Energiekosten vormen de grootste post op de balans van datacenters. Het huidige elektriciteitsverbruik van datacenters in Nederland bedraagt 2,7 miljard kilowattuur. Dat is 2,3% van het Nederlandse elektriciteitsverbruik. Wereldwijd stoot de IT-sector evenveel CO2 uit als al het vliegverkeer. Tot 40 procent van de totale bedrijfskosten van een datacenter komt voor rekening van de energie die nodig is om de enorme hoeveelheid elektronische apparatuur te koelen. Optimale isolatie van koelsystemen is een van de eenvoudigste en meest efficiënte manieren om energie te besparen in datacenters.
Door Dr. Elke Rieß, Armacell Manager Central Technical Marketing EMEA
AI-boom vereist efficiëntiewinst
Digitalisering, kunstmatige intelligentie, cloud computing en cryptocurrency mining blijven de vraag naar datacenters stimuleren. De omvang van de Europese datacentermarkt wordt momenteel geschat op 12,23 duizend MW en zal naar verwachting toenemen tot 17,93 duizend MW in 2029, wat overeenkomt met een gemiddelde jaarlijkse groei van 7,96%. Volgens een recent rapport van het Internationaal Energie Agentschap (IEA) zal het elektriciteitsverbruik van datacenters tegen 2026 verdubbeld zijn. In 2023 hadden Tier 3-datacenters het grootste aandeel in de infrastructuur. Ze hebben een hoog redundantieniveau en een uptime van ongeveer 99,982%, d.w.z. een maximale downtime van 1,6 uur per jaar. Het Verenigd Koninkrijk loopt voorop in deze ontwikkeling, gevolgd door Frankrijk, Duitsland en Ierland.
Met steeds meer nieuwe toepassingen voor verschillende gebieden van werk en leven, groeit ook in Nederland de stroom aan data en daarmee de vraag naar rekenkracht. Hyperscalers zoals Google, AWS en Microsoft, maar ook zakelijke klanten, zullen de komende jaren steeds meer datacentercapaciteit vragen. Omdat economische veerkracht zo nauw verbonden is met digitale infrastructuur en de exponentieel groeiende vraag naar data, is investeren in innovatieve datacenter technologieën noodzakelijk.
Klimaatneutrale datacenters
De Europese Commissie wil dat alle nieuw geïnstalleerde datacenters in 2030 klimaatneutraal zijn. Volgens de Dutch Data Centre Association zal Nederland dit doel al veel eerder bereiken. Om klimaatneutraliteit te bereiken moet de energie-efficiëntie van de systemen, zowel IT als gebouwtechnologie, worden geoptimaliseerd. Het gebruik van hernieuwbare energiebronnen, grondstofbesparende koeling uit natuurlijke bronnen zoals rivieren of fjorden en het gebruik van restwarmte in stadsverwarmingsnetwerken hebben de CO2-voetafdruk van veel Nederlandse datacenters de afgelopen jaren al aanzienlijk verbeterd. Op het gebied van efficiëntie, gemeten in PUE (Power Usage Effectiveness, zie infokader op pagina 43 ), behoren Nederlandse datacenters tot de beste in Europa. De eisen voor energie-efficiëntie zijn in Nederland al jaren erg streng (PUE <1,2 in de Metropoolregio Amsterdam, MRA). Naast rekenkracht is koeling een van de meest energie-intensieve processen in datacenters. De hoge warmteontwikkeling van computerservers vereist efficiënte koeling om een probleemloze werking te garanderen en de levensduur van computer- en opslagcomponenten te verlengen.
Het koelsysteem zorgt ervoor dat de warme lucht die in het datacenter wordt gegenereerd, wordt afgevoerd en dat er koele lucht wordt aangevoerd. Dit voorkomt schade aan de servers en optimaliseert de prestaties. Traditioneel worden er twee technologieën gebruikt om datacenters te koelen: luchtkoeling en vloeistofkoeling. Bij luchtkoeling wordt gekoelde lucht via openingen in de vloer aangevoerd. Vloeistofkoelsystemen worden steeds populairder omdat ze efficiënter zijn in het afvoeren van warmte dan conventionele vloerkoeling. De afvalwarmte wordt rechtstreeks afgevoerd van de relevante servercomponenten, zoals de processor (CPU) en grafische chip (GPU), of indirect via warmtewisselaars of koelplaten die aan de componenten zijn bevestigd.
Energie-efficiëntie door geoptimaliseerde isolatie
Ongeacht de technologie moeten koelsystemen professioneel geïsoleerd worden om ze op lange termijn te beschermen tegen condensatie en energieverlies. Door de technische isolatie van koelsysteemcomponenten te optimaliseren, kunnen aanzienlijke energiebesparingen worden gerealiseerd tegen relatief lage kosten. De investering verdient zichzelf meestal in minder dan een jaar terug en datacenterbeheerders profiteren van aanzienlijke energie- en kostenbesparingen op de lange termijn. Zoals een voorbeeldberekening (zie onderstaande grafiek) laat zien, verdient het gebruik van dikkere isolatielagen in datacenters die 24 uur per dag worden gebruikt zichzelf snel terug. De hogere kosten voor 25 mm dikke ArmaFlex Ultima isolatie worden al in het eerste jaar gecompenseerd door de besparingen op energiekosten, en in het vierde jaar zijn de besparingen al hoger dan de besparingen die kunnen worden bereikt met alleen condensatie-isolatie. Investeren in een hogere isolatiedikte is een economisch verantwoorde beslissing die op de lange termijn tot aanzienlijke besparingen zal leiden. In ons eenvoudige voorbeeld kunnen beheerders van datacenters meer dan 70.000 euro besparen over een periode van 20 jaar door optimale isolatie. Hierbij is geen rekening gehouden met de gestegen en stijgende elektriciteitsprijzen. Bij het nemen van investeringsbeslissingen is het belangrijk om niet alleen rekening te houden met de kosten op de korte termijn, maar ook met de besparingen op de lange termijn en de gevolgen voor het milieu.
Bescherming tegen condensatie en corrosie
Gecontroleerde omgevingscondities zorgen voor een optimale werking in datacenters. Zelfs kleine afwijkingen van de gedefinieerde klimaatomstandigheden kunnen enorme schade veroorzaken. Als de lucht te droog is, kunnen er elektrostatische ontladingen ontstaan. Als de lucht te vochtig is, kan er condensatie ontstaan. Vocht op moederborden, in harde schijven en in aansluitbussen kan leiden tot oxidatie. IT-technologie is extreem gevoelig voor vocht. Een hoge luchtvochtigheid verkort de levensduur van de apparatuur en vocht kan schade, corrosie en uiteindelijk zelfs uitval van het hele systeem veroorzaken. Condensatie op technische systemen heeft verstrekkende gevolgen: Corrosie, druppelend water, metaalcorrosie veroorzaakt door vervuilende stoffen in het water kunnen leiden tot datacorruptie, dure reparaties of zelfs stilstand en al snel tot enorme kosten leiden. De maximale downtime voor een Tier 3-datacenter is 1,6 uur per jaar, voor Tier 4 is dit slechts 26,3 minuten. Als een datacenter niet meer voldoende koelcapaciteit heeft om de bedrijfstemperatuur van de servers te handhaven, kan het zijn Tier-status verliezen. Dit zou leiden tot enorme financiële verliezen. Elastomeer isolatiematerialen met gesloten cellen beschermen de installaties tegen condensatie, verminderen het risico op corrosie en dragen zo bij aan de bedrijfszekerheid van het systeem.
Vermijd besmetting
Een ander veiligheidsrisico in datacenters is de vervuiling van de lucht in de ruimte. Contact met stof brengt het risico van beschadiging of zelfs volledige uitval van de server met zich mee. Stofdeeltjes in de lucht (zoals bouwstof, zinksnippers, deeltjes en vezels) vormen een constante bedreiging voor gevoelige systemen en apparatuur. Stofdeeltjes en corrosieve gassen kunnen de energie-efficiëntie beïnvloeden en IT-apparatuur na verloop van tijd beschadigen.
Een van de grootste risico’s voor de prestaties van datacenters zijn onzichtbare verontreinigingen, die vaak via airconditioningleidingen door het gebouw worden verspreid. Schadelijke verontreinigingen zoals deeltjes, gassen en microben kunnen gevoelige server-, netwerk- en gegevensopslagapparatuur beschadigen. Aangezien airconditioningsystemen kritieke onderdelen zijn voor de luchtkwaliteit binnenshuis, mogen in deze bedrijfskritische cleanroomomgevingen alleen stof- en vezelvrije materialen worden gebruikt. FEF isolatiematerialen geven geen schadelijke deeltjes af en hun gladde oppervlak is zeer eenvoudig te reinigen.
Brandbeveiliging heeft topprioriteit
Brand is een van de belangrijkste oorzaken van langdurige uitval in datacenters. De hoge dichtheid van elektrische stroom verhoogt het potentiële risico op brand. Als een brand niet onmiddellijk wordt herkend en geblust, kunnen gegevens onherstelbaar worden vernietigd. IT-downtime en bedrijfsonderbrekingen kunnen bedrijven duur komen te staan. Isolatiematerialen die in datacenters worden gebruikt, moeten daarom op zijn minst vlamvertragend zijn en in geval van brand zeer weinig rook produceren. Rookgassen brengen niet alleen medewerkers in gevaar en bemoeilijken de evacuatie, ze veroorzaken vaak meer schade dan de brand zelf. De gevolgschade van roet en corrosieve gassen bedraagt meer dan 50% van de totale kosten bij grote schade. Om nog maar te zwijgen van de gevolgkosten door operationele stilstand. De B/BL-s1,d0 geclassificeerde ArmaFlex Ultima genereert bij brand 10 keer minder rook dan conventionele elastomeerproducten. Bij brand geeft de halogeenvrije NH/ArmaFlex Smart geen corrosieve gassen af die in combinatie met bluswater agressieve zuren kunnen vormen.
In het geval van branden in datacenters gaat de schade vaak verder dan het puur materiële, omdat klanten en investeerders zich kunnen afkeren en de bedrijfswaarde op de lange termijn kan worden geschaad.
Langdurige betrouwbaarheid en veilige werking
Als samenleving zijn we sterk afhankelijk van de betrouwbaarheid van onze digitale diensten. Om de digitale economie draaiende te houden en waardevolle gegevens en virtuele activa te beschermen, moeten datacenters compromisloze prestatieniveaus halen. Hun 24/7 werking is cruciaal voor het soepel functioneren van onze wereld, downtime is geen optie. Het installeren van de nieuwste technologie kan de betrouwbaarheid en effectiviteit op lange termijn aanzienlijk verbeteren.
Met het oog op de stijgende energiekosten en mogelijke knelpunten in de voorzieningszekerheid is energie-efficiënte koeling cruciaal voor een grotere duurzaamheid van datacenters. Geschikte isolatiematerialen verhogen de brandveiligheid, verminderen de geluidsemissies, minimaliseren het risico op uitval door ongeplande onderhoudswerkzaamheden en kunnen de levensduur van geïsoleerde systemen verlengen. Door gebruik te maken van geoptimaliseerde isolatiediktes kunnen operators op de lange termijn aanzienlijke energie- en kostenbesparingen realiseren. Effectieve isolatie vermindert energieverlies en minimaliseert de behoefte aan koeling, wat op zijn beurt leidt tot een verlaging van de energiekosten.
PUE-waarde (Energieverbruikseffectiviteit)
De PUE-waarde (Power Usage Effectiveness) is een belangrijk getal dat in datacenters wordt gebruikt om de energie-efficiëntie te meten. Het wordt berekend door het totale stroomverbruik van het datacenter te delen door het stroomverbruik van de IT-apparatuur. Een lagere PUE-waarde duidt op een hogere energie-efficiëntie, omdat er minder energie wordt gebruikt voor niet-datacenter-gerelateerde doeleinden, zoals koeling en verlichting. De PUE-waarde heeft echter uitsluitend betrekking op de energie-efficiëntie van datacenters en houdt geen rekening met belangrijke aspecten zoals de efficiëntie van IT-apparatuur, het gebruik van energiezuinige hardware, klimaatfactoren, waterverbruik, het gebruik van hernieuwbare energiebronnen en het gebruik van afvalwarmte. De PUE-waarde moet daarom altijd samen met andere kengetallen worden bekeken om een volledig beeld te krijgen.