Un dissipatore che non richiede energia e riutilizza il calore, il progetto europeo per il futuro dei data center

I data center rappresentano una delle infrastrutture più energivore dell'ecosistema digitale moderno, soprattutto a causa dei sistemi di raffreddamento necessari per server e GPU sempre più potenti. Per questa ragione, nell'ambito di un progetto europeo, un team di ricercatori ha sviluppato un dissipatore passivo pensato per il calcolo ad alta intensità.

All'interno del progetto AM2PC, il Danish Technological Institute e Heatflow, insieme a partner internazionali, hanno sviluppato un componente di raffreddamento destinato a data center e sistemi di high performance computing. Il cuore della soluzione è un evaporatore in alluminio stampato in 3D, capace di raggiungere una capacità di dissipazione pari 600 watt, superiore del 50% rispetto all'obiettivo prefissato di 400 watt.

Il sistema sfrutta un principio di raffreddamento passivo a due fasi, che utilizza un fluido refrigerante in grado di evaporare a contatto con le superfici calde. Il vapore, meno denso, risale naturalmente, condensa in una zona più fredda cedendo il calore per poi tornare allo stato liquido e ripetere il ciclo. L'assenza di pompe e ventole elimina completamente il consumo energetico associato alla dissipazione.

Questo approccio risulta particolarmente utile nel contesto attuale, dove la densità di potenza dei server cresce rapidamente. Negli ultimi anni, il consumo delle GPU è passato da poche centinaia di watt a livelli di kilowatt nei sistemi più avanzati.

I sistemi di raffreddamento ad aria non riescono a tenere a bada le alte temperature dei chip, situazione che ha costretto ad adottare soluzione alternative come il raffreddamento a immersione o quello a liquido con radiatore. Quest'ultimo, in particolare, è quello che si sta diffondendo più rapidamente, in quanto più scalabile rispetto alle alternative. Di contro, però, pompe e ventole richiedono un'energia che aumenta proporzionalmente alla loro potenza.

A tal proposito, uno degli elementi più interessanti del sistema elaborato nell'ambito AM2PC riguarda la temperatura del calore estratto. I sistemi di raffreddamento a liquido tendono a mantenere una temperatura del refrigerante piuttosto bassa. Il sistema passivo di cui sopra, invece, raggiunge temperature compre tra 60 e 80 °C.

Questo consente di riutilizzare il calore di scarto per le reti di teleriscaldamento, ad esempio, o essere sfruttato come energia termica nei processi industriali dei settori alimentare, tessile, della carta o agricolo (per riscaldare le serre). Naturalmente, questo richiede che la fonte del calore sia prossima all'industria, ma si tratta comunque di una soluzione praticabile.

Dal punto di vista produttivo, la stampa 3D in alluminio permette di integrare tutte le funzioni in un unico componente, ridurre i punti di assemblaggio e scongiurare il rischio di perdite. Inoltre, l'uso di un solo materiale semplifica il riciclo a fine vita e riduce l'impiego complessivo di materia prima rispetto alle soluzioni tradizionali multi-componente che generano molti più scarti.

Le analisi del ciclo di vita indicano una possibile riduzione delle emissioni totali tra il 25 e il 30% per unità, anche se si tratta, per ora, di un progetto puramente dimostrativo.