Os data centers vêm em muitos tamanhos. O maior, o Parque de Informações da Mongólia Interior da China Telecom, abrange 100 hectares e consome até 150 MW por hora. A Virgínia do Norte, nos Estados Unidos, abriga cerca de 300 instalações em um agrupamento conhecido como Data Center Alley, com cada uma consumindo cerca de 10 a 50 vezes a energia por metro quadrado de um escritório comercial típico.
A Utility Dominion Energy foi forçada a pausar as conexões de rede para novos membros do Data Center Alley em 2022 e agora está construindo novas linhas de transmissão para atender à demanda.
Os Estados Unidos têm mais de 5.000 data centers e a consultora McKinsey & Company espera que seu consumo de energia aumente de um pico de 17 GW/hora, em 2022, para 35 GW/hora em 2030.
Aumentando a escala
Os data centers estão se tornando mais densos e intensivos em energia, mas também mais eficientes.
“Todos os provedores de nuvem em hiperescala parecem estar presos em uma corrida armamentista para construir o máximo de infraestrutura o mais rápido possível”, disse Dan Thompson, analista de pesquisa principal da S&P Global Market Intelligence. “Parte disso são implantações de alta densidade, alto desempenho e tipo de computação, mas muito disso também são os provedores de nuvem construindo em escala. As densidades em watts por pé quadrado estão aumentando, mas acho que o que estamos vendo agora é apenas a ponta do iceberg.”
Os data centers têm uma taxa de eficácia de uso de energia (PUE), que determina quanta energia é necessária para computação em comparação com outras atividades, como resfriamento, iluminação e perdas de energia. Uma PUE de 1,5 indicaria um data center que requer 500 kW de energia extra para 1 MW necessário para fins de computação.
Thompson, da S&P, disse que as densidades de energia caíram de uma média de 1,58 em 2020, à medida que a densidade de energia e a eficiência de resfriamento aumentaram. Os valores mais baixos, no entanto, envolvem algumas compensações.
“Os data centers que estamos vendo construídos agora são projetados para PUEs de 1,3 a 1,4, então você pode ver alguma melhoria nisso”, disse Thompson. “Dito isso, embora sejam projetados para essas PUEs, muitos fatores podem fazer com que o edifício nunca realmente perceba essa PUE, dependendo do clima e das operações. Vimos algumas construções com uma PUE projetada de 1,15 a 1,2, no entanto, essas instalações exigem o consumo de grandes volumes de água limpa para atingir esses números. Dadas as questões em torno do acesso à água limpa, os hiperescaladores e as empresas que constroem data centers para eles tendem a construir data centers um pouco menos eficientes para usar muito pouca ou nenhuma água.”
Os gigantes da tecnologia do mundo são os maiores compradores corporativos de contratos de compra de energia (PPA) de energia renovável. Em 1º de março de 2024, a Microsoft e a gestora de ativos Brookfield assinaram um acordo recorde de 10,5 GW para fornecer energia solar, eólica e “novas ou impactantes tecnologias de geração de energia sem carbono” para a Microsoft de 2026 a 2030.
A Microsoft diz que suas emissões de CO2 agora aumentaram 30% desde quando definiu sua meta de zero líquido para 2030, em 2020, e principalmente por causa dos data centers.
“O aumento em nossas emissões de escopo 3 [de empresas terceirizadas da cadeia de suprimentos] vem principalmente da construção de mais data centers e do carbono incorporado associado em materiais de construção, bem como componentes de hardware, como semicondutores, servidores e racks”, disse a Microsoft, acrescentando que o PPA de energias renováveis de 10,5 GW está no topo de um portfólio de energia limpa de 19,8 GW.
Simon Maine, diretor administrativo de comunicações, energia renovável e transição da Brookfield, disse à pv magazine que o acordo foi oito vezes maior do que qualquer PPA anterior.
“Temos um negócio muito grande de energia renovável e transição, com mais de US$ 100 bilhões em ativos somente nessa divisão e mais de 30 anos de experiência no setor”, disse Maine. “Procuramos comprar ativos ou, mais recentemente e mais provavelmente, comprar empresas. As empresas terão equipes de gestão de alta qualidade com um espectro completo de capacidades. Temos projeções para instalar algo entre 5 GW e 7 GW por ano [até 2030]. O acordo com a Microsoft provavelmente cobre cerca de 30% desse crescimento e isso sem levar em conta outras aquisições.”
A Brookfield teria adquirido uma participação majoritária na Leap Green Energy da Índia por US$ 500 milhões, e também estaria se preparando para adquirir a desenvolvedora australiana de energia renovável WindLab, que tem cerca de 24 GW de projetos em desenvolvimento ou em construção.
Anas Papazachariou, gerente sênior de PPA na desenvolvedora de energias renováveis Cero Generation, explicou como a colocation pode atender à demanda de energia do data center.
“Uma solução única em que a energia solar atende ao aumento total do número e tamanho crescentes dos data centers provavelmente não é ideal e tenho que ser honesto sobre isso”, disse ele. “Então, muitos dos offtakers estão procurando criar portfólios virtuais, enquanto a energia eólica, solar e baterias combinadas fazem parte de seu portfólio porque eles estão realmente otimizando seus perfis por meio dessa base.”
A energia solar mais armazenamento significa acordos de offtake de energia mais caros, mas risco reduzido, disse Papazachariou.
Clusters eficientes
Os data centers de “hiperescala” são agrupados para eficiência. No entanto, no que diz respeito à latência, muitos outros data centers, especialmente aqueles que atendem serviços de internet e rede, são distribuídos mais próximos dos centros populacionais. Eles são menores e apresentam mais variação na demanda.
Mike Bates, gerente geral do Intel Energy Center of Excellence, disse que os data centers estão usando software de gerenciamento de carga de trabalho que pode responder às condições de energia em tempo real. A Intel está implantando software dentro de data centers para gerenciar fluxos de trabalho e cargas, ao mesmo tempo em que rastreia pegadas de carbono de cargas de trabalho para auditorias por empresas que alegam fluxos de trabalho de baixo carbono ou zero líquido.
“Um dos meus clientes é o grupo [interno] Intel Data Center e trabalhamos para implantar essas mesmas soluções que estamos levando para fora do mercado, garantindo que tenhamos reforçado os data centers para impactos climáticos e também abrindo novas oportunidades”, disse Bates. “Por exemplo, nosso software também é capaz de adaptar cargas de trabalho para certas condições. Se eu puder empurrar uma carga de trabalho dentro do data center para os momentos em que a energia está em excesso, posso realmente ser pago para consumir essa energia.” Ele acrescentou que a resiliência energética também inclui interrupções no fornecimento, ao considerar os impactos climáticos.
Ben Levitt – diretor associado da equipe de pesquisa de energia e energias renováveis da América do Norte para soluções de gás, energia e clima na S&P Global Commodity Insights – destacou os benefícios de custo de operar data centers com flexibilidade.
“Data centers com operações flexíveis — ou seja, interruptíveis, com preço responsivo — custam menos para fornecer do que aqueles que são menos flexíveis”, disse Levitt. “Data centers que são interruptíveis podem até conseguir uma conexão de rede mais rápida. Além disso, e separadamente, é possível que as grandes empresas de tecnologia possam impulsionar o investimento no desenvolvimento e dimensionamento das novas tecnologias de ‘firmas limpas’ necessárias para energia limpa 24 horas por dia para seus data centers.”
Levitt disse que novas cargas levarão a novos investimentos em energias renováveis, mas a geração de combustíveis fósseis e, cada vez mais, baterias, também aumentarão a demanda. No final das contas, muito dependerá da burocracia local e das autorizações. Ele acrescentou que é possível que grandes empresas de tecnologia desempenhem um papel no dimensionamento de novas tecnologias limpas. “Esses esforços podem acelerar o desenvolvimento de tecnologias mais novas que podem remodelar o mix de fornecimento de energia em um ritmo mais rápido do que o considerado anteriormente”, disse ele.
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