Energie rinnovabili, i data center devono sostenerne l'adozione

I data center, al giorno d'oggi, sono al centro di molti aspetti di una vita quotidiana sempre più digitalizzata. Dalla gestione dei mezzi di trasporto, al funzionamento delle catene di approvvigionamento che garantiscono il rifornimento dei supermercati, fino alla comunicazione sul lavoro e nella vita privata, tutto è reso più semplice, veloce ed efficiente dalla connettività dei data center. Essi sono, quindi, alla base delle infrastrutture digitali, sociali e professionali e, come si ha avuto modo di sperimentare durante la pandemia da Covid-19, sono solidi anche nelle circostanze più difficili.

La crescente quantità di lavoro svolta dai data center implica inevitabilmente una maggiore necessità di energia. Uno studio svedese sull'uso globale dell'elettricità ha riscontrato a tal proposito che i data center e le reti ad essi associate potrebbero portare il settore Ict a richiedere fino al 21% della produzione totale di elettricità entro il 2030.

Mentre le soluzioni basate sui data center possono essere spesso più efficienti dal punto di vista energetico dei processi che sostituiscono, questa crescita rappresenta ancora un problema nel contesto dell’urgente necessità di decarbonizzare la produzione di energia per soddisfare gli obiettivi climatici. Di conseguenza, è in atto uno sforzo globale per rendere i data center più sostenibili, efficienti e con meno emissioni, e sta prendendo forma la previsione futura di un mondo in cui la domanda di elettricità della tecnologia potrà essere soddisfatta interamente dalle energie rinnovabili, un obiettivo al quale molte aziende Ict stanno puntando. Gli investimenti su questo fronte e nelle tecnologie di supporto sono stati promossi puntando sulla definizione di obiettivi ambientali e di sostenibilità per il settore.

La sfida delle energie rinnovabili

Le fonti rinnovabili producono energia elettrica verde, ma comportano allo stesso tempo nuovi problemi e sfide ingegneristiche. Sebbene alcune di queste fonti offrano una produzione energetica prevedibile (come per esempio l’energia idroelettrica), al momento prevale l’utilizzo di energia eolica e solare, fonti energetiche rinnovabili definite variabili (Vre) il cui flusso di produzione è soggetto per natura a fluttuazioni.

È facile comprendere, quindi, come questo possa comportare problemi. Un sistema di rete elettrica deve costantemente produrre una quantità sufficiente di elettricità per rispondere ai consumi. Ciò è fondamentale per la stabilità della rete e della frequenza ma, se le fonti rinnovabili hanno una produzione fluttuante, i periodi di sovra e sotto-approvvigionamento sono inevitabili.

Stefano Cevenini, product manager power quality e data center segment marketing manager di Eaton Italia

Inoltre, poiché questo tipo di fonti energetiche sta sostituendo i tradizionali generatori a turbina, si riduce l'inerzia del sistema. Ad esempio, l'energia immagazzinata nella massa rotante comporta deviazioni di frequenza più rapide e più ampie quando si verificano squilibri tra produzione e consumo.

Gli operatori di rete stanno lavorando per gestire questo potenziale disallineamento, ma anche i consumatori possono contribuire. I sistemi elettrici dei consumatori, specialmente i sistemi di alimentazione di backup, possono effettivamente aiutare nella stabilizzazione della rete, abilitando così l'adozione di successo delle energie rinnovabili. Questo aiuto arriva sotto forma di servizi ausiliari che possono essere “restituiti” all'operatore di rete.

Ripensare i data center

Se da un lato la crescente digitalizzazione richiede sempre più energia, dall’altro si sta assistendo ad un importante aumento nell'utilizzo delle energie rinnovabili che, se mantiene questo slancio, richiederà innovazioni tecnologiche per garantire il giusto livello di approvvigionamento.

Pensando a come costruire un simile futuro, è importante ricordare che i cambiamenti verso cui l'umanità si sta dirigendo dovrebbero essere più di una mera sostituzione dei sistemi esistenti; in altre parole, mentre si trasformano i sistemi energetici e si assiste a una digitalizzazione complessiva in ogni ambito, dall’industria manifatturiera alla sanità, si ha l'opportunità - e la responsabilità - di non limitarsi a tenere le luci accese, ma di ripensare in modo complessivo il funzionamento di questi servizi essenziali.

I data center, naturalmente, non possono permettersi l'instabilità energetica, dato che per necessità sono "always-on".

I servizi su cui tutti fanno affidamento hanno bisogno di data center con tempi di attività quasi costanti. Per garantire un'alimentazione continua, essi sono dotati di gruppi di continuità (UPS) con batterie e generatori di backup che intervengono per mantenere tutto in funzione quando la rete elettrica viene a mancare.

Un Ups deve rispondere istantaneamente ai cambiamenti di fornitura, erogare grandi quantità di energia e farlo con la massima affidabilità. In altre parole, le qualità di cui hanno bisogno per supportare il funzionamento stabile dei data center li rendono anche perfetti per fornire servizi ausiliari alla rete, come la regolazione rapida della domanda e l'immissione di energia. Queste azioni immediate possono stabilizzare una rete e contenerne la frequenza.

Rendere tutto questo una realtà richiede non poco lavoro: l’Ups di un data center dovrà essere aggiornato sul funzionando della rete, mentre la rete a sua volta dovrà essere predisposta sia per ricevere l'alimentazione dai data center sia per fornire ad essi energia. La nostra recente ricerca condotta con Microsoft ha dimostrato che far funzionare questo complesso sistema è possibile e come i data center possano supportare la rete in contesti reali. A dimostrazione di ciò, la sede centrale di Eaton a Dublino è ora dotata di un nuovo Ups che fornisce con successo servizi di risposta ad alta frequenza alla rete locale, riducendo la domanda dell'edificio quando la frequenza della rete scende.

Questo potenziale cambiamento nel modo in cui vengono utilizzate le capacità dei data center comporterà un ripensamento completo del ruolo dei consumatori di energia sulla rete. In passato, la trasmissione dell'elettricità era una strada a senso unico dalla produzione al consumo; ora, essa può essere bidirezionale e interattiva, e ognuno, dagli operatori di rete ai consumatori, ha il proprio ruolo da svolgere. Prima, un sistema come un Ups era una necessità operativa e una spesa necessaria, mentre ora può diventare una fonte di reddito quando i servizi ausiliari vengono rivenduti all'operatore di rete.

I data center, con il loro ruolo sempre più centrale nella vita quotidiana, vanno quindi oltre i servizi digitali. Quando inizieranno a sostenere la rete di energia rinnovabile, potranno essere considerati non solo come tali ma come centri di energia che contribuiscono alla decarbonizzazione dell'elettricità e a creare un futuro digitale e sostenibile per tutti.