Componenti più piccoli potrebbero significare grandi risparmi per i data center: I ricercatori di Princeton e del MIT hanno trovato un modo per risparmiare molto sul consumo di energia per i data center riducendo al contempo un componente elettronico chiave molto più piccolo

Il componente, chiamato convertitore di potenza, modifica il flusso di elettricità per soddisfare le esigenze delle singole parti del computer. Tutti i computer richiedono convertitori per fornire alimentazione, ma i ricercatori si stanno concentrando su quelli che lavorano nei data center. Negli articoli pubblicati quest'anno e l'anno scorso in IEEE Transactions on Power Electronics, i ricercatori descrivono due aspetti di un nuovo approccio alla progettazione di convertitori di potenza che ridurranno le loro dimensioni aumentando l'efficienza energetica.

“Ogni kilowattora di elettricità prodotta per alimentare i data center passa attraverso più fasi di questi convertitori,disse Princeton Minji Chen, assistente professore di ingegnere elettrico e il Centro Andlinger per l'Energia e l'Ambiente, e l'autore principale dei due articoli. "Migliorare la loro efficienza e ridurne le dimensioni significa che i data center possono essere più piccoli e più potenti pur utilizzando meno elettricità per la stessa domanda."

Attualmente, i convertitori possono essere monostadio o multistadio. Le versioni monostadio sono economiche da realizzare ma meno sofisticate e non utilizzate per sistemi ad alte prestazioni come i data center. Le versioni multistadio offrono prestazioni migliori, ma la loro complessità le rende più costose e più difficili da costruire.

Il lato destro di questo dispositivo presenta quattro coppie di celle in una disposizione modulare, illustrando solo un esempio del nuovo approccio alla progettazione di convertitori di potenza. Foto: Frank Wojciechowski

L'approccio di Chen combina le due versioni in un nuovo tipo chiamato convertitore di potenza multistadio unito. Il nuovo approccio mantiene le prestazioni del convertitore multistadio ma è meno costoso e più efficiente dal punto di vista energetico. Questo approccio utilizza un metodo di progettazione modulare con parti riconfigurabili, consentendo ai convertitori di essere fisicamente più piccoli ed elettronicamente più sofisticati rispetto alle versioni precedenti.

Se adottato, i data center sarebbero in grado di ospitare tre volte il numero di server in un dato spazio. E i ricercatori stimano che la loro tecnologia ridurrebbe lo spreco di energia 25 percentuale rispetto alle principali apparecchiature commerciali. Un'ampia adozione del sistema proposto da parte dei data center potrebbe far risparmiare più di $500 milioni all'anno negli Stati Uniti. consumo elettrico. In termini di consumo di combustibili fossili, quella stessa cifra rappresenta l'equivalente di prendere 1 milioni di auto fuori strada ogni anno.

Spostare il concetto dal laboratorio all'industria richiederà agli ingegneri di apprendere una nuova serie di strumenti e concetti basati sui metodi di progettazione e controllo unici impiegati dalla tecnologia. “Il nostro metodo di progettazione è significativamente diverso da quello che le aziende conoscono,Chen ha detto.

Ancora, Chen immagina un futuro in cui il suo approccio porterà a convertitori di potenza che possono essere programmati con un software per qualsiasi uso: un'unica unità che può essere riprogrammata per l'utilizzo per i pannelli solari, server farm o veicoli elettrici. L'obiettivo a lungo termine, ha detto è "hardware che consente molta flessibilità nel modo in cui gestisce l'alimentazione".

Altri ricercatori sulla carta includono Khurram Afridi, Università del Colorado, Masso (ora alla Cornell University); Sombuddha Chakraborty, Texas Instruments; e David Perreault, Istituto di Tecnologia del Massachussetts. I due giornali hanno vinto il primo e il secondo premio cartaceo dal Società di elettronica di potenza IEEE nel 2017 e 2018, rispettivamente.

fonte: www.princeton.edu, di Scott Lione