Da edição impressa da pv magzine 25/03
O Goldman Sachs estimou que os data centers globais usam cerca de 55 GW de eletricidade e dizem que a demanda aumentará 165% até 2030, graças aos avanços na IA.
Dan Shugar, executivo-chefe da fabricante de sistemas de montagem de painéis solares Nextracker, disse à organização de notícias CNBC, em junho, que espera que as energias renováveis sejam a principal fonte de energia para data centers, à frente do gás natural. Ele disse que as empresas de tecnologia querem ser sustentáveis e as empresas de armazenamento solar e de energia devem abraçar isso.
O analista de sustentabilidade e data center da S&P Global, Dan Thompson, afirmou à pv magazine que as indústrias de energias renováveis e data centers podem ter uma relação simbiótica se os detalhes puderem ser resolvidos sobre a escala da energia limpa.
“Até o momento, os data centers não funcionam diretamente com energias renováveis em escala e, em vez disso, fornecem as energias renováveis para a rede, e eles próprios estão extraindo da rede”, disse Thompson. “A maioria das energias renováveis é muito intermitente [em sua geração] para fornecer o que é efetivamente um requisito de carga de base dos data centers.”
Com o aumento da demanda de energia de carga de base, espera-se que o uso de energia do data center se torne mais denso devido aos altos requisitos de processamento da IA. O uso atual de eletricidade de 162 kW/ft2 em data centers pode atingir 176 kW/ft2 em 2027, de acordo com o Goldman Sachs, que não leva em consideração cargas para resfriamento e outros fins de infraestrutura.
Os proprietários de grandes data centers de “hiperescala” parecem querer proximidade com locais de energias renováveis, em meio ao desejo de alegar que estão consumindo seus próprios elétrons limpos, disse Thompson.
Esperanças futuras
Isso é para o futuro, no entanto. No momento, Microsoft, Google e outros hiperescaladores querem práticas sustentáveis em seus data centers, mesmo que estejam sendo co-localizados com usinas de gás e nucleares. “Minha crença pessoal … é que as fontes intermitentes de geração sempre serão um jogo de rede, em vez de um modelo do tipo consumo direto”, disse Thompson.
Adam Elman, diretor de sustentabilidade do Google para a Europa, Oriente Médio e África, disse que a empresa quer que seus data centers funcionem com “energia livre de carbono 24 horas por dia, 7 dias por semana, até o final da década”.
Com instalações orientadas por IA sob o microscópio para suas vastas necessidades de energia, o Google garante energia limpa por meio de contratos de compra de energia (PPAs). Esse deve ser um mercado-alvo para empresas de energias renováveis, disse Shugar, da Nextracker, à CNBC. Não está claro como os hiperescaladores identificam as empresas de energias renováveis, disse Thompson, mas eles podem fazer parte do grupo RE100 de empresas comprometidas em operar com energia 100% limpa, ou ser membros do grupo empresarial Clean Energy Buyers Association, com sede em Washington DC.
Diferentes data centers têm necessidades diferentes. Os hiperescaladores procuram integrar energia limpa otimizada para IA em larga escala em seus locais. Enquanto isso, os data centers de borda, que processam dados mais próximos dos usuários finais, priorizam soluções locais e modulares de energia renovável
Questão de co-localização
A co-localização é uma abordagem óbvia e a Verne tem cerca de 250 kWp de capacidade de geração solar em seu campus de data center em Pori, Finlândia.
Kim Gunnelius, chefe da Verne na Finlândia, disse que a usina solar de 2.600 m2 tem 850 painéis. “A usina de energia solar fornece aproximadamente 10% a 15% das necessidades de energia do data center”, disse Gunnelius. “O campus do data center da Verne em Pori é uma instalação subterrânea única, espalhada por nove salas de túneis independentes. Os painéis foram adquiridos e instalados no topo dos túneis por nossos parceiros locais no distrito de Pori. Nosso novo design de data center garante que tenhamos muitas superfícies planas para permitir a implantação de painéis solares. Estamos comprometidos em usar 100% de energia verde e produzi-la no local é uma ótima opção, sempre que possível.”
Gunnelius reconheceu que a co-localização nem sempre é possível, no entanto, já que a energia renovável não está disponível em todos os lugares. “A questão não é mais como os data centers podem incorporar energia verde, mas em qual local isso é realmente viável”, disse ele. “O passo mais imediato e prático é mudar para a compra de energias renováveis, de preferência por meio de PPAs. Sempre que possível, a energia renovável deve ser implementada no local. A longo prazo, você também pode desenvolver data centers em áreas com boa disponibilidade de energias renováveis.”
Foi isso que a Verne, com sede em Londres, fez em seus mercados nórdicos.
“Sempre avaliamos a possibilidade de implementar energia solar ao desenvolver um novo data center, mas nem sempre é viável implementar em locais brownfield, devido às estruturas existentes”, afirmou Gunnelius. “Em um caso, a estrutura do telhado, infelizmente, não poderia suportar painéis solares sem um reforço significativo.”
Armazenamento escalável
Shaz Shamim, consultor sênior da LCP Delta, relatou que “os desenvolvedores de energias renováveis geralmente adotam uma abordagem tradicional, priorizando PPAs em escala de utilidade em vez de se adaptar às necessidades do data center, que incluem correspondência de energia 24 horas por dia, 7 dias por semana, armazenamento de energia integrado, deslocamento de carga flexível ou geração atrás do medidor [no local do cliente] e co-localização perto de centros de geração de energia renovável. ”
Atender a essas necessidades pode ser lucrativo. Soluções personalizadas podem ajudar os geradores de energias renováveis a aproveitar o mercado de data centers. A startup norte-americana Exowatt fez isso acoplando um coletor de energia solar a uma bateria térmica que pode fornecer calor ou eletricidade limpa sob demanda.
O Exowatt P3 modular pode ser implantado em contêineres de 40 pés. “Os sistemas modulares são muito mais fáceis de escalar”, analisou o CEO e cofundador da Exowatt, Hannan Happi. “Queríamos desenvolver uma solução de energia renovável para alimentar a crescente demanda por energia, dado o boom de IA mais recente nos últimos dois anos.” A empresa foi apoiada pelo presidente-executivo da OpenAI, Sam Altman.
“Há energia solar abundante disponível e o mundo não a está usando em toda a sua extensão”, afirmou Happi, descrevendo o problema que a Exowatt se propôs a resolver. “O desafio com a energia solar é que ela não é despachável, por isso não é realmente aplicável a tipos de cargas de data center que procuram energia de carga de base ou ciclos de despacho muito longos.”
A Exowatt teve que encontrar uma maneira de desenvolver um sistema modular que pudesse ser dimensionado linearmente e ainda ser despachável. De acordo com Happi, o ângulo de despacho vem de descobrir como prolongar a vida útil ou a disponibilidade de baterias de prata e eletroquímicas.
“Mesmo que estejam ficando mais baratos, ainda são muito caros e não são realmente adequados para 12, 16, 18 horas de armazenamento”, disse o CEO. “Dissemos que se pudéssemos pegar a energia solar recebida e convertê-la primeiro em calor e armazenar calor – porque o calor é muito barato de armazenar em comparação com a eletricidade … Você pode armazenar muito e de forma muito barata e usá-lo sempre que precisar.”
A startup lançou o sistema P3 em 2024. É uma configuração três em um composta por uma lente óptica que captura energia do sol e a converte em calor de alta temperatura.
O calor é armazenado em uma bateria de calor sensível – em oposição ao armazenamento de calor latente ou termoquímico – a uma taxa significativamente mais barata do que as alternativas de bateria eletroquímica, disse Happi. O calor é despachado e convertido em eletricidade usando os motores térmicos embutidos do P3.
Demanda extraordinária
Essa arquitetura torna o sistema adequado para alimentar data centers e outros tipos de cargas industriais comerciais. “Vimos uma enorme demanda pelo produto, especialmente de clientes de data center”, relatou Happi. “Os clientes do data center e outros clientes consideram esta uma solução atraente porque é algo que você pode implantar no prazo imediato.”
Happi afirmou que a Exowatt “acumulou mais de 90 GWh de carteira de pedidos de demanda de vários tipos de desenvolvedores de data centers, desenvolvedores de energia, operadores e assim por diante”.
A equipe agora está trabalhando na construção de unidades e no dimensionamento. O objetivo é que o P3 funcione em escala por US$ 0,01/kWh, usando materiais dos EUA.
Happi disse acreditar que o mercado de data centers continuará a crescer à medida que as operadoras tentam se manter à frente no jogo da IA.
O armazenamento de calor é uma tecnologia de balanceamento da rede, pois permite o uso de energia verde duas vezes, reduzindo a necessidade de usar outras fontes de energia para fins de aquecimento. À medida que os desenvolvedores continuam abrindo data centers e precisam de energia, a rede exigirá investimentos significativos. A Goldman Sachs Research estimou que cerca de US$ 720 bilhões em gastos com rede podem ser necessários até 2030.
Happi disse que o mercado de data centers dos EUA oferece muitas oportunidades e só ficará mais otimista à medida que responder ao lançamento do sistema chinês de IA DeepSeek. Ele também está otimista sobre o governo Donald Trump e suas propostas de expansão do data center.
“Acho que o governo Trump é fortemente a favor da expansão do data center”, salientou Happi. “As pessoas estão super entusiasmadas com a demanda do data center por certas tecnologias, tecnologias renováveis, sejam nucleares, geotérmicas ou mesmo solares e baterias. Eles veem uma grande oportunidade aqui, especialmente nos EUA. O crescimento da carga era estável até recentemente e agora está crescendo a uma taxa bastante exponencial, o que cria uma grande oportunidade para essas tecnologias entrarem em operação.”
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