Data center: approcci progettuali per renderli più sostenibili
18 marzo 2025
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Legno massiccio, calcestruzzo a basse emissioni di carbonio e progettazione ottimizzata sono la chiave per progettare data center sostenibili
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Questo articolo, tradotto dall’inglese, è stato pubblicato originariamente sul blog internazionale di Stantec. Traduzione e adattamento di Matteo Bellinello.
Gli sviluppatori di data center hyperscale (su larga scala) e multi-tenant mostrano generalmente una certa consapevolezza rispetto al tema della riduzione delle emissioni di CO2. Si tratta di organizzazioni con management ben informati sulle ultime innovazioni e motivati a raggiungere gli obiettivi di sostenibilità. Il settore tecnologico è un settore innovativo per sua natura, ma al contempo deve gestire i rischi legati ai sistemi strutturali di edifici mission-critical, quindi di importanza strategica, oltre che cercare soluzioni a basse emissioni di carbonio che siano performanti. Quando progettiamo e ingegnerizziamo strutture per numerosi clienti nel settore dei data center hyperscale e multi-tenant, ci viene spesso richiesto di studiare sistemi all'avanguardia e nuove idee per raggiungere gli stessi obiettivi, valutandone i rischi.
I nostri strutturisti si trovano di fronte alla sfida di valutare materiali meno impattanti in termini di emissioni di CO2 e quelli in grado addirittura di sequestrarle. Ecco perchè nei nostri progetti collaboriamo con esperti di materiali, per spingere i limiti della sostenibilità nella progettazione strutturale. Tenendo conto di questi obiettivi, dobbiamo essere certi che i materiali o l'approccio innovativo possano garantire delle buone performance.
Sono tre le aree principali su cui, in collaborazione con i nostri clienti, spingiamo l'innovazione strutturale nella progettazione sostenibile dei data center.
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Qual è il consumo energetico dei data center da parte di fornitori e aziende? McKinsey & Company prevede che, entro il 2030, i provider hyperscale e i fornitori di servizi di colocation rappresenteranno la stragrande maggioranza del consumo energetico dei data center. Questo stimolerà la costruzione di nuove strutture e i data center si trovano in una posizione privilegiata per diventare motori di sostenibilità nel mercato. (Source: McKinsey & Company)
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1. Strutture in legno massiccio
Il legno massiccio è una risorsa rinnovabile. Quando lo utilizziamo come componente strutturale, può contribuire in modo significativo alla riduzione e al sequestro delle emissioni di CO2. Gli sviluppatori di data center optano spesso per questo materiale per i loro edifici. Spesso lo considerano per gli uffici amministrativi e di supporto nei campus dei data center, dove l’interazione tra persone e materiale è maggiore. Queste strutture sono ottime per l'utilizzo del legno massiccio perché si tratta di edifici di dimensioni modeste con requisiti strutturali ragionevoli, inoltre, le persone tendono a trovare gradevoli gli ambienti in cui viene utilizzato il legno.
Le data room occupano spazi molto ampi all'interno dei campus dei data center hyperscale e presentano condizioni di carico molto particolari e intense. Le aziende più lungimiranti e attente alla sostenibilità stanno iniziando a utilizzare il legno massiccio in equilibrio con il cemento strutturale e l'acciaio anche in questi ambienti. Proprio con alcune di loro, abbiamo dei progetti in corso nei quali stiamo esplorando la possibilità di incorporare in modo efficiente materiali più sostenibili nelle data room e nelle strutture mission critical.
In generale, il settore sta spingendo verso l'uso del legno massiccio in vari modi nei sistemi edilizi. Stiamo già utilizzando il legno lamellare incollato (glulam) come opzione aggiuntiva alle colonne e alle travi in acciaio o cemento. I pannelli per solai e tetti in CLT (legno lamellare a strati incrociati) stanno diventando valide alternative ai solai in calcestruzzo, alle tavole prefabbricate, sistemi di pavimentazione compositi e solai. Ognuno di questi sistemi offre flessibilità, durabilità e sostenibilità che vale la pena di valutare e nei prossimi anni ci aspettiamo di vedere più pannelli di legno e tetti ibridi in legno. Noi stessi continueremo a sviluppare soluzioni strutturali sostenibili insieme ai nostri partner tecnologici.
Ci sono ulteriori opportunità di innovazione integrando il legno massiccio o il CLT insieme al calcestruzzo a basse emissioni di carbonio. Abbiamo già visto che la commistione di pannelli in CLT con il calcestruzzo consente di ottenere una durezza paragonabile a quella del calcestruzzo o di sistemi compositi di calcestruzzo e acciaio. Constatiamo positivamente come l'applicazione del legno massiccio e del CLT possa ampliare ulteriormente le opzioni di sistemi sostenibili per pavimenti, tetti, colonne, controventi e pareti.
Alcuni studi hanno dimostrato che l'utilizzo di legno massiccio nei progetti e nella costruzione può produrre un significativo risparmio di carbonio incorporato. Il think thank Transition Accelerator, ha osservato che l'uso del legno massiccio al posto dei materiali convenzionali potrebbe ridurre il carbonio incorporato del 40%. Un altro studio ha rilevato che un edificio in legno massiccio ha emesso 198 kg di emissioni di CO2 equivalente per metro quadro, rispetto ai 243 kg di CO2 equivalenti di una struttura in acciaio.
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Qual è la domanda di energia dei data center? Mentre i precedenti miglioramenti nell'efficienza computazionale avevano stabilizzato la domanda di energia, il consumo energetico dei data center è nuovamente in aumento. Inoltre, l'uso crescente dell'intelligenza artificiale farà aumentare ulteriormente la domanda di energia per l'elaborazione dei dati. (Source: Masanet et al. (2020), Cisco, IEA, Goldman Sachs Research)
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2. Miscele di cemento a basse emissioni di carbonio
Il cemento garantisce durevolezza, resistenza e affidabilità. Per questo è utilizzato in molti componenti strutturali dei data center ma il settore tecnologico sta guardando oltre alla miscela tradizionale, richiedendo soluzioni ad alta tecnologia per la progettazione di miscele di cemento più sostenibili.
Secondo il World Economic Forum, infatti, la produzione di cemento è responsabile di circa l'8% delle emissioni globali di CO2. Al ritmo attuale, le emissioni di cemento raggiungeranno i 3,8 miliardi di tonnellate all'anno entro la metà del secolo.
Decenni fa, l'industria edilizia ha cominciato a utilizzare le ceneri volanti come ingrediente nelle miscele di cemento per ridurre le emissioni di carbonio rispetto a quella tradizionale del cemento Portland, ad alta intensità energetica. Ma ora è emerso un nuovo standard. Per anni, abbiamo sostituito il 25% di cenere volante nel nostro cemento per ridurne l'intensità di carbonio quando ce n’erano le condizioni. Oggi utilizziamo comunemente cementi di tipo IL, sostituendo una parte del cemento ad alta intensità di carbonio con calcare, abbassando così il carbonio incorporato complessivo del cemento. Spingiamo anche la sostituzione cementizia con cenere volante e altri tipi di pozzolana verso limiti ancora maggiori. Soluzioni come CarbonCure, che sequestrano il carbonio, stanno guadagnando terreno nell'industria edilizia.
Gli sviluppatori di data center hyperscale e multi-tenant continuano a spingere per un maggior grado di sostituzione di materiali nelle miscele di cemento innovative. I nostri clienti ci chiedono se è possibile considerare miscele che sostituiscono il 50% o addirittura il 90% dei materiali cementizi convenzionali con alternative a basso contenuto di carbonio. Queste miscele ad alte prestazioni utilizzano reagenti e altri additivi che potenziano le proprietà cementizie di sostanze come le ceneri volanti, la silice reattiva o le scorie. Queste miscele innovative possono ridurre significativamente l'intensità di carbonio del cemento degli edifici amministrativi o nelle sale server dei campus dei data center. L'adozione precoce di questi materiali stabilisce un alto standard per l'industria, con implicazioni potenziali che vanno oltre il mercato delle strutture mission critical.
3. Ottimizzare la progettazione e la costruzione
Le aziende attente alle emissioni spingono per l'innovazione e l'ottimizzazione degli approcci alla progettazione, all'ingegneria e alla costruzione. Nel passato recente, la robustezza o la resistenza indicavano la qualità di un progetto di ingegneria in questi tipi di edifici, oggi, invece, cerchiamo regolarmente di bilanciare la robustezza con la sostenibilità. Questo significa impiegare i materiali in modo efficiente, utilizzando la giusta quantità per ogni lavoro, mantenendo al contempo l'integrità strutturale prevista dell'edificio.
L'ottimizzazione richiede analisi personalizzate e, talvolta, il consenso del team di progetto. Una stretta collaborazione con gli sviluppatori di data center ci dà la possibilità di valutare insieme le motivazioni alla base degli approcci innovativi per poi mettere a punto la strategia di ottimizzazione. Ad esempio, tendiamo a ricorrere a sistemi strutturali più leggeri, come l'uso di travi a barre aperte, cosa che riduce la necessità di ricorrere all’acciaio e che si allinea con le priorità di sostenibilità di queste organizzazioni.
Progettiamo sofisticate strutture mission critical con una certa flessibilità, affinché possano continuare a funzionare anche quando i loro sistemi elettrici e di raffreddamento vengono aggiornati o sostituiti nel tempo. Ci aspettiamo che la sostenibilità degli edifici di data center sia in costante stato di
miglioramento con l'evolversi della tecnologia. Quindi, progettarli per accettare questi miglioramenti con una revisione limitata, riduce l'investimento in carbonio necessario in futuro.
L'ottimizzazione di strutture più leggere in acciaio, cemento o legno massiccio offre ulteriori vantaggi. Progettare strutture edilizie più leggere può portarci a utilizzare fondazioni più piccole, sistemi di resistenza sismica più semplici e persino a ridurre i requisiti di preparazione del sito. Riducendo il costo del carbonio in questi sistemi, possiamo ridurre il consumo energetico complessivo della costruzione.
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Qual è l'inventario dei data center e il confronto con il mercato? Mentre i precedenti guadagni in termini di efficienza computazionale hanno ridotto la domanda di energia, il consumo energetico dei data center sta tornando a crescere. Inoltre, un maggiore utilizzo dell'intelligenza artificiale aumenterà la domanda di energia per l'elaborazione. (Fonte: CBRE)
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Data center globali
Se prendiamo ad esempio il Nord America, gli sviluppatori di data center hyperscale e multi-tenant stanno spingendo per queste innovazioni nella costruzione di data center, ma ciò comporta anche implicazioni globali per la progettazione, soprattutto in termini di filiera. Anche in Europa molte aziende stanno spingendo nell’adozione di materiali sostenibili nella costruzione di data center al posto dell’acciaio. Per di più, con l’iniziativa “Codice di condotta (CoC) dell’UE per i data center” del Centro comune di ricerca (JRC) della Commissione europea, l’Unione incoraggia gli sviluppatori di data center ad adottare le migliori pratiche che riducono il consumo energetico e promuovono la sostenibilità.
La catena di approvvigionamento del Nord America e Europa offre un'ampia gamma di opzioni in termini di prodotti in acciaio e cemento per la costruzione di campus di data center, ma cosa succede nelle aree in cui la filiera produttiva è più limitata?
I prodotti in legno massiccio e CLT sono realizzati in fabbrica, sono leggeri e possono essere spediti via nave cargo, treno o camion con un basso impatto energetico. Piccole squadre di costruttori possono assemblarli in tempi relativamente brevi. La prefabbricazione e la trasportabilità del legno massiccio ne fanno un'opzione interessante per la progettazione e la costruzione di strutture mission-critical a livello globale, soprattutto nelle regioni in cui la filiera non è così sviluppata. Le miscele di cemento a basse emissioni di carbonio, portatili o spedibili, aumenterebbero la costruzione sostenibile su scala globale. I progetti strutturali ottimizzati possono ridurre il consumo di materiali e allinearsi agli obiettivi di sostenibilità.
È un grande stimolo per noi collaborare in un settore che guarda alla decarbonizzazione in maniera così ambiziosa. Questo significa esplorare le possibilità di nuovi materiali strutturali e l'ottimizzazione degli edifici per aiutare gli sviluppatori di data center a raggiungere i loro obiettivi di sostenibilità. Sappiamo che non passerà molto tempo prima che le soluzioni di oggi, come il legno massiccio e il cemento a basse emissioni di carbonio, diventino un nuovo standard e guardiamo con interesse agli sviluppi che ci riserva il futuro.
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