Revolutie in koeling: Onderwaterkoeling voor datacenters als duurzame oplossing
In het tijdperk van kunstmatige intelligentie en de exponentiële groei van gegevensverwerking staan datacenters voor een urgent probleem: hoe de hitte van miljoenen servers efficiënte te dissiperen zonder het energieverbruik op te schroeven of watervoorraden uit te putten. Een mogelijke oplossing komt uit Barcelona: onderdompelingskoeling.
Volgens een studie gepubliceerd in Science verbruiken datacenters wereldwijd ongeveer 205 terawattuur (TWh) elektriciteit per jaar, wat neerkomt op bijna 1% van het totale wereldverbruik. Een aanzienlijk deel van deze energie gaat uitsluitend op aan de koeling van apparatuur.
Pol Valls en Daniel Pope, oprichters van het Catalaanse bedrijf Submer, hebben de ambitie om de spelregels te veranderen. Hun technologie maakt het mogelijk om complete servers onder te dompelen in een diëlektrische vloeistof—een vloeistof die geen elektrische stroom geleidt, maar uitstekend is in het overdragen van warmte. Dit resulteert in een vermindering van tot 99% van het energieverbruik voor koeling en een reductie van 85% van de benodigde fysieke ruimte.
“Wij dompelen elk type elektronisch component of server onder in een tank met een speciaal ontworpen vloeistof die warmte overdraagt zonder de apparatuur te beschadigen,” legt Pol Valls uit. Het idee ontstond tijdens een hete zomer in 2015 en na jaren van onderzoek is er in 2018 een functioneel systeem ontwikkeld dat nu op grote schaal wordt geproduceerd.
Sindsdien heeft Submer een indrukwekkende groei doorgemaakt. Het bedrijf heeft kantoren in Barcelona, Houston en Taipei, telt meer dan honderd medewerkers en heeft contracten ter waarde van meer dan 100 miljoen euro. De technologie wordt inmiddels toegepast door grote cloudproviders zoals Supermicro en Dell, evenals bedrijven in het Midden-Oosten, Azië en de Verenigde Staten.
Een fysiek en infrastructureel vraagstuk
Hoewel onderdompelingskoeling een uiterst efficiënte oplossing biedt, zijn er aanzienlijke technische en logistieke uitdagingen verbonden aan de massale adoptie ervan, vooral voor operators van datacenters.
David Carrero Fernández-Baillo, mede-oprichter van Stackscale—een leverancier van cloud infrastructuur en bare-metal binnen de Aire Group—wijst erop dat “de behoefte om apparatuur koel te houden de hele industrie dwingt om nieuwe oplossingen te onderzoeken, verder dan traditionele ventilatie of airconditioning systemen.” De onderdompelingskoeling heeft veel potentieel, maar brengt ook integratiewaarschuwingen met zich mee.
“Om te beginnen, hebben we het niet over een simpele vervanging van technologie,” voegt Carrero toe. “Huidige datacenters zijn ontworpen rond 42U racks (of vergelijkbaar), verhoogde gangen (met kouden en warme gangen), en gestructureerde bekabeling. Integratie van onderdompelingssystemen vergt een herontwerp van de fysieke indeling, versterking van de technische vloer, heroverweging van onderhoud en training van gespecialiseerd personeel. Het is geen onmiddellijke overgang, maar het is wel noodzakelijk op de middellange termijn, vooral als we duurzaam en efficiënt willen opereren.”
De toekomst is geen optie meer
Submer heeft al de volgende stap gezet: het ontwerpen van eigen datacenters gericht op waterafval en het hergebruik van restwarmte voor stadsverwarming of lokale elektriciteitsnetwerken. Bovendien worden hun producten vervaardigd uit recyclebare materialen, volgens de principes van de circulaire economie.
Zowel Submer als andere bedrijven in de sector verkennen actief nieuwe markten en we zullen spoedig zien hoe de eerste datacenters worden geopend die uitsluitend zijn ontworpen voor kunstmatige intelligentie, vanaf het begin gebruikmakend van onderdompeltechnologie.
Voor David Carrero is “de opkomst van AI de energievraag naar ongekende hoogten aan het tillen. Het gaat niet alleen om het opschalen van servers, maar ook om het duurzaam operationeel houden daarvan. Onderdompelingskoeling zal deel uitmaken van dat antwoord, vooral als het vermogen per rack meer dan 30 of 40 kW bedraagt en de geproduceerde hitte onmogelijk te beheren is met traditionele methoden.”
Terwijl de race naar efficiëntie en decarbonisatie van digitale infrastructuur voortschrijdt, lijkt vloeistofonderdompeling een van de meest ingrijpende veranderingen voor de architectuur van datacenters te worden. Hoewel het nog niet voor iedereen toegankelijk is, zijn bedrijven zoals Submer en experts zoals Carrero het erover eens: we staan aan de vooravond van een onvermijdelijke transformatie die niet alleen zal veranderen hoe servers worden gekoeld, maar ook hoe het datacenter van de toekomst wordt ontworpen en gebouwd.
Referenties: El Hacker en Science. Afbeelding gecreëerd met Dall-E.