Rinnovabili • Ridurre i consumi energetici dei data center, la nuova frontiera di Schneider Electric

Data center sostenibili, misurare e ridurre i consumi energetici con un click

In un anno ha permesso di tagliare del 30% i consumi energetici di un data center nella smart factory di Lexington, in Kentucky. Si basa su modelli e algoritmi costruiti su un data lake che riceve input da 5 anni da oltre 100mila device e continua a espandersi. E automatizza tutti i processi di calcolo delle metriche di efficienza per i data center, portandole a un click di distanza. La nuova soluzione di Schneider Electric per portare nel futuro il Data Center Infrastructure Management

Ridurre i consumi energetici dei data center, la nuova frontiera di Schneider Electric
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In collaborazione con Schneider Electric

(Rinnovabili.it) – Per ridurre i consumi energetici, qualsiasi azienda deve prima di tutto sapere dove e quanto consuma, poi deve calcolare quali sono i margini per ottimizzare le prestazioni energetiche e decidere quali azioni concrete mettere in campo. Un compito che diventa complesso e dispendioso quando l’architettura da monitorare è dispersa su più siti o è particolarmente intricata. E si fa ancora più complicato se bisogna tener conto di parametri aggiuntivi per il reporting di sostenibilità. E se la legislazione espande questi obblighi, con nuove metriche, anche ad ambiti nuovi come i data center.

Rendere efficienti i data center

È quello che sta succedendo con l’entrata in vigore della direttiva UE sull’efficienza energetica (EED). Varata da Bruxelles a fine 2023, a partire da maggio obbligherà a fornire dati puntuali e progressi ottenuti nell’efficientamento dei data center. Un ambito sempre più centrale per i consumi energetici. L’International Data Corporation (IDC) prevede che cresceranno a un tasso composto di crescita annuale del 16% passando dai 382TWh del 2022 a 802TWh entro il 2027, in parte per via della diffusione dell’Ai generativa. Una crescita che è pari ai consumi odierni di un paese come la Francia. Già oggi, il comparto ICT è responsabile del 7% dei consumi elettrici globali. Ma solo il 43% dei vertici aziendali, rileva una ricerca di CapGemini, sa qual è l’impronta reale della propria parte IT.

Ecco tracciati i contorni della sfida che ci troviamo davanti. Lavorare sui data center per ridurre i consumi energetici è indispensabile – e in Europa è anche un compito urgente – ma non siamo pronti per riuscirci al meglio. È per superare questi ostacoli che Schneider Electric, il leader nella trasformazione digitale della gestione dell’energia e dell’automazione, ha appena lanciato un upgrade del software di gestione dell’infrastruttura data center (DCIM) EcoStruxure IT. Con nuove funzionalità “model based” e automatizzate di reportistica di sostenibilità, a prova di EED.

La sostenibilità a 1 click di distanza

Un software che Schneider Electric ha aggiornato basandosi su 20 anni di ricerche in materia e 3 anni di investimenti mirati attraverso il programma Green IT. E che ha testato prima di tutto al suo interno. Con ottimi risultati: in un anno si è riusciti a ridurre i consumi energetici del 30%, l’obiettivo iniziale era del 5%. Numeri che si riferiscono alle performance della smart factory di Lexington, in Kentucky (Stati Uniti). Ma il processo è scalabile e i risultati del test sono generalizzabili, assicura l’azienda. Oltre a poter essere integrato con UPS, PDU intelligenti e altri misuratori di energia di fornitori terzi.

“Ci siamo concentrati su 140 nostri siti infrastrutturali critici per offrire una soluzione che tenga insieme sostenibilità, resilienza e sicurezza – spiega Alison Matte, Sustainability Lead EcoStruxure IT di Schneider Electric – In media, dove abbiamo testato il software, siamo riusciti a ridurre i consumi energetici del 30%. Lexington è un caso d’uso esemplare, dove il mix elettrico non è particolarmente pulito”.

Ma c’è un altro aspetto, oltre all’efficienza guadagnata, che può diventare particolarmente appetibile per un’azienda che sa di dover produrre un reporting di sostenibilità sui suoi data center più dettagliato e corposo di prima: la facilità di utilizzo. Se l’interfaccia permette di riassumere i dati e ricavarne le metriche necessarie con uno o due click, è la gestione del monitoraggio che viene particolarmente semplificata con l’upgrade di EcoStruxure.

“Finora dovevi avere una comprensione molto approfondita dei dispositivi, essere in grado di mappare la tua infrastruttura IT e anche fare i calcoli corretti, manualmente – sottolinea Kevin Brown, Senior Vice President EcoStruxure Solutions di Schneider Electric – Noi abbiamo automatizzato l’intero processo grazie a modelli che abbiamo sviluppato internamente, su cui abbiamo creato degli algoritmi testati sul nostro data lake. Possiamo fornire una stima molto accurata di quale sia, ad esempio, il PUE (Power Usage Effectiveness)”.

Un gemello digitale per ridurre i consumi energetici dei data center

Attendibilità e precisione dell’intervallo di stima vanno letti sullo sfondo di come sono stati creati i modelli alla base del software. Il data lake su cui l’algoritmo è disegnato e addestrato è popolato da 5 anni con input provenienti da oltre 100mila device. Informazioni a cui si sommano quelle derivate da 2 decenni di ricerca tramite l’Energy Management Research Center sulle diverse configurazioni delle infrastrutture dei data center, ad esempio le variazioni nei consumi elettrici a seconda del ricorso o meno al teleraffrescamento o le strategie di contenimento dell’aria calda e fredda implementate. E più aumentano le installazioni, più il modello alla base del software continua a migliorare perché lavora su un data lake in cloud in continuo aggiornamento ed espansione.

Se questo design azzera sostanzialmente i tempi necessari per calcolare i parametri di efficienza energetica desiderati, il risparmio di tempo c’è anche in fase di integrazione del software con l’infrastruttura IT dell’azienda. “L’unica cosa, letteralmente, che i clienti devono fare è darci la posizione del device. Ed è un semplice procedimento drag & drop – rimarca Brown – Il software può essere operativo anche in un’ora, nei casi più complessi ci posono volere un paio di settimane. Dipende dai protocolli di sicurezza del cliente, dato che noi usiamo meccanismi di scoperta standardizzati e possono essere in vigore dei limiti alle attività sulla rete”.

Oltre a questa soluzione, Schneider Electric sta per rilasciare una seconda funzionalità aggiornata – IT Advisor – per massimizzare l’efficienza e la resilienza dell’infrastruttura IT. Quando uscirà, nel secondo trimestre ’24, darà la possibilità di creare gemelli digitali delle proprie infrastrutture concentrando l’attenzione sugli spazi vuoti nei data center. E simularne la capacità di gestire carichi di potenza specifici, quali configurazioni consentono di ridurre di più i consumi energetici, e anche di fornire ai clienti – in caso di colocation in un sito condiviso – rapporti dettagliati sul consumo energetico e portali personalizzati per l’analisi dei dati.

Siccome si va oltre il monitoraggio in tempo reale, la simulazione permette di lavorare non solo d’anticipo, ad esempio prevedendo entro quanto tempo un singolo dispositivo può presentare problemi, ma anche di ottenere una panoramica di quali configurazioni possibili – una volta riempiti determinati rack vuoti nel data center – portano a durata d’esercizio maggiore.


Rinnovabili • Turbine eoliche ad asse verticale

Turbine eoliche ad asse verticale, efficienza migliorata del 200%

Dall'EPFL svizzero il primo studio che applica un algoritmo di apprendimento automatico alla progettazione della pale delle turbine VAWT

Turbine eoliche ad asse verticale
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Nuovi progressi per le turbine eoliche ad asse verticale

Un aumento dell’efficienza del 200% e una riduzione delle vibrazioni del 70%. Questi due dei grandi risultati raggiunti nel campo delle turbine eoliche ad asse verticale,  presso l’UNFoLD, il laboratorio di diagnostica del flusso instabile della Scuola Politecnica Federale di Losanna (EPFL). Il merito va a Sébastien Le Fouest e Karen Mulleners che, in un’anteprima mondiale hanno migliorato questa specifica tecnologia impiegando un algoritmo di apprendimento automatico.

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Turbine eoliche VAWT, vantaggi e svantaggi

Si tratta di un progresso a lungo atteso dal comparto. Le turbine eoliche ad asse verticale o VAWT per usare l’acronimo inglese di “Vertical-axis wind turbines” offrono sulla carta diversi vantaggi rispetto ai classici aerogeneratori ad asse orizzontale. Ruotando attorno ad un asse ortogonale al flusso in entrata, il loro lavoro risulta indipendente dalla direzione del vento, permettendogli di funzionare bene anche nei flussi d’aria urbani. Inoltre offrono un design più compatto e operano a frequenze di rotazione più basse, il che riduce significativamente il rumore e il rischio di collisione con uccelli e altri animali volanti. E ancora: le parti meccaniche della trasmissione possono essere posizionate vicino al suolo, facilitando la manutenzione e riducendo i carichi strutturali.

Perché allora non sono la scelta dominante sul mercato eolico? Come spiega lo stesso Le Fouest, si tratta di un problema ingegneristico: le VAWT funzionano bene solo con un flusso d’aria moderato e continuo. “Una forte raffica aumenta l’angolo tra il flusso d’aria e la pala, formando un vortice in un fenomeno chiamato stallo dinamico. Questi vortici creano carichi strutturali transitori che le pale non possono sopportare“, scrive Celia Luterbacher sul sito dell’EPFL.

Energia eolica e algoritmi genetici

Per aumentare la resistenza, i ricercatori hanno cercato di individuare profili di inclinazione ottimali.  Il lavoro è iniziato montando dei sensori, direttamente su una turbina in scala ridotta, a sua volta accoppiata ad un ottimizzatore funzionante con algoritmi genetici di apprendimento. Di cosa si tratta? Di una particolare tipologia di algoritmi euristici basati sul principio della selezione naturale.

Quindi muovendo la pala avanti e indietro con angoli, velocità e ampiezze diverse, hanno generato una serie di profili di inclinazione. “Come in un processo evolutivo, l’algoritmo ha selezionato i profili più efficienti e robusti e ha ricombinato i loro tratti per generare una ‘progenie’ nuova e migliorata”. Questo approccio ha permesso a Le Fouest e Mulleners non solo di identificare due serie di profili di passo che contribuiscono a migliorare significativamente l’efficienza e la robustezza della macchina, ma anche di trasformare la più grande debolezza delle turbine eoliche ad asse verticale in un punto di forza. I risultati sono riportati su un articolo recentemente pubblicato sulla rivista Nature Communications.

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About Author / Stefania Del Bianco

Giornalista scientifica. Da sempre appassionata di hi-tech e innovazione energetica, ha iniziato a collaborare alla testata fin dalle prime fasi progettuali, profilando le aziende di settore. Nel 2008 è entrata a far parte del team di redattori e nel 2011 è diventata coordinatrice di redazione. Negli anni ha curato anche la comunicazione e l'ufficio stampa di Rinnovabili.it. Oggi è Caporedattrice del quotidiano e, tra le altre cose, si occupa quotidianamente delle novità sulle rinnovabili, delle politiche energetiche e delle tematiche legate a tecnologie e mercato.