L’acqua: la sfida infrastrutturale sottovalutata nei data center

Nella corsa alla costruzione della spina dorsale digitale dell’economia globale, i data center si sono moltiplicati a un ritmo senza precedenti. Immensi campus sorgono ora in regioni un tempo considerate troppo remote o carenti di infrastrutture per lo sviluppo high-tech. Mentre molta attenzione è stata dedicata alla sicurezza dell’alimentazione elettrica e della connettività in fibra—da sempre considerate i due pilastri della scelta del sito—un altro fattore infrastrutturale è diventato silenziosamente un collo di bottiglia critico: l’acqua.

In numerosi paesi (tra i quali l’Italia), la crescente pressione sulle risorse idriche dovuta a siccità e competizione tra usi civili e industriali rende la pianificazione idrica per i data center ancora più strategica, con particolare attenzione alle normative regionali e alle sinergie con le utility locali.

A differenza dell’energia e della fibra, l’uso dell’acqua in un data center non è fisso, ma dipende fortemente dal tipo di sistema di raffreddamento impiegato. Questa dipendenza significa che la disponibilità, il trattamento e lo smaltimento dell’acqua possono rapidamente diventare fattori decisivi per siti altrimenti promettenti.

Per sviluppatori, pianificatori e amministrazioni locali, comprendere l’intero ciclo di vita dell’acqua, dalla fonte (che, sempre di più, dovrà essere “di riuso”) allo scarico, è ora essenziale per una progettazione resiliente ed efficiente dei data center.

Nel contesto italiano, la gestione dell’acqua si intreccia con le esigenze di tutela ambientale e con le procedure di autorizzazione, spesso complesse e multilivello.

Il raffreddamento rappresenta il maggior consumo energetico non IT nella maggior parte dei data center, e dissipazionel’asportazione del calore in eccesso è fondamentale sia per la continuità operativa che per l’affidabilità delle apparecchiature. Gli operatori hanno generalmente due approcci principali, ciascuno definito da un compromesso tra uso di acqua ed elettricità.

I sistemi di raffreddamento ad aria non richiedono l’utilizzo di acqua in loco ma consumano molta più energia, talvolta fino al 25% in più rispetto ai sistemi basati sull’acqua, con conseguente penalizzazione sul Power Usage Effectiveness (PUE) ovvero il rapporto tra la potenza totale consumata del datacenter e quella consumata dei server. I sistemi di raffreddamento ad acqua e i sistemi evaporativi diretti utilizzano molta meno elettricità ma dipendono fortemente dall’acqua. 

Poiché l’acqua è generalmente molto più economica dell’elettricità, molte strutture preferiscono il raffreddamento ad acqua quando la fornitura è disponibile, specialmente nei grandi campus con alta densità di calcolo; proprio in questi casi la possibilità di utilizzare fonti “non primarie” da riuso (esempio effluenti trattati) gioca un ruolo fondamentale per consentire al datacenter di utilizzare acqua senza incidere sui consumi primari.

Anche quando si scelgono sistemi ad aria, l’acqua gioca comunque un ruolo indiretto: la maggior parte della produzione di elettricità, soprattutto da fonti fossili e nucleari, dipende dall’acqua per il raffreddamento.  Che venga usata direttamente in loco o indirettamente tramite la rete, l’acqua resta parte integrante di ogni strategia di raffreddamento dei data center.

In Italia, la scelta tra sistemi ad aria e ad acqua è spesso influenzata dalla disponibilità idrica locale e dalle restrizioni ambientali, con progetti che integrano soluzioni di riuso e ottimizzazione delle risorse idriche in collaborazione con enti pubblici e privati.

Procurarsi l’acqua e trattarla sino alle esigenze di utilizzo per il sistema di raffreddamento è solo metà della sfida

Gestire i sottoprodotti del trattamento delle acque e ciò che resta dopo il raffreddamento è altrettanto importante. Sia i refrigeratori ad acqua che i sistemi evaporativi diretti dipendono dall’evaporazione, che aumenta la concentrazione di solidi disciolti nell’acqua. Nel tempo, questi solidi si accumulano fino a livelli che rendono necessario scaricare un flusso (noto come blowndown) ), che ha una concentrazione di Sali disciolti significativamente maggiore di quelli dell’acqua in ingresso al sistema.

Lo smaltimento di quest’acqua può comportare una serie di problemi. I sistemi fognari municipali spesso richiedono permessi per effluenti ad alto volume o alta salinità, e gli impianti di trattamento locali possono imporre limiti severi su ciò che può essere accettato. Per evitare costi inutili, molte strutture ora misurano separatamente sia l’acqua in ingresso che lo scarico delle torri di raffreddamento, così da essere fatturate solo per l’acqua effettivamente immessa nel sistema fognario e non per la parte persa per evaporazione.

Sebbene l’acqua di blowdown possa teoricamente essere trattata per il riutilizzo, nella pratica la chimica e i costi rendono difficile giustificare questa soluzione su larga scala. Fino a quando non saranno disponibili opzioni di trattamento più economiche, i data center che si affidano al raffreddamento evaporativo dovranno considerare la gestione dello scarico come parte permanente della loro strategia idrica.

In Italia, la gestione degli scarichi è regolata da normative stringenti e spesso prevede soluzioni di riutilizzo e trattamento avanzato, con progetti pilota che integrano la valorizzazione dei fanghi derivanti dal trattamento delle acque primarie e il recupero delle acque reflue industriali.

Sono finiti i tempi in cui gli ingegneri meccanici potevano gestire tutti gli aspetti della progettazione dei sistemi idrici. I campus ad alta domanda di oggi richiedono sovente una modellazione idraulica, il dimensionamento di opere di presa e condotte e valutazione dell’impatto sui bacini idrografici regionali; tutte queste attività sono al di fuori dell’ambito tipico delle discipline meccaniche ed elettriche (MEP) coinvolte nella progettazione del datacenter.I progetti ora richiedono spesso la collaborazione di idrologi, ingegneri civili, ambientali e specialisti normativi insieme ai team MEP tradizionali.

Questo include la valutazione della capacità di un acquifero locale o di un impianto di trattamento di supportare il sito a lungo termine, simulazioni di flusso antincendio e assistenza per le autorizzazioni di nuove condotte o infrastrutture di stoccaggio.L’acqua è diventata un vincolo che definisce il sito, non solo un ripensamento. E poiché i sistemi idrici sono profondamente radicati nel contesto locale—al contrario dell’energia, che talvolta può essere importata a caro prezzo—è fondamentale coinvolgere esperti tecnici fin dalle prime fasi del processo.In Italia, la progettazione idrica per data center coinvolge team multidisciplinari e l’utilizzo di strumenti digitali avanzati per la modellazione, la simulazione e il monitoraggio ambientale, con una forte collaborazione tra ingegneri, idrologi e consulenti ambientali.

La pianificazione strategica parte dall’inizio

Le considerazioni sull’acqua non possono essere aggiunte alla fine del processo di progettazione. Devono essere integrate fin dall’inizio, idealmente durante la valutazione del sito e la pianificazione generale. Un’analisi precoce dei compromessi tra energia e acqua, la costruzione delle infrastrutture e la flessibilità operativa a lungo termine può prevenire errori costosi.

Quello che inizia come una domanda “possiamo raffreddare efficientemente?” diventa rapidamente “possiamo ottenere l’acqua necessaria, e dove finirà dopo?”

Man mano che i data center continuano a espandersi, soprattutto in regioni soggette a scarsità idrica, queste domande diventeranno sempre più urgenti e complesse. Gli stakeholder del settore, dagli sviluppatori alle amministrazioni locali, devono riconoscere che l’acqua non è una risorsa infinita o sempre disponibile. È un fattore limitante che influenza direttamente la fattibilità del sito, l’efficienza operativa e la resilienza a lungo termine.

Affrontare queste sfide richiede più di una semplice pianificazione delle utenze; serve un’ingegneria multidisciplinare e attenta fin dalle prime fasi di selezione del sito fino alla progettazione dei sistemi e alle autorizzazioni. 

WSP Italia ha realizzato una lunga serie di  progettidi progetti applicando un ampio spettro di servizi che includono:

• Due diligence ambientale e idrogeologica per nuovi insediamenti data center in aree industriali e periferiche;
• studi di fattibilità per la gestione responsabile delle risorse idriche e la progettazione di impianti di trattamento e raffreddamento;
• supporto autorizzativo e negoziazione con enti pubblici e consorzi idrici
• progettazione di sistemi di trattamento per ottenere acque idonee al reintegro ai sistemi di raffreddamento dei datacenter a partire sia da fonti convenzionali (quali fiumi, canali, falde…) che di recupero (quali effluenti trattati, acque di falda contaminata…) per il polishing dei blowdown in modo da renderli idonei allo scarico in acque superficiali e/o in fognatura;
• progettazione di sistemi di trattamento per il riuso delle acque di processo e la valorizzazione dei fanghi prodotti nel trattamento delle acque;
• progettazione dei sistemi di trattamento per l'implementazione di soluzioni digitali per la modellazione e il monitoraggio ambientale;
• attività di consulenza multidisciplinare dalla fase di acquisizione fino alla messa in esercizio, con particolare attenzione alla resilienza idrica e alla sostenibilità.

In WSP offriamo la competenza specializzata necessaria per navigare questo scenario—combinando competenze e professionalità multidisciplinari—per garantire che i vincoli idrici siano compresi, pianificati e gestiti strategicamente.
Che si tratti di valutare più siti, ottimizzare i compromessi di raffreddamento o coordinarsi con i sistemi municipali, i clienti hanno bisogno di queste informazioni per prendere decisioni critiche che siano in linea con gli obiettivi operativi e le realtà delle risorse.

In Italia, la pianificazione strategica parte da studi di fattibilità idrogeologica e ambientale, con analisi LCA e carbon footprint integrate nella progettazione, e una forte attenzione alla compliance normativa e al coinvolgimento degli stakeholder locali.