Um Data Center Mais Sustentável

Com o surgimento da inteligência artificial (IA) generativa, Os data centers tornaram-se uma parte cada vez mais essencial da infraestrutura tecnológica mundial, e também consumidores crescentes de eletricidade.

Os data centers representaram cerca de 1,3% da demanda global por eletricidade em 2022, conforme a IEA. Segundo quase todos os relatos, é previsto que esse número continue a crescer rapidamente à medida que a quantidade de dados e computação na nuvem continua a aumentar. É um desafio para um mundo em que o crescimento global da demanda por eletricidade já deve ser em média superior a 3% ao ano até 2026. A crescente concorrência pela energia elétrica devido à crescente demanda de consumo, expansão do uso de veículos elétricos, aumento do uso de equipamentos de climatização devido a mudanças no clima global, cidades inteligentes e eletrificação de fábricas faz com que os data centers precisem se tornar mais eficientes para concretizar todo o seu potencial.

A boa notícia é que engenheiros já estão criando inovações para aumentar a sustentabilidade do data center. O crescente volume de dados e a velocidade com que as informações se movem significam que mesmo melhorias em escala aparentemente pequena nos cabos, conectores e equipamentos de dissipação de calor usados nos data centers atuais podem ter um enorme impacto na quantidade da energia que essas instalações consomem, principalmente ao considerar que o efeito é multiplicado por milhões (ou até bilhões) de interconexões em um data center moderno. 

Toda eletricidade deve superar as perdas resistivas à medida que flui de um lugar para outro. Quanto maior a distância percorrida pela eletricidade, mais resistência tem que ser superada, reduzindo a quantidade da eletricidade utilizável que chega ao destino.

Além disso, a eletricidade “desperdiçada” gera calor, o que requer energia adicional para resfriar o data center para que ele funcione dentro das especificações projetadas. Multiplicando a quantidade de energia perdida em um único metro de cabo pelo número de metros de cabo em um data center de um milhão de metros quadrados, inevitavelmente chegaremos a um número muito grande. Reduzir as perdas por resistência significa que mais da energia adquirida pelos data centers acaba realmente suprindo os equipamentos. Menos eletricidade desperdiçada significa menos consumo total em geral.

Os data centers já reduziram com sucesso as perdas por resistência transmitindo energia em tensão mais alta e reduzindo a corrente exigida por unidade de potência e, portanto, a resistência gerada ao movê-la. Grande parte do setor fez a transição para sistemas de distribuição de 48 volts, e os data centers podem recorrer a sistemas de distribuição de alta tensão no futuro para reduções adicionais. Cabos de bitola mais alta, que podem acomodar uma quantidade maior de corrente, também podem reduzir as perdas por resistência.

Cada conexão entre cabos e dispositivos representa outra oportunidade para perdas por resistência. Barramentos e conectores de baixa resistência podem ajudar a reduzir as perdas. Mesmo que tais reduções pareçam pequenas na escala de um conector individual, o impacto geral aumenta rapidamente ao considerarmos o grande número de conexões exigidas por um grande data center .

A capacidade de mover dados mais rapidamente é fundamental para a IA, os data centers e as atividades que dependem deles. No entanto, quanto mais rapidamente grandes volumes de dados são movimentados, mais difícil se torna para as conexões nas extremidades do cabo lidarem com a capacidade. Conexões passivas não usam energia adicional para mover dados do cabo para o dispositivo, mas há um limite para a distância que podem mover dados em qualquer velocidade sem que haja perda e degradação do sinal. As conexões ativas podem mover mais dados a distâncias e velocidades maiores, porém consumindo significativamente mais energia.

Na TE Connectivity, estamos trabalhando para melhorar cabos e conectores a fim de maximizar a capacidade de interconexões passivas. Quanto mais longos os cabos puderem ser antes de exigirem interconexões ativas para manter a integridade do sinal, melhor eles poderão atender a clusters de dispositivos de nuvem e IA. As soluções que usam cabos externos ou uma combinação entre cabos externos e internos no lugar das placas de circuito podem reduzir ainda mais a latência de energia e dados. Selecionar as combinações corretas entre os fatores pode permitir que um data center use mais cabeamento passivo e, ao mesmo tempo, mantenha velocidades mais altas, reduzindo o consumo de energia.

Os conectores também cumprem uma função estratégica importante no apoio a futuros esforços de sustentabilidade. A capacidade de modularizar projetos com base em conectores padrão permitirá que os data centers modernizem seus equipamentos com mais facilidade, à medida que surgirem inovações que produzam uma transferência de dados mais rápida e de maior largura de banda. Por outro lado, soluções sem conectores, com cabeamento fixo, dificultam a modernização de dispositivos mais antigos para melhorar a capacidade funcional ou eficiência. A dificuldade para modernizar equipamentos cria mais desperdício e reduz a flexibilidade do data center, impedindo o uso de componentes eletrônicos ou configurações mais eficientes à medida que se tornam disponíveis. Os conectores são um elemento-chave para oferecer suporte a um ecossistema mais circular em grandes data centers.

Todos os dispositivos em um data center geram calor  O aumento das temperaturas de operação diminui a confiabilidade dos produtos e componentes, o que, por sua vez, aumenta o potencial de tempo de inatividade.

À medida que as velocidades e distâncias excedem os limites do cabeamento de cobre, a mudança para os cabos ópticos torna o calor uma preocupação ainda maior. Os componentes ópticos são muito mais sensíveis à temperatura de operação do que os cabos e conectores de cobre passivos.

Assim como os elétrons contribuem para ganhos de sustentabilidade ao lidar com perdas por resistência, cada unidade térmica é importante ao lidar com o calor. O aumento da carga de calor devido ao "desperdício" de eletricidade força os data centers a depender ainda mais de ventiladores e sistemas de ar condicionado para manter os equipamentos resfriados, exigindo ainda mais energia. Isso significa que os data centers devem analisar atentamente cada parte da infraestrutura para encontrar oportunidades de reduzir o calor e economizar energia.

Soluções eficientes de gerenciamento térmico, incluindo dissipadores de calor, são uma ferramenta essencial. Para obter eficiência máxima em resfriamento por ventilação forçada ou resfriamento por meio de líquidos, é necessário minimizar a resistência de contato entre os componentes elétricos quentes e as superfícies de resfriamento, principalmente quando elas não são completamente planas. Qualquer espaço de ar entre as superfícies reduzirá a eficiência da transferência de calor, mesmo quando se trata de microinterfaces. O design maleável das conexões dos dissipadores de calor da TE Connectivity permite uma transferência de calor até duas vezes melhor do que soluções comuns, como o uso de pads para preencher espaços vazios e graxas térmicas. A proximidade entre as conexões é importante para a sustentabilidade porque o calor gerado pelos dispositivos aumenta quase exponencialmente à medida que a energia usada nos dispositivos aumenta.

Os operadores de data centers entendem a necessidade de lidar com o consumo de energia para garantir o futuro do setor. especialmente à medida que a tecnologia de IA continua a se desenvolver. A TE está ajudando nossos clientes a atingir esse objetivo com as nossas inovações em produtos. Também estamos ajudando porque, como engenheiros, isso está em nosso DNA. Encontrar soluções faz parte da engenharia: 87% dos engenheiros dizem que apoiar soluções para as mudanças climáticas é
importante em um nível pessoal, conforme o Industrial Technology Index da TE Connectivity de 2024. Cada redução incremental na resistência ou no calor por meio de inovações no data center pode ser pequena por si só, mas quando implantada em grande número, o impacto se multiplica. Os esforços serão essenciais para sustentar o crescimento da tecnologia de data centers e dos setores e aplicações que dependem deles.