Nanofluidi per i futuri server: produrranno più energia aiutando l’ambiente

Dalla Svezia arrivano importanti novità a favore dell’ambiente e dell’efficienza energetica: ecco i nuovi server ecologici. I ricercatori hanno scoperto che Inserendo particelle di ossidi di metallo nell’acqua si possono migliorare notevolmente le capacità di conduzione del calore fino al 50% ottenendo dunque un risparmio energetico non indifferente.

L’impronta ambientale dei server non è un tema da sottostimare. È importante soprattutto nell’ottica dei centri dati, dove centinaia o migliaia di server lavorano per archiviare e servirci le informazioni a cui accediamo ogni giorno sulla Rete. Ogni sistema produce calore e i sistemi di raffreddamento richiedono molta energia per mantenere le temperature d’esercizio corrette.

Secondo una ricerca Gartner i datacenter pesano sulle emissioni di carbonio del settore ICT per il 23 percento. Il dato si traduce nello 0,5 percento delle emissioni totali mondiali di carbonio. Con la crescita di Internet e dei servizi annessi, il dato è destinato a salire rapidamente.

Le ricerche hanno dimostrato che le nanoparticelle con il maggiore potenziale sono gli ossidi di metallo come lo zinco e il rame.

Il team di ricercatori svedesi, nei primi esperimenti, ha mischiato le nanoparticelle con l’acqua, ottenendo un miglioramento delle capacità di conduzione del calore del 30/40 percento ma dagli ultimi dati si può ottenere anche una percentuale maggiore.

I risultati ottenuti potrebbero avere risvolti importanti non solo sotto il profilo ecologico, ma anche in termini di costi per l’aziende. Si potrebbero risparmiare parte dei soldi usati per il raffreddamento. L’elettronica funziona meglio a bassa temperature e poi, dato che è una tecnologia verde, usa meno energia.

Ma vediamo meglio come funzionano i  nanorefrigeranti.

Questi materiali fanno parte della categoria dei nanofluidi. La ricerca è ancora in stadio sperimentale, ma entro 3 o 7 anni la tecnologia dei nanofluidi potrebbe fare passi in avanti tali da renderla usabile su larga scala. “Il problema è solo trovare la concentrazione ideale di particelle. Quando questa tecnologia raggiungerà un livello tale da essere pronta per il mercato consentiremo alle aziende di risparmiare a fronte di costi extra estremamente ridotti”.

Un nanofluido è un materiale tecnologicamente avanzato costituito da una miscela di un tradizionale fluido ospitante e di  nanoparticelle in sospensione. L’introduzione delle particelle nei fluidi è una idea di vecchia data essendo già stato appurato che l’aggiunta di particelle di metallo ad elevata conduttività permetteva di migliorare nettamente la conduttività termica del fluido di base. D’altra parte, la taglia di queste particelle, o sfere, era dell’ordine di micron e cio’ poneva non pochi problemi. Se troppo grandi, esse si depositavano rapidamente sul fondo dei canali. Se si aumentava la velocità di circolazione del fluido per mantenerlo flottante, oltre all’aumento eccessivo delle perdite di carico, si assisteva ad un deterioramento delle pareti.

Una soluzione a questi problemi cominciò a manifestarsi verso la fine del secolo scorso (1998). Si trattava di produrre delle particelle sufficientemente piccole, dell’ordine del nanometro (1 nm = 10 -9 ovvero un milionesimo di metro), affinché queste restassero in sospensione nel fluido di base. In tal modo, con la sostituzione delle microparticelle con le nanoparticelle, furono ridotti notevolmente i problemi di abrasione e di sedimentazione. Questi nanofluidi presentavano,in certi casi, una conduttività migliore rispetto al fluido di base dell’ordine da 2 a 3 volte per meno del 5% in volume.

I nanofluidi presentano un evidente interesse per la loro applicazione nel campo frigorifero. L’aggiunta delle nanoparticelle nei fluidi di raffreddamento di base oppure nei fluidi frigovettori monofasici quali acqua, olio, glicole, ecc. giocherebbe il ruolo di una sostanza che favorirebbe prestazioni energetiche di questi fluidi. Ciò comporta un aumento  dell’efficienza energetica poiché, nel caso di macchine esistenti, la sostituzione dei mezzi classici con dei nanofluidi permetterebbe l’ottenimento di una potenza più elevata oppure di un minore consumo di energia elettrica dovuto al pompaggio oppure alla compressione.

Una maggiore compattezza per gli scambiatori termici da realizzare, dato che, con i nanofluidi, il coefficiente di scambio viene migliorato e, quindi, si ha un guadagno in termini di superficie di scambio. Ecco perché i nanofluidi sono anche definiti materiali intelligenti.

Il miglioramento della conduttività termica del fluido di base produce una intensificazione del coefficiente di scambio termico. Supponiamo che il fluido freddo di base venga rimpiazzato con un nanofluido che permetta di ottenere questo miglioramento del coefficiente di scambio.Il guadagno energetico varia in funzione del miglioramento del coefficiente di scambio. In effetti, questo miglioramento dipende in gran parte dalla natura del nanofluidi e cioè dalla sua composizione, dalle sue proprietà termofisiche, dalla sua stabilità, e in genere, dal suo invecchiamento, ecc

L’arrivo di questi fluidi nelle nostre applicazioni frigorifere può essere molto rapido e ne risulterà certamente una migliore prestazione delle nostre macchine se gli ostacoli di produzione sono eliminati (stabilizzazione, coagulazione, sospensione, costo, rischio sanitario). In questo modo si produrrebbe lo stesso quantitativo di energia con meno emissioni inquinanti ed un maggiore rispetto dell’ambiente.

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