Chladicí systém pro datacentra, který nepotřebuje elektřinu, vytvořili ve formě prototypu vědci z Německa a Japonska. Tým z Technologického institutu v Karlsruhe (KIT) a z Univerzity v Tsukubě vyvinul takzvané pevnolátkové (solid-state) chlazení, které využívá dvě ultratenké fólie s tvarovou pamětí k přeměně tepelné energie na mechanickou práci a chladicí výkon.
Podle výzkumníků se má jednat o vůbec první systém svého druhu, jemuž se to podařilo bez elektromotoru, což by do budoucna mohlo otevřít cestu k účinnějšímu chlazení datacenter. Chladicí systémy přitom mohou tvořit až 40 procent účtu za energii datacentra.
Jak funguje elastokalorické pevnolátkové chlazení
Elastokalorické pevnolátkové chlazení je alternativou k tradičním chladicím systémům a využívá polovodičové materiály známé jako slitiny s tvarovou pamětí. Když se na zvolený materiál působí mechanickým zatížením, změní se jeho krystalová struktura a materiál se zahřeje. Odstranění zatížení umožní materiálu vrátit se zpět do původní struktury a ochladit se. Dřívější verze tohoto typu systému vyžadovaly elektromotor, který vytvářel sílu potřebnou ke spuštění procesu, což znamenalo, že nemohly přímo využívat odpadní teplo.
Nový výzkum, publikovaný v časopise Nature Energy, ovšem předvádí jinou cestu. Spojuje dvě ultratenké fólie z niklu a titanu s vzájemně se doplňujícími funkcemi. První fólie se začne smršťovat, jakmile ji zahřeje server nebo jiné elektronické zařízení, čímž přímo přeměňuje tepelnou energii na mechanickou práci – bez pomoci elektromotoru. Tento pohyb se okamžitě přenáší na druhou fólii, kde cyklické zatěžování a odlehčování vyvolává vratné změny v krystalové struktuře, jež vytvářejí chlad využitelný pro chlazení. Teplo tak nahrazuje elektricky poháněný aktuátor, dříve používaný k pohonu elastokalorických chladicích systémů.
Vedoucí mladé výzkumné skupiny ZEco Thermal Lab při Institutu mikrostrukturní techniky (IMT) na KIT, Dr. Jingyuan Xu, vysvětlil klíč celého objevu: „Zásadní inovací je, že kombinujeme dvě vzájemně se doplňující funkce slitin s tvarovou pamětí – jedna fólie přeměňuje teplo na mechanickou práci a druhá tuto práci přeměňuje na chlad. Tímto způsobem zavádíme nový přístup k pohonu pevnolátkového chlazení, a otevíráme tak vzrušující možnosti využití odpadního tepla a solární energie.“
Při teplotě aktuátoru 86 °C dosáhl prototyp na úrovni součástky teplotního rozdílu 4 °C. Čipy v datacentrech běžně dosahují vnitřních teplot 60 až 85 °C, přičemž konvenční vzduchové a kapalinové chladicí systémy dokážou odvést 10 až 20 °C tepla. Do stavu, kdy budou pevnolátkové systémy stejně účinné jako ty dnes na trhu, tedy vede ještě kus cesty, výzkumníci ovšem tvrdí, že jejich experimenty poprvé prokázaly proveditelnost celého konceptu. Dr. Xu k tomu dodal: „Věříme, že toto je teprve začátek. Škálováním této technologie chceme vyvinout kompaktní chladicí systémy, které pro udržitelné chlazení využijí hojně dostupné zdroje tepla.“
Někteří dodavatelé s pevnolátkovým chlazením již experimentují. V květnu britská firma Barocal získala 10 milionů dolarů na komercializaci svého systému určeného pro trh chlazení datacenter.
Zdroj: datacenterdynamics.com
