Pendinginan Tanpa Air Microsoft: Pelajaran bagi Pusat Data

Sistem pendingin tanpa air baru Microsoft dapat menghemat 33 juta galon air per pusat data setiap tahun.

Pendinginan pusat data langsung ke chip tanpa air dari Munters dan ZutaCore

Ringkasan Nilai:

Microsoft telah mengembangkan sistem pendingin tanpa air yang menghilangkan penguapan air dengan menggunakan pendinginan tingkat chip dan teknologi loop tertutup. Pendekatan ini menghemat air, meningkatkan efisiensi energi, dan mengurangi tekanan lingkungan – terutama di wilayah yang kekurangan air seperti Arizona. Pada tahun 2027, Microsoft bermaksud menjadikan ini metode pendinginan standar di semua pusat data.

Manfaat Utama:

• Konservasi AirMenghemat 33 juta galon air per fasilitas setiap tahun.
• Efisiensi Energi: Mengurangi konsumsi daya sebesar 15–20% selama masa pakai pusat data.
• Dampak Lingkungan: Mengurangi tekanan pada sumber daya air dan menurunkan emisi gas rumah kaca hingga 21%.
• Pelaksanaan: Berfokus pada fasilitas baru untuk menyeimbangkan biaya awal dengan penghematan jangka panjang.

Perbandingan Cepat:

Menjembatani:

Sistem pendinginan tanpa air Microsoft menetapkan tolok ukur baru untuk operasi pusat data yang berkelanjutan, tetapi bagaimana sistem ini dibandingkan dengan metode pendinginan lainnya? Mari kita bahas lebih dalam.

1. Pendinginan Tanpa Air Microsoft

Microsoft telah memperkenalkan teknologi pendinginan inovatif untuk pusat datanya yang disebut pendinginan tanpa air. Sistem ini menggunakan desain loop tertutup yang terus-menerus mendaur ulang air tanpa penguapan. Dengan menggabungkan pendinginan tingkat chip dengan metode pendinginan cairan canggih, sistem ini menjaga server pada suhu yang tepat sekaligus menghilangkan pemborosan air sepenuhnya.

Saat ini, Microsoft sedang menguji sistem ini di lokasi konstruksi baru di Phoenix, Arizona, dan Mt. Pleasant, Wisconsin, dengan operasi yang diharapkan akan dimulai pada tahun 2026. Pada akhir tahun 2027, perusahaan berencana untuk menjadikan penguapan air nol sebagai metode pendinginan standar di seluruh pusat datanya. Di bawah ini, kami akan membahas dampaknya terhadap penggunaan air, efisiensi energi, manfaat lingkungan, dan biaya implementasi.

Penggunaan Air

Sistem pendingin tanpa air mendapatkan namanya karena menghilangkan kebutuhan akan penguapan air sepenuhnya. Setelah sistem diisi selama konstruksi, air yang sama bersirkulasi tanpa henti antara server dan pendingin, tanpa perlu penggantian.

Desain ini memiliki dampak besar pada konservasi air. Setiap pusat data yang menggunakan sistem ini diproyeksikan akan menghemat 33 juta galon air setiap tahunnya – jumlah yang sama yang saat ini dikonsumsi pusat data Microsoft per fasilitas dalam setahun. Pada dasarnya, teknologi ini dapat menghilangkan penggunaan air untuk keperluan pendinginan sama sekali.

Efisiensi Energi

Selain menghemat air, sistem Microsoft meningkatkan efisiensi energi dengan memungkinkan pusat data beroperasi pada suhu lebih tinggiHal ini memungkinkan penggunaan pendingin yang lebih hemat energi, sehingga mengurangi konsumsi daya secara keseluruhan.

Beralih dari pendinginan udara tradisional ke metode pendinginan cair seperti pelat dingin dapat mengurangi penggunaan energi sebesar 15 sampai 20 persen selama masa pakai pusat data. Selain itu, emisi gas rumah kaca dapat turun hingga 15 hingga 21 persen, sembari tetap mempertahankan kinerja pendinginan yang konsisten.

Microsoft juga bereksperimen dengan pendingin hemat efisiensi tinggi yang beroperasi pada suhu air yang tinggi. Pendingin canggih ini membantu mengatasi potensi peningkatan Efektivitas Penggunaan Daya (PUE) yang mungkin terjadi saat beralih dari sistem pendinginan evaporatif.

Dampak Lingkungan

Manfaat lingkungan dari pendinginan tanpa air tidak hanya menghemat air dan energi. Teknologi ini mengatasi masalah tentang tekanan yang diberikan pusat data pada pasokan air lokal, terutama di daerah seperti Arizona, yang sumber daya airnya sudah terbatas.

“Melindungi daerah aliran sungai setempat merupakan bagian penting dari janji komunitas data kami, dan kami berkomitmen untuk memberikan dampak positif pada masyarakat tempat kami beroperasi”, kata Steve Solomon.

Skala manfaat ini menjadi jelas ketika Anda mempertimbangkan bahwa satu pusat data skala besar yang menggunakan metode pendinginan tradisional dapat menghabiskan hingga 396.000 galon air setiap hariDengan menghilangkan permintaan ini, sistem Microsoft secara signifikan mengurangi tekanan pada pasokan air lokal. Dibandingkan dengan sistem pendingin udara, sistem ini dapat mengurangi konsumsi air secara keseluruhan dengan 31 hingga 52 persen, menjadikannya pengubah permainan bagi wilayah yang menghadapi kelangkaan air.

Biaya Implementasi

Microsoft belum mengumumkan biaya pasti untuk menerapkan sistem pendinginan tanpa air, tetapi jelas bahwa teknologi tersebut memerlukan investasi awal yang besar. Komponen utama seperti infrastruktur pendinginan tingkat chip dan sistem loop tertutup menambah kompleksitas dan biaya. Sistem ini melibatkan pendinginan cairan langsung pada tingkat prosesor dan mekanisme sirkulasi air yang rumit, yang membutuhkan rekayasa yang tepat.

Tantangannya meliputi memastikan pendinginan tingkat chip yang andal, mengelola potensi risiko pada perangkat keras server dari sistem cair, dan memenuhi kebutuhan energi infrastruktur pendinginan itu sendiri. Namun, penghematan jangka panjang dari berkurangnya penggunaan air dan peningkatan efisiensi energi dapat membantu mengimbangi biaya awal ini.

Untuk menjaga biaya tetap terkendali, Microsoft berfokus pada penggabungan pendinginan tanpa air ke dalam pusat data yang baru dibangun daripada melakukan perbaikan pada fasilitas yang sudah ada. Dengan merancang fasilitas dengan sistem ini sejak awal, perusahaan dapat mengendalikan biaya dengan lebih baik sekaligus memprioritaskan keberlanjutan untuk operasi di masa mendatang. Pendekatan ini menggarisbawahi pentingnya menyeimbangkan investasi di muka dengan penghematan jangka panjang dan manfaat lingkungan saat merencanakan solusi pendinginan pusat data modern.

2. Pendinginan Evaporatif Standar

Pendinginan evaporatif standar bekerja dengan menurunkan suhu air melalui penguapan di dalam menara pendingin. Beginilah cara kerjanya: air panas disemprotkan ke material pengisi sementara kipas menyedot udara melalui sistem. Proses ini menyebabkan sebagian air menguap, mendinginkan air yang tersisa, yang kemudian disirkulasikan kembali.

“Menara pendingin evaporatif memanfaatkan kekuatan alami pendinginan evaporatif untuk mengurangi suhu air yang digunakan dalam proses industri dan dalam sistem pendingin kenyamanan HVAC komersial.”

Penggunaan Air

Salah satu tantangan terbesar dengan pendinginan evaporatif standar adalah konsumsi airnya yang tinggi, yang dapat membebani sumber daya air setempat. Pusat data skala besar, misalnya, mungkin menggunakan sebanyak 1,5 juta liter air setiap hari. Bahkan fasilitas grosir yang lebih kecil dapat mengonsumsi sekitar 18.000 galon (68.100 liter) setiap hari.

Karena metode pendinginan ini bergantung pada proses penguapan untuk menghilangkan panas, air harus terus diisi ulang agar sistem tetap berjalan secara efisien. Permintaan yang terus-menerus ini menjadi lebih bermasalah di daerah kering, seperti Arizona, tempat perusahaan seperti Microsoft mengeksplorasi alternatif tanpa air.

Efisiensi Energi

Meskipun menggunakan banyak air, pendinginan evaporatif standar sangat hemat energi jika dibandingkan dengan sistem pendinginan udara saja. Metode ini dapat membuang jumlah panas yang sama sambil mengonsumsi listrik yang jauh lebih sedikit. Misalnya, sistem pendinginan evaporatif tidak langsung (IEC) dapat menghemat hingga 28% energi yang digunakan oleh sistem pendinginan bebas dan hingga 52% dibandingkan dengan pendinginan udara. Di musim panas, sistem ini dapat mengurangi suhu sekitar hingga 10–15°F (6–8°C), sehingga sangat efektif di iklim panas.

Efisiensi ini sebagian besar disebabkan oleh kemampuan air yang lebih unggul dalam mentransfer panas dibandingkan udara. Namun, di lingkungan yang lembap, pendinginan evaporatif langsung dapat meningkatkan kelembapan relatif hingga sekitar 80%. Peningkatan kelembapan ini dapat menyebabkan degradasi peralatan dan menciptakan kondisi yang mendorong pertumbuhan mikroorganisme, sehingga menimbulkan tantangan tambahan.

Dampak Lingkungan

Pendinginan evaporatif standar merupakan pilihan antara penghematan energi dan konsumsi air. Di satu sisi, pendinginan ini menggunakan lebih sedikit listrik daripada sistem pendingin udara saja, yang dapat mengurangi emisi gas rumah kaca, khususnya di daerah yang mengandalkan bahan bakar fosil untuk pembangkitan listrik. Di sisi lain, hilangnya air yang signifikan melalui penguapan membebani persediaan air setempat, khususnya di daerah yang kekurangan air. Di daerah seperti itu, pusat data mungkin harus bersaing dengan kebutuhan perumahan dan pertanian untuk sumber daya yang terbatas ini. Setelah air menguap, air tersebut akan hilang secara permanen dari daerah aliran sungai setempat, yang menambah masalah lingkungan.

Biaya Implementasi

Dari segi biaya, sistem pendinginan evaporatif standar relatif terjangkau dibandingkan dengan teknologi pendinginan yang lebih canggih. Sistem ini mengandalkan komponen yang sudah dikenal luas seperti menara pendingin, pompa, kipas, dan sistem distribusi, yang tersedia secara luas dan familiar bagi teknisi. Efektivitas biaya ini telah menjadikannya pilihan populer bagi banyak operator pusat data. Misalnya, pada tahun 2023, Equinix – salah satu operator pusat data terbesar di dunia – menggunakan pendinginan evaporatif di 40% fasilitasnya. Penerapan yang meluas ini menyoroti keseimbangan antara biaya implementasi yang wajar dan kinerja pendinginan yang dapat diandalkan.

Bagian selanjutnya akan membahas sistem pendinginan loop tertutup untuk memberikan perbandingan yang lebih jelas.

sbb-itb-59e1987

3. Sistem Pendinginan Loop Tertutup

Sistem pendinginan loop tertutup menghasilkan keseimbangan antara metode pendinginan evaporatif tradisional dan inovasi pendinginan tanpa air Microsoft. Sistem ini beroperasi dengan terus-menerus mengalirkan volume cairan tetap dalam loop tertutup. Cairan menyerap panas dari server dan peralatan, lalu melepaskannya melalui radiator eksternal atau penukar panas. Tidak seperti pendinginan evaporatif, sistem loop tertutup menjaga air tetap tertahan, sehingga menghilangkan penguapan, aliran, dan tiupan.

Pada bulan Agustus 2024, Microsoft mengembangkan konsep ini lebih jauh dengan memperkenalkan pusat data yang dirancang khusus untuk beban kerja AI, yang dilengkapi sistem pendingin tanpa penguapan air.

Penggunaan Air

Salah satu fitur menonjol dari sistem loop tertutup adalah kemampuannya untuk menghemat air. Tidak seperti sistem evaporatif yang memerlukan pasokan air konstan, desain loop tertutup hanya memerlukan pengisian awal selama penyiapan. Dengan menjaga air di dalam sistem, desain ini secara drastis mengurangi konsumsi air. Pusat data Microsoft menonjolkan efisiensi ini, dengan mencapai Efektivitas Penggunaan Air (WUE) sebesar 0,30 L/kWh pada tahun fiskal terakhir. Ini merupakan peningkatan 39% dibandingkan dengan 0,49 L/kWh yang dilaporkan pada tahun 2021 dan peningkatan 80% yang mengesankan sejak model pusat data paling awal mereka.

Efisiensi Energi

Sistem loop tertutup tidak hanya menghemat air; tetapi juga mengefisienkan penggunaan energi. Dengan mengurangi beban pemompaan dan menjaga permukaan perpindahan panas tetap bersih, sistem ini memastikan kinerja energi yang konsisten. Sistem ini membutuhkan lebih sedikit energi untuk pemompaan dan mempertahankan perpindahan panas yang efisien dari waktu ke waktu, menjadikannya pilihan yang andal untuk penggunaan energi yang dapat diprediksi.

Namun, ada beberapa hal yang perlu diperhatikan. Meskipun sistem pendingin kering menghilangkan penggunaan air sepenuhnya, sistem ini cenderung mengonsumsi lebih banyak energi. Solusi Microsoft untuk tantangan ini mencakup pendingin efisiensi tinggi dan pendinginan tingkat chip, yang membantu mengelola potensi peningkatan Efektivitas Penggunaan Daya (PUE).

Biaya Implementasi

Biaya awal sistem loop tertutup lebih tinggi daripada biaya awal sistem pendinginan evaporatif tradisional, sebagian besar karena kebutuhan akan penukar panas dan pompa khusus. Namun, biaya ini diimbangi oleh penghematan operasional jangka panjang. Biaya perawatan lebih rendah, dan sistem menawarkan fleksibilitas dalam pemasangan. Misalnya, peralatan penolak panas dapat ditempatkan lebih bebas di sekitar fasilitas tanpa memerlukan penyeimbangan hidrolik. Fleksibilitas dan perawatan yang berkurang ini berkontribusi pada manfaat operasional jangka panjang sistem.

Dampak Lingkungan

Keuntungan lingkungan dari pendinginan loop tertutup jauh melampaui konservasi air. Sistem pendinginan cair, termasuk desain loop tertutup, memiliki potensi untuk memangkas emisi gas rumah kaca sebesar 15% hingga 82%, tergantung pada bagaimana sistem tersebut diterapkan. Dengan mencegah penguapan air, sistem ini mengurangi permintaan pasokan air lokal. Selain itu, sistem ini mengurangi kebutuhan akan perawatan kimia, yang menurunkan risiko lingkungan yang terkait dengan pembuangan dan penanganan bahan kimia. Meskipun manfaat ini signifikan, perencanaan yang cermat sangat penting. Faktor-faktor seperti komposisi kimia cairan pendingin, metode pembuangan, dan kepatuhan terhadap peraturan harus dievaluasi secara menyeluruh untuk memanfaatkan sepenuhnya manfaat lingkungan dari sistem ini.

Keuntungan dan Kerugian

Mari kita bahas bagaimana metode pendinginan yang berbeda memiliki manfaat dan tantangannya masing-masing. Setiap pendekatan memiliki serangkaian kelebihan dan kekurangannya sendiri, yang memengaruhi efisiensi operasional, pertimbangan lingkungan, dan prioritas anggaran.

Pendinginan tanpa air Microsoft menonjol dengan menghilangkan penggunaan air tawar melalui pendinginan tingkat chip. Metode ini merupakan pengubah permainan untuk mengatasi kelangkaan air, terutama karena beberapa pusat data mengonsumsi jutaan galon setiap hari. Namun, kendalanya terletak pada biaya awal yang tinggi dan kebutuhan untuk peningkatan infrastruktur yang signifikan. Selain itu, efisiensi energi sistem sangat bergantung pada sumber daya, dan kompleksitas pendinginan tingkat chip dapat menyebabkan tuntutan pemeliharaan yang lebih tinggi dan potensi waktu henti.

Pendinginan evaporatif standar telah lama menjadi pilihan yang andal dan hemat biaya. Sistem ini menggunakan listrik 60–75% lebih sedikit dibandingkan dengan pendingin udara berbasis refrigeran tradisional. Namun ada kekurangannya: sistem ini mengonsumsi sekitar 0,48 galon air per kilowatt-jam, dengan 30–40% hilang karena penguapan. Di iklim lembap, efisiensinya menurun, dan dapat membebani sumber daya air setempat sekaligus berpotensi menimbulkan kontaminan ke lingkungan.

Sistem pendingin loop tertutup menawarkan jalan tengah, memprioritaskan konservasi air tanpa mengorbankan keandalan. Setelah terisi penuh, sistem ini menghindari kehilangan air yang berkelanjutan dan mempertahankan efisiensi energi yang konsisten berkat permukaan perpindahan panas yang bersih. Sistem ini juga memiliki biaya perawatan yang lebih rendah dibandingkan dengan sistem evaporatif. Namun, investasi awal untuk peralatan khusus bisa tinggi, dan pengoptimalan yang tidak tepat dapat menyebabkan peningkatan konsumsi energi.

Perlu dicatat bahwa air adalah konduktor panas yang sangat efektif – hingga 1.000 kali lebih efisien daripada udara – membuat sistem pendingin berbasis cairan sangat menarik dalam skenario tertentu.

Pemilihan sistem pendingin yang tepat bergantung pada beberapa faktor, termasuk lokasi, ketersediaan air, biaya energi, dan persyaratan regulasi. Misalnya, pusat data di daerah rawan kekeringan mungkin cenderung memilih sistem tanpa air atau sistem loop tertutup, sementara fasilitas di daerah kaya air dengan biaya energi lebih rendah mungkin lebih memilih pendinginan evaporatif.

Dengan pasar pendinginan pusat data AS yang diperkirakan mencapai $3,5 miliar pada tahun 2025, keputusan ini menjadi lebih penting dari sebelumnya. Penyedia hosting seperti Serverion harus mengevaluasi teknologi pendinginan ini secara cermat untuk mencapai keseimbangan yang tepat antara kinerja, biaya, dan tanggung jawab lingkungan – terutama saat mengelola jaringan fasilitas global.

Kesimpulan

Teknologi pendinginan tanpa air dari Microsoft menandai langkah maju yang besar bagi industri pusat data. Dengan mengatasi penguapan air melalui solusi pendinginan tingkat chip, Microsoft telah menunjukkan bahwa adalah mungkin untuk mencapai Efektivitas Penggunaan Air (WUE) yang mendekati nol sambil menjaga efisiensi operasional. Proyek percontohan mendatang di Phoenix dan Mt. Pleasant, yang dijadwalkan pada tahun 2026, akan menguji pendekatan inovatif ini.

Hasil yang dicapai sejauh ini sulit diabaikan. Pengurangan WUE dari 0,49 L/kWh pada tahun 2021 menjadi 0,30 L/kWh – penurunan 39% – berarti penghematan 125 juta liter air per fasilitas setiap tahun. Angka-angka ini menyoroti bahwa penghematan air dalam skala besar tidak harus mengorbankan kinerja. Kemajuan ini menjadi contoh kuat untuk praktik berkelanjutan dalam operasi pusat data.

Bagi pusat data yang sedang memikirkan kembali strategi pendinginan mereka, pilihan terbaik sangat bergantung pada kebutuhan dan kondisi setempatDi daerah yang kekurangan air seperti Arizona, sistem tanpa air atau sistem loop tertutup dapat menjadi pengubah permainan, terutama ketika satu pusat data skala besar mungkin menggunakan hingga 1,5 juta liter air setiap hari. Di sisi lain, di wilayah dengan sumber daya air yang melimpah, pendinginan evaporatif tradisional mungkin masih masuk akal untuk saat ini, meskipun fokus industri yang lebih luas jelas bergeser ke arah konservasi.

Seiring dengan meningkatnya dorongan untuk efisiensi air, jelaslah bahwa hal ini perlu menjadi prioritas desain utama. Penyedia seperti Serverion harus mempertimbangkan kinerja, biaya, dan dampak lingkungan sambil menyesuaikan sistem pendingin dengan kondisi air setempat dan mempersiapkan peraturan di masa mendatang.

Industri ini berada di persimpangan jalan di mana ia dapat memenuhi permintaan daya komputasi yang meningkat – khususnya untuk beban kerja AI – tanpa menghabiskan sumber daya air yang penting. Pertanyaan sebenarnya bukanlah apakah sistem pendingin hemat air akan menjadi norma, tetapi seberapa cepat sistem tersebut akan diadopsi untuk melindungi masyarakat yang bergantung pada sumber daya ini.

Tanya Jawab Umum

Apa manfaat penghematan biaya dari sistem pendinginan tanpa air Microsoft dibandingkan dengan pendinginan evaporatif tradisional?

Sistem Pendingin Tanpa Air Microsoft: Sebuah Perubahan Besar bagi Pusat Data

Sistem pendinginan tanpa air Microsoft mengubah cara pusat data mengelola pendinginan, menawarkan alternatif yang lebih cerdas dan lebih hemat biaya dibandingkan metode tradisional. Pusat data pada umumnya sangat bergantung pada pendinginan evaporatif, yang dapat menghabiskan hingga 1,5 juta liter air setiap hariHal ini tidak hanya menaikkan tagihan air tetapi juga meningkatkan biaya operasional, terutama di daerah yang airnya langka dan mahal. Sistem loop tertutup Microsoft menghilangkan kebutuhan akan air bersih sepenuhnya, sehingga berpotensi menghemat jutaan galon per tahun per pusat data – kemenangan besar bagi anggaran dan sumber daya.

Namun manfaatnya lebih dari sekadar memangkas biaya. Sistem inovatif ini meningkatkan efisiensi dengan mengurangi ketergantungan pada pasokan air eksternal, sehingga lebih tangguh dan ramah lingkungan. Sistem ini juga mendukung tujuan ambisius Microsoft untuk menjadi perusahaan yang hemat air pada tahun 2030, dengan mengatasi tekanan regulasi dan masalah reputasi yang terkait dengan penggunaan air yang berlebihan. Dengan beralih ke pendinginan tanpa air, pusat data dapat menghemat sumber daya penting sekaligus memastikannya tetap berkelanjutan secara finansial untuk jangka panjang.

Kendala apa yang mungkin dihadapi Microsoft saat memperkenalkan pendinginan tanpa air di pusat datanya yang sudah ada?

Tantangan dalam Transisi ke Sistem Pendingin Tanpa Air

Microsoft tengah menghadapi beberapa kendala saat berupaya mengadaptasi pusat datanya ke sistem pendinginan tanpa air. Salah satu tantangan terbesar terletak pada perombakan infrastruktur yang ada. Transisi dari pendinginan berbasis air tradisional ke sistem sirkuit tertutup tingkat lanjut memerlukan peningkatan teknologi yang substansial. Peningkatan ini membutuhkan biaya yang mahal dan waktu yang lama untuk diterapkan.

Masalah mendesak lainnya adalah potensi panas berlebih, terutama dengan meningkatnya permintaan beban kerja berdensitas tinggi seperti AI. Untuk memastikan sistem pendingin baru ini berfungsi dengan andal dan efisien, pengujian ketat dan penyempurnaan berkelanjutan sangat penting.

Selain itu, penerapan pendinginan tanpa air di wilayah dengan sumber daya air terbatas dapat menghadapi hambatan regulasi atau bahkan penolakan dari masyarakat setempat. Pusat data berskala besar terkadang dianggap membebani sumber daya yang sudah langka, yang dapat mempersulit upaya untuk mendapatkan persetujuan atau dukungan masyarakat.

Bahkan dengan rintangan ini, sistem pendinginan tanpa air merupakan langkah signifikan menuju solusi pusat data yang lebih berkelanjutan, terutama di wilayah yang menjadikan konservasi air sebagai prioritas utama.

Bagaimana sistem pendingin tanpa air Microsoft membantu lingkungan?

Microsoft telah memperkenalkan sistem pendingin tanpa air yang mengandalkan desain loop tertutup, yang mengalirkan kembali air di dalam sistem. Pengaturan ini mencegah penguapan dan menghilangkan kebutuhan akan air tawar, sehingga sangat efisien. Bahkan, pendekatan ini diproyeksikan dapat menghemat sekitar 125 juta liter air setiap tahun untuk setiap pusat data yang menggunakan sistem tersebut.

Selain konservasi air, sistem ini juga meningkatkan efisiensi energi, yang berperan penting dalam mengurangi jejak karbon pusat data. Dengan mengatasi penggunaan air dan konsumsi energi, metode pendinginan Microsoft menetapkan tolok ukur baru untuk praktik sadar lingkungan di dunia teknologi.

Tulisan terkait