I principali carrier telefonici stanno prestando grande attenzione ai progetti di sostenibilità spinti anche dalle recenti indagini condotte a livello internazionale che sottolineano l’impatto pari al 3% delle Telco sulla domanda totale di energia. Inoltre, le reti 5G possono solo incrementare il fabbisogno di energia per rispondere alle nuove installazioni di telefonia mobile e alle richieste di funzionalità edge.

Occorre evidenziare che le Telco sono tra le prime organizzazioni ad aver già adottato nuovi modelli per ridurre l’impatto ambientale. Ad esempio, sono già attive nel cercare di ampliare l’impiego delle energie rinnovabili (energia eolica, solare fotovoltaica e stoccaggio di batterie al litio) per assicurare un approvvigionamento energetico resiliente, affidabile e più sostenibile.

Anche nel mondo industriale è cresciuto sensibilmente l’impegno a contenere i consumi energetici, pur considerando che gli impianti produttivi sono responsabili per l’emissione del maggior quantitativo di CO2 globale nell’ambiente. In particolare, migliorare l’efficienza energetica nell’industria è prioritario per l’Italia, anche perché il settore è la prima voce di consumi elettrici nel Belpaese ed è responsabile per il 40% dei consumi elettrici nazionali.

Gli investimenti in Italia per l’efficienza energetica in ambito industriale stanno crescendo e hanno raggiunto i 2,2 miliardi di euro, quasi totalmente per tecnologie hardware, come indicato nel ‘Digital Energy Efficiency Report 2022 redatto dall’Energy&Strategy della School of Management del Politecnico di Milano.

A tutto questo serve poi aggiungere che le infrastrutture IT sono responsabili della percentuale più elevata di consumi di un data center (si parla di almeno un 70%), e sappiamo tutti bene quanto uso fanno sia le Telco sia le imprese manifatturiere dei sistemi offerti dai data center più moderni. Telco e imprese di produzione sono quindi soggette a molteplici pressioni per rispettare le nuove direttive europee in tema di sostenibilità e adozione di tecnologie eco-compatibili.

Per rispondere alle nuove sfide in tema di sostenibilità, gli operatori delle reti dati e dei data center hanno oggi accesso a best practice e tecnologie che non erano disponibili cinque o dieci anni fa e di seguito si elencano le più innovative soluzioni che consentono di ottimizzare l’utilizzo delle risorse, massimizzare l’efficienza, diminuire le emissioni e ridurre al minimo il consumo di acqua e energia.

Gestione intelligente dell’alimentazione

Oggi, grazie alle più recenti innovazioni tecnologiche, è possibile un monitoraggio completo in tempo reale dell’infrastruttura di rete AC-DC. Sono disponibili controllori intelligenti con funzionalità avanzate di gestione dei volumi che consentono agli operatori di individuare i potenziali hotspot, il rendimento energetico e le inefficienze di erogazione, al fine di ottimizzare l’alimentazione in corrente continua, massimizzare l’uso dei sistemi di condizionamento ed evitare il rischio di sovraccarichi.

Grazie alla gestione proattiva dei volumi, gli operatori possono individuare la collocazione e il profilo energetico di ogni rack in un determinato sito. Questa funzionalità di mappare la distribuzione dell’energia e la capacità di raffreddamento del sito consente agli operatori di spostare il flusso di energia da un rack all’altro per migliorare il controllo dell’aria e ottimizzare la gestione termica. Con strumenti efficaci di gestione dell’alimentazione, è possibile ottenere un’elevata disponibilità, migliorando al contempo l’efficienza energetica e risparmiando sui costi.

Altri esempi di gestione intelligente dell’alimentazione sono legati all’utilizzo della capacità di sovraccarico di alcuni sistemi UPS per gestire picchi di domanda brevi e poco frequenti invece di sovradimensionare le apparecchiature in base a tali picchi. Questa funzionalità è utilizzata anche per supportare nuove architetture ridondanti N+1 e, combinata con la segmentazione del carico di lavoro in base ai requisiti di disponibilità, per garantire tassi di utilizzo degli UPS più elevati mantenendo al contempo la ridondanza.

L’efficienza degli UPS viene migliorata grazie a implementazioni più sofisticate del funzionamento in “modalità ECO”, dove un sistema UPS a doppia conversione funziona in modalità bypass mentre i servizi pubblici erogano energia accettabile, eliminando l’energia necessaria per condizionare l’alimentazione, per passare alla modalità a doppia conversione quando la qualità dell’alimentazione diminuisce. Anche gli attuali sistemi di alimentazione in corrente continua sono più intelligenti e in grado di gestire l’energia in modo più efficace rispetto ai sistemi tradizionali, ma in molti casi gli operatori non sfruttano queste funzioni, privilegiando il funzionamento in modalità statica.

I sistemi di alimentazione oggi dispongono anche di funzionalità di supporto dinamico della rete che possono avere un ruolo nella decarbonizzazione facilitando la transizione all’energia verde. Sono funzioni che forniscono un accumulo di energia in loco utilizzabile per compensare l’imprevedibilità delle fonti di energie rinnovabili e per rivendere l’energia in eccesso alla rete.

In ambito Telco, inoltre, uno dei percorsi più scontati verso un futuro più ecologico è il semplice utilizzo di dispositivi di conversione ad alta efficienza nei sistemi di alimentazione in corrente continua presenti in ogni sito di accesso. La sostituzione dei sistemi di alimentazione in corrente continua (DC power) tradizionali con modelli più recenti ad alta efficienza può migliorare l’efficienza energetica fino al 6%.

Energie rinnovabili

Se si considerano le aree geografiche, il clima, l’affidabilità della rete, la disponibilità di acqua, le normative governative e innumerevoli altri fattori in ogni angolo del mondo, è chiaro che non esiste un’unica strategia adatta a ogni sito. Le strategie di gestione dell’energia e delle emissioni di carbonio devono essere associate alla configurazione e al contesto territoriale e gli operatori devono adattare ogni approccio alle condizioni delle proprie reti.

Si prevede che nel prossimo futuro la capacità dei servizi pubblici di supportare la rete elettrica con 100% di energie rinnovabili sarà limitata. Ciò sta spingendo alcuni operatori a esplorare le opportunità di alimentare gli apparati mediante energie rinnovabili generate localmente. Ciò può essere ottenuto abbinando le fonti di energie rinnovabili con celle a combustibile, sistemi in grado di produrre idrogeno pulito da energie rinnovabili e sistemi UPS con capacità di supporto dinamico della rete.

Batterie agli ioni di litio

Tra le innovazioni da analizzare con attenzione ci sono le nuove tecnologie emergenti delle batterie, come quelle agli ioni di litio, che possono offrire ulteriori opportunità per il funzionamento off-grid e la gestione dell’energia. Le batterie agli ioni di litio hanno costi sempre più competitivi rispetto alle batterie al piombo-acido regolate da valvole (VRLA) tradizionalmente utilizzate come fonte di alimentazione di backup a breve termine.

Una maggiore durata delle batterie agli ioni di litio può significare una maggiore affidabilità, che permette di ridurre le sostituzioni delle batterie e la produzione di rifiuti elettronici. Anche le batterie agli ioni di litio possono avere un ruolo nella transizione alle energie rinnovabili. Se abbinate a sistemi AC-DC con funzionalità di supporto dinamico della rete, queste forniscono la flessibilità necessaria per sopperire alle fluttuazioni delle fonti rinnovabili e anche rivendere l’energia in eccesso alla rete, consentendo agli operatori di realizzare ricavi incrementali dalla generazione di energia in loco.

Alternative all’utilizzo di generatori Diesel

Il generatore diesel è da tempo un elemento imperfetto ma ineludibile dell'ecosistema delle reti di comunicazione e dei data center. Oltre a essere inquinante, richiede manutenzione o sostituzione del carburante dopo periodi di inattività. Alcuni operatori si affidano alle batterie per supportare carichi più lunghi. Un’alternativa promettente sono le celle a combustibile a idrogeno, su cui ci sono molte sperimentazioni e anche noi stiamo partecipando a un progetto finanziato dall’Unione Europea, E2P2, assieme a Equinix, Snam e altri.

Thermal Management a elevata efficienza idrica ed energetica

In genere i sistemi di Thermal Management contribuiscono maggiormente al PUE (Power Usage Effectiveness) dei data center e sono state impiegate risorse significative per ridurre il loro impatto sul consumo energetico utilizzando tecnologie di raffreddamento più efficienti. Ciò ha comportato un maggiore di utilizzo di sistemi di raffreddamento a elevato consumo di acqua che migliorano l’efficienza di raffreddamento utilizzando l’acqua per aumentare il numero di ore in cui il sistema di raffreddamento può funzionare in modalità freecooling.

I sistemi di freecooling con acqua refrigerata consentono un equilibrio tra utilizzo di acqua ed efficienza energetica. Se supportati da strategie di ottimizzazione come l’aumento delle temperature dell’aria e dell’acqua, il controllo a livello di sistema e l’aggiunta di tecnologie adiabatiche, questi sistemi a elevata efficienza idrica possono aiutare a ridurre le emissioni indirette.

Per le aree in cui la disponibilità di acqua è limitata o in cui gli operatori perseguono l’obiettivo di azzerare l’uso di acqua nell’ambito dei propri obiettivi di sostenibilità, è possibile utilizzare sistemi a espansione diretta (DX) senza acqua. I sistemi di freecooling DX si avvicinano all’efficienza energetica dei sistemi evaporativi indiretti, eliminando al contempo l’acqua utilizzata da tali sistemi. In un confronto diretto tra i due sistemi, i sistemi DX con refrigerante pompato hanno fornito una pPUE superiore di circa lo 0,01 rispetto al sistema evaporativo indiretto, riducendo al contempo l’efficacia dell’utilizzo di acqua da 0,25 per il sistema evaporativo indiretto a zero per il sistema DX.

Visibilità in tempo reale

Una maggiore visibilità delle operazioni spesso consente un controllo più preciso. Un esempio è l’uso di sensori per monitorare le temperature all’interno dei data center. In passato, i data center venivano spesso utilizzati a temperature di 22,2 °C o inferiori per garantire che tutte le infrastrutture presenti funzionassero in condizioni di sicurezza. Grazie alla visibilità in tempo reale delle temperature dei data center, gli operatori possono aumentarle portandole più vicino al limite superiore indicato per le apparecchiature IT nelle linee guida dell’American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers (ASHRAE) di 18-27 °C. Non tutte le strutture saranno a proprio agio a operare vicino al limite superiore, ma spesso è possibile aumentare le temperature e ogni grado in più può garantire fino al 4% di risparmio energetico.

Conclusioni

È positivo che telco e imprese del settore manifatturiero di tutto il mondo stiano già operando proattivamente nel campo della gestione dell’energia. Sono in corso anche iniziative di sostenibilità interna, come il riutilizzo e il riciclo delle apparecchiature e la riduzione del consumo di acqua nelle fabbriche e negli uffici, che riescono non solo ad avere un impatto positivo sull’ambiente, ma anche a far risparmiare sui costi. Inoltre, i progressi tecnologici sono continui.

In Vertiv siamo certi che le innovazioni continueranno a guidare il progresso, dando vita a un futuro più efficiente e sostenibile partendo dai settori maggiormente energivori a livello globale. Le soluzioni tecnologiche che ogni Telco o impresa industriale impiegherà per ridurre l’impatto ambientale dipenderanno da obiettivi e priorità definiti, dagli anni di operatività dei sistemi esistenti e dai budget disponibili, nonché dalle normative a livello nazionale e internazionale. Nella maggior parte dei casi, le tecnologie più recenti saranno introdotte gradualmente con l’avanzare dell’età dei sistemi esistenti e i piani dovranno evolversi man mano che emergeranno nuove soluzioni innovative.

Andrea Faeti è Sales Director Enterprise Accounts, Italy di Vertiv