¿El centro de datos de Microsoft calienta el mar?

Como parte del proyecto Natic, Microsoft bajó su centro de datos al fondo del Mar del Norte . Algunos ambientalistas han expresado su preocupación de que colocar una fuente de calor podría ser perjudicial para el medio ambiente. Microsoft Ben Cutler dice que "en el peor de los casos, las temperaturas pueden aumentar en milésimas de grado" . Decidí contar y descubrir quién tiene razón.



El principal pescado comercial en el Mar del Norte es el arenque. La pesca intensiva a largo plazo de arenque, platija, eglefino, ha llevado a una reducción de sus stocks, a una disminución en la capacidad de restauración de estas especies. Además, desde principios de los años 60, el mar se ha convertido en uno de los mayores centros mundiales para la extracción de petróleo de los intestinos submarinos, lo que afectó negativamente sus condiciones biológicas, y especialmente los recursos pesqueros. Ahora la situación ambiental en el Mar del Norte se estima como precrisis. Intentemos averiguar qué será de la temperatura si el centro de datos funciona a plena capacidad y si el arenque se vuelve aún más triste.

El centro de datos se inundó cerca de las Islas Orcadas (Escocia).



A juzgar por el mapa de valores climáticos en la superficie de los océanos, esta zona se divide en una distribución de 5 a 10 grados.



Pero esto está en la superficie del agua, pero ¿qué pasa a una profundidad de 37,5 metros, donde se "cayó" este centro de datos? Aquí, un artículo informativo sobre el Mar del Norte nos ayuda, de lo que se deduce que la temperatura en la superficie del agua y en profundidad, si difiere, no es significativa. Pero en áreas con una profundidad de hasta 50 metros hay homotermia o una condición cercana. La homotermia es cuando la temperatura es la misma en un gran volumen de agua e igual a 4 ° C. Esto se correlaciona con el mapa de distribución, por lo que consideramos que la temperatura del agua alrededor del centro de datos es igual a estos 4 grados.



A juzgar por los mapas, las corrientes en la zona de las Islas Orcadas no se observan particularmente. Entonces, para los cálculos, descuidamos el hecho de que la temperatura puede fluctuar. Los grandes flujos cálidos o fríos a través de las islas no pasan, por lo que la situación allí es estable.

Por lo tanto, tenemos una gran piscina condicional con agua salada, en la que se bajó el centro de datos. Para calcular cómo una enorme cápsula de calentamiento afectará la temperatura en el mar, primero tenemos que calcular la masa del mar. El volumen del mar es conocido: son 49 mil kilómetros cúbicos. Traducimos esto al sistema SI y obtenemos 49,000,000,000,000 metros cúbicos o (49,000,000,000,000,000 litros). La densidad del agua es de 1000 kg / m3. Pero tenemos agua salada, por lo que simplemente no podemos tomar 1000. La salinidad del agua en diferentes épocas del año y dependiendo de las corrientes varía, pero el promedio es de 32 . Conociendo este indicador y una temperatura de 4 grados, puede calcular la densidad del agua en nuestra piscina convencional . Ascendió a 1025 kg / m3, y este valor se utilizará en el futuro.

Entonces, tenemos el volumen de nuestro mar y su densidad. Para simplificar el cálculo, aceptamos que nuestra piscina es homogénea, su densidad es la misma en todas partes, la temperatura también. Además, para obtener un resultado relativamente simple, hay que dar una cosa más por sentado: el mar no evapora el agua y no hay intercambio de calor con el fondo. En términos generales, se trata de agua encerrada en un recipiente sellado (sí, con un volumen de 49 billones de litros), que está en el vacío.

Regresamos a la masa del mar. Aquí todo es muy simple. Multiplicamos el volumen por la densidad y obtenemos:

49,000,000,000,000 * 1,025 = 50,225,000,000,000,000 kg = 50,225,000,000,000,000,000,000

Teníamos la masa del Mar del Norte, la temperatura a una profundidad de 37,5 metros, la densidad del agua salada, una cápsula de 12 metros de largo, corrientes subterráneas insignificantes, evaporación del agua, intercambio de calor con el fondo, convección, metal desconocido en el centro de datos y bastidores de servidores con un consumo de 250 kW. No es que todo esto fuera necesario para cuidar el medio ambiente, pero una vez que comenzaste a contar cosas extrañas, ve a tu pasatiempo hasta el final. Lo único que me molestó fue la convección. No hay nada más impredecible y caótico en el mundo que la convección de agua a una profundidad de 37,5 metros. Pero me di cuenta de que muy pronto nos sumergiríamos en eso.


Fotograma de la película Miedo y asco en Las Vegas

Aproximadamente en este punto de mis cálculos, me di cuenta de que la suposición de que el mar es una piscina en una embarcación en el vacío no es suficiente. Porque Para calcular todo con la mayor precisión posible, debe tener en cuenta la transferencia de calor, la convección y luego tomar diferentes segmentos de tiempo, porque En verano e invierno, el mar se comporta de manera diferente. Y en otro lugar necesita obtener una gran cantidad de datos de origen, que no está allí. Por ejemplo, no sabemos de qué está hecha exactamente una cápsula con un centro de datos. Pero como todavía tenemos un charco de agua en el vacío, de todos modos no obtendremos la precisión adecuada. Por lo tanto, debe al menos llegar al objetivo original: comprender cómo el calor de los servidores afectará el mar (nuestro mar condicional en el vacío, por supuesto).

Pasemos a la cápsula. Tenemos datos de que su longitud es de 12 metros, su diámetro es de 2,8 metros (con componentes externos de hasta 3,18 m) y en su interior está lleno de nitrógeno seco. Pero en el dominio público no hay información sobre el material de las paredes y otros parámetros para calcular correctamente la conductividad térmica. Pero en un comunicado de prensa en el sitio, fue posible encontrar un indicador útil de que a una carga máxima el centro de datos consume 240 kW. Esto es lo que usaremos. Suponga (sí, muchos supuestos, pero sin ellos de ninguna manera) que la cápsula es muy fría y que la conductividad térmica de las paredes es suficiente para desviar todo lo que consumen los servidores. Y que toda la energía recibida en la cápsula se convierte en calor y no hay pérdida.


Crap Taxidermy por Kat Su, publicado por Yang Maoyuan, fuente .

Bueno, ahora es suficiente para convertir la energía a la cantidad de calor, es decir, vatios a julios. Porque Los vatios son J / s, simplemente multiplique 240,000 vatios por la cantidad de segundos por año. Lo tomaremos por un año, porque en segmentos pequeños obtenemos valores demasiado poco representativos (números con una gran cantidad de ceros después del punto decimal)

240 kW * 365 días = 240,000 W * 365 días * 24 horas * 60 minutos * 60 segundos =
240000 * 365 * 24 * 60 * 60 = 7 568 640 000 000 J.

Obtuvimos la cantidad de calor que produce nuestro niño prodigio en un año.
Ahora veamos cuánto calor se necesita para calentar el mar en 1 grado. La fórmula aquí también es relativamente simple: Q = c * m * t, donde Q es la cantidad de calor, m es la masa del cuerpo, t es la diferencia entre las temperaturas inicial y final del cuerpo (en nuestro caso - 1 grado), c es el calor específico de la sustancia.

Tenemos mucho mar. Tomamos el calor específico del libro de referencia, es 3.898 J / (g · ° C). Es muy importante no confundirse en las dimensiones, tomamos la masa en gramos.

50,225,000,000,000,000,000 g. * 3.9898 J / (g ° C) * 1 = 195,777,050,000,000,000,000 J.

Esta es la cantidad de calor necesaria para calentar el Mar del Norte en 1 grado, si no se tiene en cuenta que en realidad es parte del océano.

Encontramos la relación entre la cantidad de calor del servidor y la que se necesita para calentar el mar en 1 grado.

7 568 640 000 000/195 777 050 000 000 000 000 = 0,000000038

Por lo tanto, en 1 año, el centro de datos de Microsoft calentará nuestro mar de vacío ni siquiera en 1 grado, sino en 0.000000038 grados. Y si ahora recordamos que hay convección, corrientes, intercambio de calor con el fondo, pérdidas durante la conversión de energía, una carga inestable en el centro de datos, que este mar es en realidad una parte del océano, y otros, y otros ... Resulta que no el centro de datos no tendrá un efecto significativo en la temperatura del agua. Por lo tanto, la decisión de bajar el servidor al mar para enfriamiento pasivo es cierta, y el arenque puede nadar de manera segura. Gracias por leer

PD: Si encuentra imprecisiones en los cálculos o sabe cómo calcular correctamente la convección y la distribución de calor desde el centro de datos a diferentes distancias a una profundidad de 37.5 metros, escriba los comentarios.

PPS: hablé con un oceanólogo familiar, confirmó que no habría consecuencias ambientales con una de esas cápsulas, todo es demasiado insignificante.