Kjøling av datamaskiner har blitt en av de store miljøsynderne, ikke minst på grunn av utviklingen innenfor digitalisering og kunstig intelligens.
Datamaskiner produserer varme og må kjøles ned for kunne gjøre optimale beregninger og ikke ta skade. Hele 30-50 prosent av energimengden som brukes i datasentrene går med til dette.
Derfor er kjøling med væske en alternativ løsning.
– Hovedårsaken er at væsker leder varme 10 til 20 ganger bedre enn luft. Det er også lettere å holde på varmeenergien som blir samlet opp. Energien kan lagres eller tas i bruk for eksempel i fjernvarmeanlegg, sier SINTEF-forsker Paul Roger Leinan.
Fakta om framtidens behov for datakraft:
- Kunstig intelligens vil føre til en økning på 165 prosent i strømbehovet til datasentre innen 20303
- Strømforbruket til datasentre er forventet å mer enn dobles innen 2030 1
- I 2024 ble omtrent 1,5 prosent av verdens totale strømforbruk brukt i datasentre 1
- Innen 2030, kan datasentre i USA stå for opptil 9 prosent% av all elektrisitet som produseres i USA 5
- I dag går 30 til 50 prosent av energien som brukes av datasentre til kjøling 2, 3
Kilder:
1) Data centres will use twice as much energy by 2030 — driven by AI, 2025, Nature, https://doi.org/10.1038/d41586-025-01113-z
5) https://www.epri.com/about/media-resources/press-release/q5vu86fr8tkxatfx8ihf1u48vw4r1dzf
To alternativer for væskekjøling
Væskekjøling av datamaskiner skjer i hovedsak på to måter: enten ved direkte kjøling av enkelte deler med vann, eller ved nedsenkningskjøling av hele datamaskinen ved bruk av olje.
Ved direkte kjøling konsentreres kjøleeffekten der den trengs mest. Det foregår som oftest i en lukket krets med vann, noe som er både billig og best når det gjelder varmeoverføring. Ulempen er kompleksiteten på systemet, fare for lekkasjer og at restene av komponentene i datamaskinen må kjøres ned med andre metoder, slik som luftkjøling.
Nedsenkningskjøling gir andre muligheter. Her blir hele datamaskinen eller de elektriske komponentene senket ned i et bad som så strømmer over og gjennom de elektriske komponentene.
– Vi har vist med beregninger hvordan man kan oppnå jevn flyt av kjølevæske gjennom hele tanken, slik at alle delene i datamaskinen får nok kjøling.
– Med denne metoden brukes det en kjølevæske som ikke leder strøm, også kalt dielektrisk væske. Fordelen med det er at alle komponentene i datamaskinen kjøles ned med samme system, forteller Leinan.
Med nedsenkningskjøling blir hele datamaskinen eller de elektriske delene senket ned i et bad av oljebasert væske. Foto: Coolblock by Synapsecom
Mest mulig effektiv kjøling
Kjøling med væske er ikke en ny teknologi, men på grunn av at dagens datamaskiner og serverparker er så kraftige, har teknologien fått en ny «vår».
Som del av EU- prosjektet MODERATOR, jobber SINTEF nå med nedsenkingskjøling. Ved hjelp av matematiske simuleringsverktøy, laboratorieforsøk og avanserte teknikker blir teknologien beregnet og målt.
– Vi har vist med beregninger hvordan man kan oppnå jevn flyt av kjølevæske gjennom hele tanken, slik at alle delene i datamaskinen får nok kjøling, sier Leinan og legger til:
Vi har testet systemer som kan måle både lave hastigheter på væskestrømmen og små temperaturendringer. Dette gjør at vi kan teste kjøleløsninger veldig nøyaktig.
Varmen kan brukes til andre formål
Ved væskekjøling går varmen fra datamaskinen over i væsken og blir så transportert med den ut av kjøletanken hvor den så kan frigis, lagres eller sendes videre.
– Temperaturen fra slike sentere, 50-70 grader, er veldig anvendelig for oppvarming av bygninger og noen typer industri og anlegg. Den lave temperaturen gjør at varmen kan transporteres langt eller lagres lenge, med lite varmetap og behov for isolasjon.
Per i dag er nedsenkningskjøling mest relevant for små og mellomstore datasentre. Grunnen er at teknologien kan tas i bruk av disse sentrene kun med små tilpasninger, og fordi varmen som avgis fra kjølingen lettere kan brukes av andre.
Kombinere begge teknologiene?
Forskerne fant at de mest lovende nedkjølingsløsningene sannsynligvis vil være å kombinere prinsipper fra både direktekjøling av enkeltdeler og fra nedsenkningskjøling.
– Det er mange komponenter i datamaskinene som trenger kjøling, men noen av delene trenger betydelig mer kjølekraft enn andre, slik som prosessorene som utfører beregningene i en datamaskin, sier Leinan.
Det er også viktig å velge riktige materialer for innmaten i serverne. Kjøleoljen kan nemlig løse opp enkelte plastmaterialer, noe som kan redusere levetid på serverkomponenter, ifølge forskerne bak studien.
