeração, ou geração combinada de calor e energia (CHP), onde o calor residual é capturado e usado para gerar eletricidade adicional ou fornecer aquecimento para outros processos. Isso melhora a eficiência energética geral e maximiza a utilidade da energia gerada dentro do data center2.
Estratégias de contenção de corredor quente e corredor frio também podem ajudar a facilitar um resfriamento mais eficiente em data centers. Essas estratégias envolvem a organização dos racks de servidores para otimizar o fluxo de ar e minimizar a mistura de ar quente e frio. Em uma configuração de contenção de corredor quente, os racks de servidores se enfrentam, com o ar quente de exaustão direcionado para um corredor contido.
A contenção de corredor frio envolve a disposição dos racks de servidores de modo que as entradas de ar frio se enfrentem, criando um corredor frio contido. Isso ajuda a melhorar a eficiência de resfriamento, reduzir a carga nos sistemas de resfriamento e garantir uma distribuição de temperatura mais previsível e uniforme. Isso contribui para economias gerais de energia nas operações do data center3.
A virtualização permite que múltiplos servidores virtuais sejam executados em um único servidor físico, consolidando cargas de trabalho e melhorando o uso de recursos. Ao maximizar o uso do hardware existente, a virtualização reduz o número de servidores físicos necessários, levando a menor consumo de energia e a uma infraestrutura de data center mais eficiente.
Data centers verdes enfatizam a computação responsável, ou a otimização de cargas de trabalho e uso de recursos. Essa ênfase ajuda a reduzir ou eliminar o espaço desperdiçado e permite que as organizações façam um uso mais eficiente de energia dos recursos de infraestrutura.
A integração de fontes renováveis de energia no fornecimento de energia de data centers é um passo importante em direção ao alcance de metas de sustentabilidade e redução do impacto ambiental dessas instalações. Ao mudar de fontes de energia convencionais, como combustíveis fósseis que emitem gases de efeito estufa quando queimados, para fontes renováveis como solar, eólica ou hidrelétrica, os data centers podem diminuir sua dependência de energia não renovável.
Essa transição alinha-se com esforços mais amplos para combater a mudança climática e promove uma matriz energética mais limpa e sustentável. Reduzir as emissões de carbono e minimizar a pegada de carbono são objetivos fundamentais na busca por operações de data centers mais sustentáveis.
Data centers sustentáveis enfatizam o reuso e a otimização de equipamentos de TI como parte de suas práticas ecológicas. Em vez de descartar e substituir hardware, esses centros estendem a vida útil dos equipamentos de TI por meio de upgrades, reformulações e manutenção eficiente.
Eles colocam forte ênfase em práticas de reciclagem responsável4. Quando o hardware atinge o fim de sua vida operacional, a reciclagem responsável permite o descarte adequado de materiais perigosos e a recuperação de componentes reutilizáveis para iniciativas de reciclagem.
O gerenciamento de infraestrutura de data center (DCIM) abrange muitas dessas iniciativas. O DCIM fornece uma plataforma centralizada para monitorar e gerenciar vários aspectos da infraestrutura do data center, incluindo distribuição de energia, sistemas de resfriamento e ativos de TI.
Ferramentas de DCIM monitoram o consumo de energia por meio do rastreamento e análise contínuos do uso de energia dentro de um data center. Ao empregar ferramentas avançadas de monitoramento, os operadores de data centers podem obter insights sobre a distribuição e uso de energia em vários componentes, incluindo servidores, sistemas de resfriamento e iluminação. Essa visibilidade em tempo real permite a identificação proativa de ineficiências e a implementação de estratégias de otimização.
Certificações e associações de data centers verdes
Certificações desempenham um papel fundamental no reconhecimento e promoção de práticas sustentáveis dentro de data centers. Certificações e associações notáveis incluem:
O LEED é uma certificação que destaca um compromisso com práticas de construção e operacionais ambientalmente responsáveis. Obter a certificação LEED envolve cumprir critérios específicos relacionados à eficiência energética, uso de água, seleção de materiais e impacto ambiental geral.
O Energy Star é um programa estabelecido pela Agência de Proteção Ambiental dos EUA (EPA) (link fora de ibm.com) e pelo Departamento de Energia dos EUA (DOE) para promover a eficiência energética. Produtos que possuem o selo atendem ou superam os critérios de eficiência energética estabelecidos por essas agências. O foco está em manter a funcionalidade e a qualidade enquanto reduzem significativamente o consumo de energia.
The Green Grid é uma associação sem fins lucrativos que se concentra em promover a eficiência energética em data centers e ambientes de computação empresarial. Fundada em 2007, a The Green Grid reúne profissionais do setor, incluindo especialistas em TI, fornecedores e usuários finais, para abordar colaborativamente o impacto ambiental das operações de data centers. A organização fornece recursos, diretrizes e padrões para promover práticas sustentáveis e aprimorar a eficiência energética em todo o setor de data centers.
A computação em nuvem tem o potencial de ajudar a reduzir o consumo de energia, pois permite que múltiplos usuários compartilhem os mesmos servidores físicos e aplicações. No entanto, o impacto positivo da computação em nuvem não é garantido; depende de vários fatores.
Do lado positivo, a computação em nuvem permite a consolidação de recursos computacionais em data centers centralizados operados por provedores de serviços de nuvem. Essa consolidação resulta em uso mais eficiente de recursos, reduzindo o consumo total de energia associado a empresas individuais que operam seus próprios servidores locais.
Os provedores de nuvem podem otimizar cargas de trabalho, alocar recursos dinamicamente e implementar tecnologias energeticamente eficientes, contribuindo para economias de energia em maior escala. Hardware eficiente em energia e tecnologias de resfriamento desempenham um papel significativo na determinação da magnitude desse benefício.
Por outro lado, o crescimento da computação em nuvem contribuiu significativamente para o aumento global de data centers e para o consumo substancial de energia. O relatório "2023 US Data Center Market Overview" observa que o consumo de energia dos data centers no final da década está a caminho de dobrar seu nível de 2022, impulsionado pela demanda por racks prontos para IA e aprendizado de máquina5. A transferência de dados para e da nuvem também é um processo intensivo em energia, particularmente quando os data centers estão distantes dos usuários.
Para gerar um impacto líquido positivo, as organizações devem enfatizar a otimização das cargas de trabalho e priorizar o uso eficiente dos recursos e a eliminação de desperdícios ociosos em sua estratégia de nuvem. Devem usar um provedor com uma rede distribuída de armazenamento em data centers e servidores localizados mais próximos dos usuários. Isso reduz os custos energéticos das transferências de dados. E as organizações devem investir em hardware e infraestrutura energeticamente eficientes (ou trabalhar com um provedor que o faça) e enfatizar a eficiência na transferência de dados.
O impacto geral frequentemente depende da eficiência energética das operações de data centers do provedor de nuvem. Organizações que desejam adotar uma estratégia de energia verde devem ter isso em mente.
Data centers verdes ajudam a abordar as crescentes preocupações em torno do consumo de energia, impacto ambiental e sustentabilidade. Data centers verdes oferecem uma série de incentivos, incluindo:
- Redução de custos: os data centers verdes contribuem para a redução de custos operacionais devido à melhoria da eficiência energética e à otimização de recursos.
- Redução do impacto ambiental: ao incorporar práticas ecológicas na construção e operação, data centers verdes ajudam a reduzir a pegada de carbono, minimizar o lixo eletrônico e preservar os recursos naturais.
- Maior eficiência energética: data centers verdes usam menos energia, reduzindo o consumo total de energia e o impacto ambiental associado.
- Aumento da sustentabilidade: a ênfase na reutilização de equipamentos, reciclagem responsável e construção sustentável ajuda a garantir a sustentabilidade de longo prazo dos data centers.
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Notas de rodapé
Todos os links levam para fora do site ibm.com
1"Cost, environmental impact, and resilience of renewable energy under a changing climate: a review", Ahmed I. Osman, Lin Chen, Mingyu Yang, Goodluck Msigwa, Mohamed Farghali, Samer Fawzy, David W. Rooney & Pow-Seng Yap, Springer Link, 28 de outubro de 2022
2"Combined Heat and Power Basics", Energy.gov
3"Green Power Partnership", EPA.gov
4"Re-use, refurb, recycle: Circular economy thinking and data center IT assets", Dan Swinhoe, Data Center Dynamics, 8 de março de 2022
5"Newmark: US data center power consumption to double by 2030", Matthew Goodwin, Data Center Dynamics, 15 de janeiro de 2024