Koeling door onderdompeling: een revolutionaire oplossing voor datacenters in de AI-tijdperk
In het tijdperk van kunstmatige intelligentie en de exponentiële groei van dataverwerking staan datacenters voor een urgente uitdaging: hoe de warmte van miljoenen servers efficiënt af te voeren zonder het energieverbruik te verhogen of watervoorraden uit te putten. Een veelbelovende oplossing komt uit Barcelona: de koeling door onderdompeling.
Een recent onderzoek gepubliceerd in Science laat zien dat datacenters jaarlijks ongeveer 205 terawattuur (TWh) aan elektriciteit verbruiken, wat neerkomt op ongeveer 1% van het wereldwijde totaal. Een aanzienlijk deel van deze energie wordt uitsluitend gebruikt om de apparatuur koel te houden.
Pol Valls en Daniel Pope, oprichters van het Catalaanse bedrijf Submer, hebben de regels van het spel veranderd: hun technologie maakt het mogelijk om volledige servers onder te dompelen in een elektrisch niet-conductieve vloeistof die tegelijkertijd een uitstekende warmtegeleider is. Deze innovatieve aanpak kan het energieverbruik voor koeling met maar liefst 99% verminderen en de benodigde fysieke ruimte met 85% verkleinen.
“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 werd in 2018 een functioneel systeem op grote schaal geproduceerd.
Sindsdien heeft Submer een snelle groei doorgemaakt. Het bedrijf heeft nu kantoren in Barcelona, Houston en Taipei, meer dan honderd medewerkers in dienst en contracten ter waarde van meer dan 100 miljoen euro. Hun technologie wordt al gebruikt door grote cloudproviders zoals Supermicro en Dell, evenals door bedrijven in het Midden-Oosten, Azië en de Verenigde Staten.
Een fysiek en infrastructuraal uitdaging
Hoewel koeling door onderdompeling een uiterst efficiënte oplossing lijkt, zijn er aanzienlijke technische en logistieke uitdagingen verbonden aan de massale adoptie, vooral voor datacenteroperators.
David Carrero Fernández-Baillo, mede-oprichter van Stackscale — een leverancier van cloudinfrastructuur en bare-metal die deel uitmaakt van de Aire Groep — wijst erop dat “de behoefte om apparatuur koel te houden de hele industrie dwingt nieuwe oplossingen te verkennen, verder dan traditionele ventilatie of luchtbehandeling met warme en koude gangen. Koeling door onderdompeling heeft veel potentieel, maar brengt ook integratie-uitdagingen met zich mee.”
“Om te beginnen, we hebben het hier niet over een eenvoudige technologievervanging,” voegt Carrero toe. “De huidige datacenters zijn ontworpen rond 42U-racks (of soortgelijke), verhoogde gangen (met koude en warme gangen), klimaatbeheersing en gestructureerde bekabeling. Het integreren van onderdompelingssystemen vereist een herontwerp van de fysieke indeling, het verstevigen van de technische vloer, het heroverwegen van onderhoud en het trainen van gespecialiseerd personeel. Het is geen onmiddellijke transitie, maar 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 nul waterafval en het hergebruik van restwarmte voor stadsverwarming of lokale elektriciteitsnetwerken. Bovendien worden hun producten vervaardigd uit recycleerbare materialen, conform de principes van de circulaire economie.
Zowel Submer als andere bedrijven in de sector verkennen actief nieuwe markten en binnenkort zullen we de eerste datacenters zien die uitsluitend zijn ontworpen voor kunstmatige intelligentie, vanaf het begin met onderdompelingstechnologie.
Volgens David Carrero “stijgt de vraag naar energie door de opkomst van AI naar ongekende niveaus. Het gaat niet alleen om het schaalvergroten van servers, maar ook over hoe we ze op een duurzame manier operationeel houden. Koeling door onderdompeling zal deel uitmaken van die oplossing, vooral wanneer het vermogen per rack 30 of 40 kW overschrijdt en de gegenereerde warmte onmogelijk meer met traditionele methoden kan worden beheerd.”
Naarmate de race om efficiëntie en decarbonisatie van digitale infrastructuur voortschrijdt, lijkt vloeibare onderdompeling een van de meest disruptieve veranderingen voor de architectuur van datacenters te zijn. En hoewel het nog niet voor iedereen bereikbaar is, zijn bedrijven zoals Submer en experts zoals Carrero het erover eens: we staan aan de drempel van een onmiskenbare transformatie die niet alleen de manier waarop servers worden gekoeld verandert, maar ook hoe het datacenter van de toekomst wordt geconcipieerd en gebouwd.
Referenties: El Hacker en Science. Afbeelding gemaakt met Dall-E.