Como parte do projeto Natic, a
Microsoft reduziu seu data center ao fundo do Mar do Norte . Alguns ambientalistas expressaram preocupação de que a colocação de uma fonte de calor possa ser prejudicial ao meio ambiente. A Microsoft Ben Cutler
diz que "na pior das hipóteses, as temperaturas podem subir em milésimos de grau" . Eu decidi contar e descobrir quem está certo.
O principal peixe comercial no mar do Norte é o arenque. A pesca intensiva a longo prazo de arenque, linguado, arinca levou a uma redução de seus estoques, a uma diminuição da capacidade de restauração dessas espécies. Além disso, desde o início dos anos 60, o mar se tornou um dos maiores centros mundiais de extração de petróleo de intestinos subaquáticos, o que afetou negativamente suas condições biológicas e, principalmente, os recursos pesqueiros. Agora, a situação ambiental no Mar do Norte é estimada como pré-crise. Vamos tentar descobrir o que será a temperatura se o data center funcionar com capacidade total e se o arenque ficar ainda mais triste.
O data center foi inundado perto das Ilhas Órcades (Escócia).
A julgar pelo mapa de valores climáticos na superfície dos oceanos, esta zona cai em uma distribuição de 5 a 10 graus.
Mas isso está na superfície da água, mas e a uma profundidade de 37,5 metros, onde esse data center foi "derrubado"? Aqui, ajuda-nos um
artigo informativo sobre o Mar do Norte , do qual se conclui que a temperatura na superfície da água e em profundidade, se for diferente, não é significativa. Mas em áreas com profundidade de até 50 metros, há homotermia ou uma condição próxima a ela.
Homotermia é quando a temperatura é a mesma em um grande volume de água e igual a 4 ° C. Isso se correlaciona com o mapa de distribuição, por isso consideramos que a temperatura da água ao redor do data center é igual a esses 4 graus.
A julgar pelos mapas, as correntes na zona das Ilhas Órcades não são particularmente observadas. Portanto, para os cálculos, negligenciamos o fato de que a temperatura pode flutuar. Grandes fluxos de calor ou frio pelas ilhas não passam, então a situação é estável.
Assim, temos uma enorme piscina condicional com água salgada, na qual o data center foi baixado. Para calcular como uma enorme cápsula de aquecimento afetará a temperatura no mar, primeiro precisamos calcular a massa do mar. O volume do mar é conhecido - são 49 mil quilômetros cúbicos. Nós traduzimos isso para o sistema SI e obtemos 49.000.000.000.000 de metros cúbicos ou (49.000.000.000.000.000 de litros). A densidade da água é de 1000 kg / m3. Mas como temos água salgada, não podemos tomar 1000. A salinidade da água em diferentes épocas do ano e dependendo das correntes varia, mas a média é de 32 minutos. Conhecendo esse indicador e uma temperatura de 4 graus, você pode
calcular a densidade da água em nossa piscina convencional . Foi de 1025 kg / m3 e esse valor será usado no futuro.
Então, temos o volume do nosso mar e sua densidade. Para simplificar o cálculo, aceitamos que nossa piscina seja homogênea, sua densidade seja a mesma em todos os lugares e também a temperatura. Além disso, para obter um resultado relativamente simples, mais uma coisa deve ser tomada como certa: o mar não evapora a água e não há troca de calor com o fundo. Grosso modo, trata-se de água dentro de um vaso selado (sim, com um volume de 49 trilhões de litros), que está no vácuo.
Voltamos à massa do mar. Tudo é muito simples aqui. Multiplicamos o volume pela densidade e obtemos:
49.000.000.000.000 * 1.025 = 50.225.000.000.000.000 kg = 50.225.000.000.000.000.000.000.000
Tínhamos a massa do Mar do Norte, a temperatura a 37,5 metros de profundidade, a densidade da água salgada, uma cápsula de 12 metros de comprimento, correntes insignificantes, evaporação da água, troca de calor com o fundo, convecção, metais desconhecidos no data center e racks de servidores com um consumo de 250 kW. Não que tudo isso fosse necessário para cuidar do meio ambiente, mas depois que você começou a contar coisas estranhas, siga seu hobby até o fim. A única coisa que me incomodou foi a convecção. Não há nada mais imprevisível e caótico no mundo do que a convecção de água a uma profundidade de 37,5 metros. Mas percebi que em breve mergulharíamos nisso.
Quadro do filme Fear and Loathing in Las VegasNesse ponto dos meus cálculos, percebi que a suposição de que o mar é uma piscina em uma embarcação no vácuo não é suficiente. Porque Para calcular tudo com a maior precisão possível, é necessário levar em consideração a transferência de calor, a convecção e, em seguida, diferentes segmentos de tempo, porque no verão e no inverno, o mar se comporta de maneira diferente. E em outro lugar, você precisa obter muitos dados de origem, o que não existe. Por exemplo, não sabemos do que exatamente é feita uma cápsula com um data center. Mas como ainda temos uma piscina de água no vácuo, não obteremos a precisão adequada de qualquer maneira. Portanto, você precisa pelo menos chegar ao objetivo original - entender como o calor dos servidores afetará o mar (nosso mar condicional no vácuo, é claro).
Vamos para a cápsula. Temos dados de que seu comprimento é de 12 metros, seu diâmetro é de 2,8 metros (com componentes externos de até 3,18 m) e, no interior, é preenchido com nitrogênio seco. Mas no domínio público não há informações sobre o material das paredes e outros parâmetros para calcular corretamente a condutividade térmica. Porém, em um comunicado de imprensa no site, foi possível encontrar um indicador útil de que, com carga máxima, o data center consome 240 kW. É isso que vamos usar. Suponha (sim, muitas suposições, mas sem elas de forma alguma) que a cápsula é muito fria e a condutividade térmica das paredes é suficiente para desviar tudo o que os servidores consomem. E que toda a energia recebida na cápsula é convertida em calor e não há perda.
Taxidermia porcaria por Kat Su, Postado por Yang Maoyuan, fonte .Bem, agora basta converter energia para a quantidade de calor, ou seja, watts em joules. Porque Watts é J / s, basta multiplicar 240.000 watts pelo número de segundos por ano. Vamos levá-lo por um ano, porque em pequenos segmentos, obtemos valores muito pouco representativos (números com um grande número de zeros após o ponto decimal)
240 kW * 365 dias = 240.000 W * 365 dias * 24 horas * 60 minutos * 60 segundos =
240000 * 365 * 24 * 60 * 60 = 7 568 640 000 000 J.
Temos a quantidade de calor que nosso filho prodígio produz em um ano.
Agora vamos ver quanto calor é necessário para aquecer o mar em 1 grau. A fórmula aqui também é relativamente simples: Q = c * m * t, onde onde Q é a quantidade de calor, m é a massa do corpo, t é a diferença entre as temperaturas inicial e final do corpo (no nosso caso - 1 grau), c é o calor específico da substância.
Temos muito mar. Tomamos o calor específico do livro de referência, é 3,889 J / (g · ° C). É muito importante não nos confundirmos nas dimensões, levamos a massa em gramas.
50.225.000.000.000.000.000 g. * 3.9898 J / (g ° C) * 1 = 195.777.050.000.000.000.000 J.
Essa é a quantidade de calor necessária para aquecer o Mar do Norte em 1 grau, se você não levar em conta que ele realmente faz parte do oceano.
Encontramos a proporção entre a quantidade de calor do servidor e a necessária para aquecer o mar em 1 grau.
7 568 640 000 000/195 777 050 000 000 000 000 = 0,000000038
Assim, em 1 ano, o data center da Microsoft aquecerá nosso mar de vácuo nem em 1 grau, mas em 0,000000038 graus. E se agora recordarmos que há convecção, correntes, troca de calor com o fundo, perdas durante a conversão de energia, uma carga instável no data center, que esse mar é na verdade uma parte do oceano, e outros e outros ... Acontece que não o data center não terá um efeito significativo na temperatura da água. Portanto, a decisão de baixar o servidor no mar para resfriamento passivo é verdadeira, e o arenque pode nadar com segurança. Obrigado pela leitura.
PS: Se você encontrar alguma imprecisão nos cálculos ou souber estimar corretamente a convecção e a distribuição de calor do data center a diferentes distâncias a uma profundidade de 37,5 metros, escreva nos comentários.
PPS: Conversei com um oceanologista familiar, ele confirmou que não haveria conseqüências ambientais com uma dessas cápsulas, tudo é insignificante demais.