Специалисты Института катализа СО РАН разработали подход к повышению энергоэффективности дата-центров за счёт использования мезопористого силикагеля в системах охлаждения. По оценкам исследователей, применение технологии может снизить энергопотребление центров обработки данных более чем на 20%.
Рост вычислительных мощностей, в том числе в сфере искусственного интеллекта, приводит к увеличению тепловыделения серверного оборудования. Современные процессоры могут потреблять до 500 Вт, а графические ускорители для машинного обучения — до 700 Вт. При этом до 40% всей электроэнергии дата-центров расходуется на охлаждение.
В этих условиях традиционные системы воздушного охлаждения оказываются недостаточно эффективными, особенно при высокой плотности размещения оборудования. В таких случаях применяются жидкостные системы, однако и они требуют значительных энергозатрат.
Предложенная российскими учёными технология основана на адсорбционном охлаждении, при котором используется тепло, выделяемое серверным оборудованием. Система позволяет направлять «бросовое» тепло от более мощных серверных стоек на дополнительное охлаждение менее нагруженных участков.
Ключевым элементом разработки стали материалы на основе мезопористого силикагеля с размером пор от 2 до 8 нанометров. В отличие от традиционных микропористых аналогов, такие структуры эффективно работают при более низких температурах — в диапазоне 40–60 °C, что соответствует реальным условиям эксплуатации дата-центров.
По словам научного сотрудника института Марины Соловьевой, использование мезопористых материалов позволяет увеличить объём теплообмена и повысить эффективность охлаждающих установок. Теоретический коэффициент полезного действия на уровне материала может достигать 86%, а с учётом конструктивных элементов системы — около 73%.
Дополнительным преимуществом технологии является доступность и сравнительно низкая стоимость силикагеля, что потенциально упрощает масштабирование решений.
Разработка рассматривается как один из вариантов повышения энергоэффективности дата-центров на фоне быстрого роста отрасли. По оценкам, за последнее десятилетие количество серверов в мире увеличилось более чем на 600%, а объёмы хранения данных — в десятки раз.