IA impulsiona novos modelos de data centers, com foco em flexibilidade e sustentabilidade

A inteligência artificial (IA) está impulsionando uma nova onda de construção de data centers, mas as empresas estão explorando modelos inovadores que vão além das instalações gigantescas e fixas. A demanda por eletricidade e os impactos ambientais dessas estruturas levam à experimentação com instalações de borda distribuídas, demanda de eletricidade flexível, sistemas modulares e arranjos alternativos de energia. Essas abordagens visam mudar a forma como as comunidades calculam os custos da infraestrutura digital e mitigar os efeitos negativos.

O modelo tradicional de data center, com centenas de hectares, milhares de servidores e sistemas de resfriamento intensivos, consome uma quantidade significativa de energia. O Programa das Nações Unidas para o Meio Ambiente (PNUMA) estima que os data centers consumiram cerca de 415 terawatts-hora em 2024, com a demanda podendo dobrar até 2030. As diretrizes técnicas do governo federal dos EUA, como as do Departamento de Energia (DOE), alertam contra a reutilização de abordagens antigas e incentivam a eficiência como um problema sistêmico, que abrange desde o equipamento de computação até o uso de água e a recuperação de calor.

Sustentabilidade e Eficiência na Construção

A sustentabilidade de data centers, definida pelo PNUMA, vai além de simplesmente adicionar energia renovável. A eficiência pode reduzir emissões e custos operacionais. O DOE recomenda priorizar a redução da demanda de energia, seguida pela reutilização de calor, minimização do consumo de água e, por fim, a adição de energia renovável. Ganhos de eficiência em servidores se propagam para a infraestrutura de energia e resfriamento. Sistemas de resfriamento, como free cooling e resfriamento líquido direto, são opções de engenharia distintas, e o DOE sugere avaliar o uso de água em conjunto com a eficiência energética.

A construção modular permite a expansão em fases, conforme a demanda se concretiza, em vez de construir um campus gigantesco de uma vez. A questão fundamental é que tamanho, sistema de resfriamento, uso do solo, fornecimento de energia e ritmo de expansão são escolhas de projeto, não características fixas de um data center.

Flexibilidade na Rede Elétrica e Data Centers

A CEO da Camus Energy, Astrid Atkinson, propõe que data centers ofereçam flexibilidade à rede elétrica em troca de acesso. Em vez de serem blocos inflexíveis de demanda, alguns data centers poderiam reduzir o consumo durante períodos de sobrecarga na rede, recorrendo a armazenamento, geração local ou redistribuição de carga de trabalho. Isso permitiria que concessionárias conectassem grandes cargas mais cedo, antes de completarem todas as melhorias convencionais na rede. Programas de conexão flexível já estão sendo desenvolvidos ou testados por concessionárias como PG&E e Southern California Edison.

O DOE apoia a flexibilidade da demanda para limitar picos de consumo e otimizar a infraestrutura de rede. No entanto, nem todas as cargas de trabalho de IA podem ser desligadas. Requisitos de confiabilidade variam. Concessionárias e comunidades podem questionar quantos megawatts precisam estar disponíveis 24 horas por dia e quais cargas podem ser deslocadas. Um estudo da Camus, Encoord e do ZERO Lab da Universidade de Princeton indicou que um data center com interconexão flexível poderia ser conectado anos antes de um projeto que aguardasse melhorias tradicionais na rede.

Data Centers Distribuídos e Critérios de Localização

A computação de borda (edge computing) adota uma abordagem diferente, colocando menor capacidade computacional mais perto dos usuários. Doug Recker, da Duos Edge AI, argumenta que essas instalações podem levar infraestrutura digital a comunidades que não teriam um campus de hiperescala. A empresa instalou data centers modulares no Texas em parceria com centros educacionais. A infraestrutura digital é vista como uma questão de desenvolvimento econômico, com alertas de que a ausência de data centers pode levar à perda de empregos e cidades fantasma.

O DOE identifica antigas comunidades dependentes de combustíveis fósseis e áreas de usinas desativadas como locais potenciais para data centers, visando revitalização. A computação de borda oferece uma alternativa a um gigantesco campus de IA ou à ausência total de infraestrutura. Critérios de localização incluem acesso à transmissão, fibra óptica, água, zoneamento e proximidade dos usuários, além de considerar o reaproveitamento de infraestrutura industrial ou energética já existente.

Impacto Ambiental e Alternativas Energéticas

Desenvolvedores que enfrentam longas filas de interconexão exploram geração própria, microrredes e instalações fora da rede. Soluções híbridas de energia e geração distribuída são de interesse crescente. Atkinson prefere evitar a geração fóssil no local como solução padrão. Instalações fora da rede aliviam a pressão sobre os sistemas elétricos, mas levantam questões sobre emissões e qualidade do ar. As alternativas mais promissoras combinam flexibilidade computacional, baterias, geração renovável e expansão modular, deslocando a demanda de processamento para perto de fontes de energia existentes.

Nenhuma abordagem elimina os impactos. Cada servidor consome eletricidade, e o resfriamento tem custos ambientais. Comunidades precisam decidir se os benefícios justificam as demandas. A forma como grandes cargas computacionais interagem com a rede, a localização da capacidade computacional e as configurações de resfriamento, construção e energia estão mudando. Perguntas como a necessidade de um campus de hiperescala, a possibilidade de expansão em fases, o deslocamento de cargas durante sobrecargas na rede e o reaproveitamento de infraestrutura existente tornam a disputa em torno dos data centers mais precisa.