OCP, energy, data centres and society: new applications and metrics

Summary

En esta presentación, el orador, un investigador de la Universidad de Lancaster, comparte sus hallazgos sobre el uso sostenible del calor residual de los centros de datos. Con una década de experiencia en la industria de TI y varios años como docente universitario, ahora explora aplicaciones innovadoras para el calor desechado por los centros de datos, desde calentar hogares hasta deshidratar productos agrícolas. Presenta una nueva métrica, el 'puntaje de sostenibilidad energética del centro de datos', para evaluar de manera holística la eficiencia y sostenibilidad de estos centros. La investigación destaca el potencial significativo de los centros de datos para contribuir positivamente a la sociedad y al medio ambiente, más allá de sus roles convencionales.

Takeaways

• 😊 L'industrie des centres de données utilise environ 1% de l'électricité mondiale, ce qui représente des milliards de dollars et des mégatonnes d'émissions de carbone.
• 🔥 La chaleur résiduelle des centres de données peut être réutilisée pour chauffer des maisons, des piscines, déshydrater des matières premières comme le bois, les algues et les légumes.
• 🌳 La déshydratation de matières premières comme le bois, les algues et les légumes pourrait être une nouvelle application pour la chaleur résiduelle des centres de données.
• 🏭 La chaleur résiduelle pourrait également être utilisée dans d'autres industries comme les serres ou l'énergie marine.
• ✈️ Un projet futuriste propose d'utiliser la chaleur résiduelle pour déshydrater les algues afin de produire un carburant d'aviation durable.
• ☕ L'auteur a étudié la possibilité de déshydrater toutes les récoltes de café du Costa Rica avec seulement 50 conteneurs de centres de données.
• 📈 Le métrique PUE (efficacité énergétique des centres de données) n'est pas suffisante pour mesurer la durabilité, un nouveau score est proposé pour inclure la réutilisation de l'énergie.
• 🌍 Les applications de réutilisation de la chaleur doivent être adaptées aux différentes régions géographiques et structures sociétales.
• 👥 L'auteur encourage la collaboration et l'engagement avec la communauté Open Compute pour développer ces nouvelles applications.
• 🎓 Cette présentation est basée sur la thèse de doctorat de l'auteur sur ce sujet à l'Université de Lancaster.

Q & A

¿Cuál es el objetivo principal de la investigación presentada?

El objetivo principal es investigar nuevas aplicaciones y métricas para el calor residual generado por los centros de datos, con el fin de reutilizarlo de manera más sostenible en lugar de desperdiciarlo.

¿Qué nuevas aplicaciones se proponen para el calor residual de los centros de datos?

Algunas aplicaciones propuestas incluyen calentar viviendas, piscinas, deshidratar materiales como pellets de madera, madera, algas, verduras y hojas de té, almacenar calor cargando sales hidratadas, proporcionar calor a otras industrias como invernaderos, y producir combustible de aviación sostenible a partir de algas deshidratadas.

¿Qué métrica existente se menciona y cuáles son sus limitaciones?

Se menciona la métrica PUE (Power Usage Effectiveness), que es una métrica financiera que solo tiene en cuenta el 12% del consumo total de energía en un centro de datos, sin considerar el calor residual y su potencial reutilización.

¿Qué nueva métrica se propone para evaluar la sostenibilidad energética de los centros de datos?

Se propone una nueva métrica llamada "Data Center Energy Sustainability Score" (DSS), que tiene en cuenta la energía de entrada, el consumo del centro de datos y la reutilización del calor residual, brindando una visión más holística de la sostenibilidad energética.

¿Qué ventajas se mencionan sobre la métrica propuesta (DSS) en comparación con PUE?

A diferencia de PUE, DSS tiene en cuenta toda la cadena de energía, incluyendo la entrada de energía, el consumo del centro de datos y el reaprovechamiento del calor residual. Además, se menciona que DSS es una métrica más cruda pero más correcta para evaluar la reutilización del calor y la sostenibilidad general.

¿Qué ejemplos geográficos se mencionan en relación con la reutilización del calor residual?

Se mencionan ejemplos de Malasia, Costa Rica, Suecia, los países nórdicos y Etiopía, destacando los desafíos y oportunidades para la reutilización del calor residual en diferentes regiones y contextos socioeconómicos.

¿Qué importancia se le da a la colaboración y la participación en la comunidad Open Compute Project (OCP)?

Se insta a los interesados a participar y colaborar con la comunidad OCP y su subproyecto relacionado, ya que se presenta como una plataforma valiosa para compartir ideas y avanzar en el desarrollo de soluciones sostenibles para el calor residual de los centros de datos.

¿Qué aspecto se menciona como un posible trabajo futuro?

Se menciona la posibilidad de dejar el ámbito académico y explorar oportunidades fuera de él, manteniendo el interés en el tema de la reutilización del calor residual de los centros de datos y las métricas de sostenibilidad.

¿Qué papel se menciona que podría desempeñar la reutilización del calor residual en situaciones de escasez de alimentos?

Se sugiere que la reutilización del calor residual podría ayudar a deshidratar y preservar nutrientes de verduras y otros alimentos, lo cual podría ser beneficioso en regiones propensas a hambrunas, como el Cuerno de África, donde las sequías y las hambrunas ocurren cada pocos años.

¿Qué beneficios adicionales se mencionan sobre la reutilización del calor residual además de los ambientales?

Se menciona que la reutilización del calor residual también podría tener un valor de relaciones públicas positivo para las empresas de centros de datos, como se vio cuando un centro de datos calentó una piscina y recibió atención mediática.

Outlines

00:00

🗣️ Introducción y agradecimientos

El autor comienza agradeciendo a la OCP por el evento y por invitarlo, también agradece a los miembros del panel de la mañana. Presenta su nombre y menciona que está terminando su tesis doctoral sobre el tema en la Universidad de Lancaster. Proporciona detalles sobre su experiencia laboral en la industria de TI y como profesor universitario.

06:17

🌍 Importancia de reutilizar el calor residual de los centros de datos

El autor destaca que los centros de datos consumen alrededor del 1% de la electricidad mundial, generando grandes cantidades de emisiones de carbono. Señala que el calor residual de los centros de datos, si se reutiliza adecuadamente, puede convertirse en un recurso valioso en lugar de un desperdicio. Presenta un diagrama que muestra la entrada de energía, los servidores, la refrigeración y la reutilización del calor residual. Menciona que su investigación se centra en las aplicaciones novedosas para el calor residual de los centros de datos y en el desarrollo de métricas para medirlo.

11:19

🏘️ Aplicaciones para el calor residual de los centros de datos

El autor enumera varias aplicaciones potenciales para el calor residual de los centros de datos, como calentar hogares, piscinas, deshidratar productos como pellets de madera, madera, algas, verduras y hojas de té. Destaca que esto podría ayudar a conservar nutrientes y prevenir hambrunas en países en desarrollo. También menciona la posibilidad de almacenar calor cargando sales hidratadas, deshidratar materia orgánica para capturar CO2 y proporcionar calor a otras industrias como invernaderos y energía marina. Además, sugiere un proyecto de aviación sostenible utilizando algas deshidratadas como combustible.

16:21

⚖️ Necesidad de nuevas métricas de sostenibilidad

El autor señala que si bien el PUE (Power Usage Effectiveness) es una métrica útil para fines financieros, no es una métrica de sostenibilidad adecuada. Propone una nueva métrica holística llamada "Data Center Energy Sustainability Score" (DSS) que tiene en cuenta toda la cadena energética, incluyendo la entrada de energía, el centro de datos y la reutilización del calor residual. Explica cómo se calcula el DSS y lo compara con el PUE en diferentes escenarios, demostrando que el DSS es una métrica más completa para evaluar la sostenibilidad energética de los centros de datos.

21:22

🤝 Llamado a la colaboración y conclusión

Finalmente, el autor invita a la audiencia a unirse a la comunidad de Open Compute y al subproyecto relacionado con la reutilización del calor residual. Solicita ideas y colaboración, y expresa su interés en conocer lo que otros están haciendo en este campo. Concluye enfatizando la importancia de ir más allá de los centros de datos al abordar temas de sostenibilidad energética.

Keywords

💡Centros de datos

Los centros de datos son instalaciones diseñadas para alojar una gran cantidad de equipos informáticos y servidores que almacenan, procesan y distribuyen datos. En el guión, se menciona que la industria de los centros de datos utiliza alrededor del 1% de la electricidad mundial, lo que representa miles de millones de dólares o libras en emisiones de carbono. El orador está investigando cómo reutilizar el calor residual de los centros de datos para aplicaciones sostenibles.

💡Calor residual

El calor residual es el calor generado como subproducto del funcionamiento de los servidores y equipos informáticos en los centros de datos. Este calor, que normalmente se considera un desperdicio, se libera al ambiente a través de los sistemas de refrigeración. El orador está explorando formas de reutilizar este calor residual en lugar de desecharlo, con el objetivo de reducir el impacto ambiental y encontrar aplicaciones beneficiosas para la sociedad.

💡Reutilización del calor

La reutilización del calor se refiere a la captura y aprovechamiento del calor residual generado por los centros de datos para otros fines, en lugar de simplemente liberarlo al ambiente. En el guión, se mencionan varias aplicaciones potenciales para este calor, como calentar hogares, piscinas, deshidratar productos agrícolas, cargar sales hidratadas para almacenar energía térmica, y proporcionar calor a otras industrias como los invernaderos.

💡Aplicaciones novedosas

El orador ha estado investigando aplicaciones novedosas o poco convencionales para el calor residual de los centros de datos. Estas incluyen la deshidratación de productos como madera, algas marinas, vegetales y hojas de té, con el fin de conservar nutrientes y prolongar la vida útil de estos productos. También menciona la idea de utilizar el calor para producir biocombustibles a partir de materia orgánica y el concepto de la aviación sostenible mediante el uso de algas deshidratadas.

💡Métricas de sostenibilidad

El orador critica la métrica actual de uso eficiente de la energía (PUE) por ser principalmente una métrica financiera que no tiene en cuenta la sostenibilidad energética en su totalidad. Por lo tanto, propone una nueva métrica llamada 'Puntuación de Sostenibilidad Energética de Centros de Datos' (DSS, por sus siglas en inglés), que considera toda la cadena energética, desde la entrada de energía hasta el uso y reutilización del calor residual.

💡Geografías y estructuras sociales

El orador ha estado mapeando las aplicaciones potenciales para el calor residual en diferentes geografías y estructuras sociales. Menciona ejemplos de lugares como Malasia, Costa Rica, Suecia y partes de Europa, destacando que las regiones tropicales representan un desafío mayor debido a su creciente población y mercado futuro para la industria de los centros de datos.

💡Colaboración

Al final de su presentación, el orador hace un llamado a la colaboración y al compromiso con la comunidad Open Compute Project (OCP). Invita a los asistentes a unirse al subproyecto relacionado con la reutilización del calor residual y a contactarlo si tienen ideas o están trabajando en proyectos similares. Enfatiza la importancia de colaborar para avanzar más allá de los límites tradicionales de los centros de datos en materia de sostenibilidad.

💡Investigación académica

El orador menciona que está finalizando lo que cree que es la primera tesis doctoral sobre este tema de la reutilización del calor residual de los centros de datos en la Universidad de Lancaster. Esto implica que su trabajo es una contribución académica importante y pionera en este campo emergente de la sostenibilidad energética en los centros de datos.

💡Eficiencia energética

Si bien el enfoque principal del orador es la reutilización del calor residual, también reconoce la importancia de la eficiencia energética en los centros de datos. Menciona que a mayor eficiencia de los servidores, peor es la métrica PUE, y que los centros de datos con mayor cómputo de inteligencia artificial tienen un mejor PUE. Esto resalta la necesidad de métricas más holísticas que consideren tanto la eficiencia como la reutilización del calor.

💡Impacto ambiental

En última instancia, el trabajo del orador busca reducir el impacto ambiental de los centros de datos al reutilizar el calor residual que de otra manera sería desperdiciado. Menciona las emisiones de carbono y el uso de una parte significativa de la electricidad mundial por parte de la industria de los centros de datos como motivaciones para encontrar soluciones más sostenibles.

Highlights

The presenter is finishing up what they believe is the first PhD thesis on data centers and society at Lancaster University.

Quoting the OCP sub-project on heat reuse: "Almost 100% of the energy used in a process of turns into heat. With proper design, this heat can be converted into a heat source and heat management opportunity, converting heat from a liability to an asset."

The data center industry uses about 1% of the world's electricity, which translates to billions of dollars or pounds and megatons of carbon emissions.

The presenter's question is how can the lukewarm waste heat from data centers be reused.

Novel applications for data center waste heat include heating society (homes, swimming pools), dehydrating commodities (wood pellets, timber, seaweed, vegetables), charging salt hydrates for heat storage, and providing heat to other industries like greenhouses and marine energy.

Dehydrating bioorganic matter can capture CO2, and waste heat could prolong growing seasons in greenhouses, addressing issues like the UK tomato crisis.

A "blue sky" idea is using dehydrated seaweed for sustainable aviation fuel, providing income in developing nations while enabling sustainable flying globally.

The presenter claims that with 50 data center containers, all coffee bean harvests in Costa Rica could be dehydrated using waste heat.

Existing metrics like PUE are financial metrics, not sustainability metrics, and only capture around 12% of the overall energy picture.

The proposed new metric is the Data Center Energy Sustainability Score (DCESS), which includes energy input, compute energy, and energy reuse to provide a more holistic view of sustainability.

DCESS values the reuse of energy three times more than the input energy, incentivizing the beneficial reuse of waste heat.

The presenter mapped PUE and DCESS for different scenarios in Kuala Lumpur, Malaysia, showing the impact of heat reuse and renewable energy on overall sustainability.

The presenter encourages engaging with the Open Compute community, joining the relevant sub-project, and collaborating on these sustainability efforts.

Future work involves exploring potential opportunities beyond academia to further advance sustainability in the data center industry.

The conclusion emphasizes moving beyond just the data center when thinking about these sustainability matters and the importance of collaboration.

Transcripts

foreign

whatever

oh this now it works thank you very much

you know computers

um first I would like to to to thank the

ocp for for

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the panel members from this morning a

really great panel so thank you Oli

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data centers and Society new

applications and metrics my name is

I'm finishing up what I believe is the

first PhD thesis on in this subject

at Lancaster University is where I am

this is well this is actually some some

photos from where

um

and all of the pictures of mine across

here

um so I've been 10 years in the IIT

industry than than another eight years

as a unilecturer actually I'm back now

lecturing at yup study University in

Sweden

um and right now I'm writing up the

thesis

I would like to start this presentation

quoting the ocp sub project from heat

reuse

almost 100 and used in a process of

turns into heat we know that

with proper design dates into cooling

systems can be converted into a heat

source and heat management opportunity

as we were discussing during the panel

that in turn converts the heat from a

liability to an acid

and this is sort of the starting point

on my research

um and as we know the data center

industry unless John was just pointing

out the data center industry uses about

one percent the world's electricity

which means billions of dollars or

Pounds or so megatons of carbon

emissions

and we get to wastage

of this is something weird with with the

formatting here from uh when we run the

computer but anyway

and this power turns into waste it

35 degrees or more if it's a liquid

immersion Cooling

and my question is how can we reuse this

lukewarm Heat

um

if you look on the right

we have we have sort of the truth Poe

doesn't give you the truth and you all

know that this is the truth

we have incoming hitch or incoming sorry

incoming energy we have the data center

servers

and there we have Cooling

and then we have heat reuse if we do a

draw

so this is this little tiny area about

12 if we think of worldwide PE is is

what what Pue covers

search flops

um cover the entire data center but it's

limited to that

Yuri irf basically

covers this

DSS which I'm going to talk about today

uh covers all this

um

so what I've been doing well first of

all first of all I looked into novel

applications for data center waste eqs

and I'm actually speaking on waste heat

use because we're not really reusing the

heat are we we are using the Heat

it was something else before

um then I I then I mapped these

applications to different geographies

and societal structures and these are my

photos from Malaysia speaking of the

question we got to earlier today

uh Tea Plantation and um

and strawberry farm

then in order to measure these things I

needed a helpful metric so easy to

understand easy to use the beauty of Pue

is that it's easy to to to to to

understand

and then finally I wanted to prove the

metric through use cases and this is my

research

so what

terms of applications for data center

wasted use

well we can hit the society

we and this is something we know

um thousands of homes in the nordics

just a matter talking about odense in

Denmark

but we can also do this a small scale a

month ago or so I visited an apartment

building in Basel in Switzerland

where they had a liquid immersion

cooling tank in in the basement

um you can also heat swimming pools like

in in like what we will do in Blackpool

which is going to be a new European uh

date Center hub

but apart from these things that we

already know what else

well for one thing we can de-egrate

Commodities and that is also being

brought up earlier this morning

so for example wooden pellets

um and this is a photo of mine from

Fallen where we have the echo data

center if you've heard of that one these

are three trunks

and these are piles of wooden pellets

partly partially heated uh with with the

wasted from a good Data Center

and I mean if you look at the dimensions

this is like 50 meters or so

um but I claim we can also dehydrate

many other things Timber

millions of tons for example of Timber

depending on where you are depending on

location

seaweed I'll come back to that

vegetables

and to conserve and preserve nutrients

conserve the vegetables we could do this

in say Ethiopia

100 hydropower in Ethiopia but we do

have regular famines there is an ongoing

famine right now

not in Ethiopia but but in the Horn of

Africa not far away this these come with

every three years so I knew I knew

12 years ago that we would have a famine

right now and we do

we we could we could preserve

um nutrients and by by actually

dehydrating a lot of those vegetables

tea leaves for example as well

we can store Heat by charging salt

hydrates a nice thing about that is that

we'll leave heat as is instead of using

heat pumps for example

um we could also dehydrate bioorganic

matter to crop CO2 I was speaking about

that in Switzerland as well a month ago

and we can provide other Industries with

heat greenhouses Marine energy in this

case otec won't go into Hotel today

um

a month or so ago I I reached out to PT

judge for at DCd

a great person

um

and we discussed data centers and the

Tomato crisis of the UK if you've heard

about that the shortage of vegetables

well they could have easily prolonged

the growing Seasons with with the

greenhouses

um a more Blue Sky project that I've

been looking into well Blue Sky was a

fun pun actually it's a sustainable

Aviation View

that is something that we could do

pretty much all over the world also in

developing nations to provide an income

using dehydrated seaweed

and then we could all fly sustainably

and note that regardless of say how

viable is this or how much do we gain I

mean for for for a data center player

this is a good PR value we saw that a

few weeks back in in UK

where where just a rack

just a rack of computers were hitting a

swimming pool and we've been doing this

for 15 years

but still or not we but in Switzerland

but but still that brought some media

attention also by the BBC

okay so I've been looking into Costa

Rica

um

and I see I see I see Maxi from uptime

and who like this

um

Coffee Bean dehydration idea

uh where I claim that we could degrade

all of the coffee being Harvest from

Costa Rica with 50

data center containers actually we could

do it with fewer

um

Sweden uh I I want to live whoops lulio

uh and this is the fourth I think

addition to uh matters or then

Facebook's data center European uh main

danger-centric site

in Malaysia

is much trickier the nordics

is easy

the tropics is trickier but that is

where you have half the world population

and a growing population that is a

future market for the data center

industry so keep keep that in mind

therefore it went there

this brings me to the third and final

part of the presentation

we need new metrics

as we said before

ISO a PE or just PV if if you prefer

um

it's good for what it's supposed to do

but it's it's a it's a financial metric

as was pointed out but DJ I think it's

it's not a sustainability metric

still it's used in this Regard in China

the Netherlands Singapore and maybe more

countries today

to only allow for certain data centers

but as I said

it only gives 12 percent of the truth

I'm looking in I'm interested in the

whole truth

there are some interesting downsides

with PV the more efficient service the

worse the PV a more heavy AI compute the

better the Poe

thus we need a new holistic metric

and the metric that we propose from from

my research group

um includes all parts of the energy

chain so input the data center and

wastage

we call this for now data center energy

sustainability score

maybe it should be called something else

it's not really my main concern

so we take energy in energy compute

energy reuse

and then

to to also keep in mind or to keep the

um the beauty of PE the easiness

we do this crude but more correct

obviously for for heat reuse and for

overall sustainability

so it takes three times the in-going

energy because if it's renewable and

hydropower for example and this

hydropower is not really going to be

somewhere else but we can actually use

it before

than it than it's benevolent

if we do if we reuse it it's good if we

reuse the energy

because then we're just using the the

data center as a heater with some added

data

what happens inside the data center

I don't think it really matters that

much because

what we have

except for Server work

and this is the worldwide PV if you look

at hyperscalers it's almost all server

work I mean the what we're addressing

there in cooling it's really not that

much in terms in in comparison to to the

entire energy chain

thus have been mapping this PV and the

DSs to or DSS to to different cases

and if you look at the first three here

you see there from cyber so in in KL or

Kuala Lumpur

um current Energy Mix no heat no heat

use trying to mix what commodity

dehydration could be cardboard it could

be seaweed it could be Timber

um mango

um or 100 renewable energy which I don't

really have because Malaysia is an oil

state

and commodity dehydration

and if you just look at the first

three bars here

the gray is pvpe doesn't care about

these other things it was never meant to

do it was never designed to do it

but the DSs

for that for that part it really makes a

difference so obviously it is a much

better overall metric and it's I mean it

takes everything into account so it

should

if you want to see more of these and I'm

sure several of you do

um

feel free to to look at this uh in in

this paper that describes them it's it's

a long paper but it's an easy red it's

also Open Access so you can just read it

um

it was recently published in Frontiers

in sustainability and edited or

the main editor was Deborah Andrews

okay so my final seconds here

[Music]

um

I want you to if you're interested

please engage with open compute join the

sub project Community here

great presentations in this group

also contact me if you if you have ideas

also I'm looking into well future work

right now I don't know how long I will

stay in Academia

yeah

and anyway I'm I'm interested in in

in hearing what you're doing over

LinkedIn for example

so to conclude let's collaborate let's

move beyond the data center when we're

thinking about these matters

thank you very much and the questions

[Applause]