Componentes menores podem significar grandes economias para data centers: Pesquisadores de Princeton e do MIT descobriram uma maneira de economizar muito no consumo de energia para data centers, ao mesmo tempo em que tornam um componente eletrônico muito menor

O componente, chamado de conversor de energia, altera o fluxo de eletricidade para atender às necessidades de peças individuais do computador. Todos os computadores requerem conversores para fornecer energia, mas os pesquisadores estão se concentrando naqueles que trabalham em data centers. Em trabalhos publicados este ano e ano passado em Transações IEEE em Eletrônica de Potência, os pesquisadores descrevem dois aspectos de uma nova abordagem para projetar conversores de energia que reduzirão seu tamanho enquanto aumentam a eficiência energética.

“Cada quilowatt-hora de eletricidade produzida para alimentar data centers passa por vários estágios desses conversores,” disse Princeton Minjie Chen, professor assistente de Engenharia elétrica e a Centro Andlinger de Energia e Meio Ambiente, e o autor principal dos dois artigos. “Melhorar sua eficiência e reduzir seu tamanho significa que os data centers podem ser menores e mais poderosos, usando menos eletricidade para a mesma demanda.”

atualmente, os conversores são de estágio único ou multiestágio. As versões de estágio único são baratas de fabricar, mas menos sofisticadas e não são usadas para sistemas de alto desempenho, como data centers. Versões de vários estágios oferecem melhor desempenho, mas sua complexidade as torna mais caras e mais difíceis de construir.

O lado direito deste dispositivo apresenta quatro pares de células em um arranjo modular, ilustrando apenas um exemplo da nova abordagem para projetar conversores de energia. foto: Frank Wojciechowski

A abordagem de Chen combina as duas versões em um novo tipo chamado conversor de potência de vários estágios mesclado. A nova abordagem mantém o desempenho do conversor multiestágio, mas é mais barato e mais eficiente em termos energéticos. Esta abordagem usa um método de projeto modular com peças reconfiguráveis, permitindo que os conversores sejam fisicamente menores, bem como eletronicamente mais sofisticados do que as versões mais antigas.

Se adotado, data centers seriam capazes de acomodar três vezes o número de servidores em um determinado espaço. E os pesquisadores estimam que sua tecnologia diminuiria o desperdício de energia em 25 por cento em comparação com os principais equipamentos comerciais. A ampla adoção do sistema proposto pelos data centers poderia economizar mais de $500 milhões anualmente nos EUA. consumo elétrico. Em termos de consumo de combustível fóssil, esse mesmo número representa o equivalente a tomar 1 milhões de carros fora da estrada a cada ano.

Mover o conceito do laboratório para a indústria exigirá que os engenheiros aprendam um novo conjunto de ferramentas e conceitos baseados no design exclusivo e nos métodos de controle empregados pela tecnologia. “Nosso método de design é significativamente diferente do que as empresas estão familiarizadas,” disse Chen.

Ainda, Chen prevê um futuro em que sua abordagem leva a conversores de energia que podem ser programados com software para qualquer uso - uma única unidade que pode ser reprogramada para uso em painéis solares, fazendas de servidores ou veículos elétricos. O objetivo de longo prazo, ele disse que é “hardware que permite muita flexibilidade na forma como gerencia a energia”.

Outros pesquisadores do artigo incluem Khurram Afridi, Universidade do Colorado, Pedregulho (agora na Universidade de Cornell); Sombuddha Chakraborty, Instrumentos Texas; e David Perreault, Instituto de Tecnologia de Massachusetts. Os dois trabalhos ganharam o primeiro e o segundo lugar dos prêmios de trabalho da Sociedade de Eletrônica de Potência IEEE em 2017 e 2018, respectivamente.

Fonte: www.princeton.edu, por Scott Lyon