Raffreddamento passivo dei data center: l’alternativa sostenibile per ridurre energia e acqua

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Nell’era della digitalizzazione accelerata, i data center rappresentano il cuore dell’infrastruttura tecnologica globale. Sono responsabili dell’archiviazione e dell’elaborazione dei dati che supportano social network, servizi cloud, intelligenza artificiale, piattaforme di streaming, transazioni finanziarie e sistemi governativi. Tuttavia, questa rivoluzione digitale comporta un impatto ambientale significativo, in particolare in termini di consumo energetico e utilizzo dell’acqua.

Secondo l’Agenzia Internazionale dell’Energia (IEA), nel 2022 i data center hanno rappresentato circa l’1–1,3% del consumo elettrico globale, una percentuale destinata a crescere con l’espansione dei servizi digitali e dell’intelligenza artificiale generativa. Una parte rilevante di questo consumo deriva dai sistemi di raffreddamento progettati per evitare il surriscaldamento delle apparecchiature.

Il problema: raffreddamento attivo ad alto consumo di risorse

I sistemi di raffreddamento tradizionali nei data center si basano principalmente su tecniche attive: climatizzazione industriale, raffreddamento a liquido o torri evaporative. Queste soluzioni richiedono grandi quantità di energia elettrica e acqua, soprattutto nei climi caldi e umidi. Ad esempio, un data center da 15 megawatt può consumare fino a 360.000 litri di acqua al giorno per il raffreddamento, secondo l’Uptime Institute.

Inoltre, nelle regioni soggette a scarsità idrica come la California, gli Emirati Arabi Uniti o alcune zone del sud della Spagna, questo modello risulta insostenibile. Le emissioni di carbonio associate all’uso di elettricità da fonti fossili aggravano ulteriormente l’impatto ambientale di queste infrastrutture.

L’alternativa: raffreddamento passivo basato su principi naturali

Per affrontare queste sfide, ricercatori e aziende tecnologiche stanno puntando su un’alternativa: il raffreddamento passivo, una tecnica che riduce o elimina l’uso di energia elettrica nella dissipazione del calore. Queste soluzioni si basano su:

• Convezione naturale: utilizzo del movimento naturale dell’aria per rimuovere il calore.

• Radiazione termica: emissione di calore sotto forma di onde infrarosse verso l’ambiente.

• Raffreddamento radiativo verso il cielo: tecnica che dissipa il calore direttamente nello spazio tramite radiazione infrarossa, anche in presenza di luce solare.

• Materiali riflettenti e isolanti avanzati: che riducono l’assorbimento del calore esterno e migliorano l’efficienza termica.

Un esempio significativo è il progetto dell’Università della California a San Diego (UC San Diego), dove è stato sviluppato un rivestimento speciale in grado di riflettere il 95% della radiazione solare ed emettere calore infrarosso verso l’atmosfera. Questo consente di raffreddare le strutture senza elettricità, anche in pieno giorno. Questa tecnica, nota come radiative sky cooling, si ispira ai fenomeni naturali di raffreddamento notturno osservati nelle aree desertiche.

Risultati promettenti e benefici concreti

I test pilota condotti con questa tecnologia hanno mostrato riduzioni di temperatura comprese tra 4 e 10 gradi Celsius, traducibili in una riduzione fino al 35% del consumo energetico per la climatizzazione. Inoltre, riducendo o eliminando le torri evaporative, si ottiene anche un notevole risparmio idrico.

Tra i principali benefici figurano:

• Riduzione del consumo elettrico totale

• Risparmio significativo di acqua potabile

• Diminuzione delle emissioni di CO₂

• Minori costi operativi nel lungo periodo

• Maggiore resilienza alle crisi energetiche o idriche

Casi reali e adozione da parte delle grandi aziende tecnologiche

Aziende leader come Google, Microsoft e Meta stanno già esplorando e implementando strategie passive in alcuni dei loro data center. In Svezia, Microsoft gestisce data center che sfruttano il clima freddo e la ventilazione naturale per ridurre al minimo l’uso di sistemi attivi. A Singapore, le normative governative sull’uso dell’acqua nelle strutture tecnologiche hanno accelerato l’adozione di soluzioni ibride e passive.

In India e in Medio Oriente, dove temperature estreme e scarsità d’acqua rappresentano sfide costanti, queste tecnologie vengono valutate come parte dei nuovi standard di progettazione.

Un complemento ideale alle energie rinnovabili

Uno dei principali vantaggi del raffreddamento passivo è che si integra facilmente con altre soluzioni sostenibili. Richiedendo meno energia, migliora l’efficienza complessiva dei sistemi alimentati da pannelli solari, batterie o microreti. Facilita inoltre la progettazione di data center modulari o situati in aree remote, dove l’accesso all’energia convenzionale è limitato.

La combinazione di raffreddamento passivo, energia rinnovabile e architettura bioclimatica rappresenta il futuro dei data center a emissioni zero.

Sfide da affrontare

Nonostante il suo potenziale, questa tecnologia deve ancora superare alcune barriere alla diffusione su larga scala:

• Costi iniziali di implementazione elevati

• Limitazioni geografiche (l’efficacia varia in base al clima)

• Necessità di riprogettare le infrastrutture esistenti

• Mancanza di conoscenza o di standard condivisi

Tuttavia, iniziative come il Climate Neutral Data Centre Pact in Europa e certificazioni come LEED, Energy Star for Data Centers e ASHRAE stanno promuovendo pratiche più sostenibili attraverso incentivi e regolamentazioni.