Quando Rich Scroggins estava crescendo, o século 21 teria robôs entregando o correio, jet packs, carros voadores no estilo Jetsons, cães robôs de estimação e possivelmente até teletransporte.

Embora os cães de estimação apresentados em Os Jetsons tenham surgido, a realidade até agora se mostrou decepcionantemente comum para quem cresceu nas décadas de 1960 e 1970.

E, no entanto, muita coisa de fato mudou.

Apenas 20 anos atrás, o conceito de computação de utilidade estava na crista da onda: o futuro seria o poder de computação que poderia ser acessado tão facilmente quanto a eletricidade – basta conectar o dispositivo na parede e ir embora. O que surgiu, em vez disso, foi a computação em nuvem, que para muitos usuários realmente é plug and play. Por exemplo, com jogos em nuvem via Xbox Live e Nvidia Shield, e TV e streaming de vídeos através das várias plataformas de streaming disponíveis hoje.

Mas com veículos autônomos, cirurgias hospitalares remotas e uma onda de aplicações alimentados por IA que devem surgir em uma ou duas, o desafio para os operadores de Data Centers Edge e de hiperescala só vai se intensificar.

Afinal, alguns pacotes caídos em um jogo de Playerunknown's Battlegrounds é uma coisa, mas quando é um veículo autônomo se aproximando de uma junção complicada e o cirurgião chegando à parte mais complexa da cirurgia cardíaca remota, pode ser outra completamente diferente.

Atender a essas demandas hoje, sem mencionar as que devem surgir nos próximos 20 ou 30 anos, colocará cada vez mais pressão sobre os operadores de Data Centers, não apenas executando Data Centers maciços de hiperescala, mas também Edge Data Centers construídos para reduzir a latência, melhorar o serviço e levar uma série de novos aplicações o mais perto possível dos usuários finais.

O último quilômetro

“Há uma série de desafios com o Edge, em particular", diz Scroggins, Assessor Técnico - Mercados de Data Center, na Cummins.

“Esse último quilômetro será extremamente importante para a redução da latência para aplicações críticas, como veículos autônomos, na área médica e para toda a gama de serviços alimentados por IA que surgirão no resto da década, porque você precisará processar muito mais perto de onde os dados estão sendo usados. Esse é o valor emergente do Edge”.

Scroggins sugere que uma manifestação do Edge se parecerá muito com a rede de comunicações celulares, com uma proliferação de instalações discretas – muitas delas em estações base – a fim de cobrir a gama de aplicações que exigirão processamento próximo ao usuário final.

“Isso mudará fundamentalmente o negócio de Data Center em muitos níveis diferentes. Por exemplo, a manutenção será muito mais um desafio, porque você terá que enviar técnicos para muitos locais diferentes, em vez de ter um Data Center localizado centralmente”.

“Com alguns de nossos maiores clientes em suas maiores instalações existem grupos geradores de backup suficientes no local, e técnicos da Cummins que vão lá todos os dias. Gerenciar o Data Center Edge do futuro será um desafio completamente diferente em comparação com os desafios que os operadores de Data Center têm hoje”, diz Scroggins.

Além disso, acrescenta, eles podem ter níveis mais baixos de redundância na expectativa de que, em vez de oferecer recursos de failover no local, eles farão failover para um local Edge vizinho, dependendo de quão crítica é a instalação e as aplicações que ela está executando. Esse tipo de arquitetura, afinal, é como as redes celulares nos EUA normalmente operam.

Como essa arquitetura se encaixa com as necessidades das várias aplicações de latência ultrabaixa que estão surgindo agora é algo com o qual a indústria terá que lidar nos próximos anos.

Grande problema

Mas uma questão que pode ser enfrentada agora é como energizar e abastecer os Data Centers do futuro próximo, com os próximos passos a serem dados em direção à sustentabilidade genuína.

Scroggins acredita que, a médio prazo, o hidrogênio terá um lugar, não apenas na forma de células de combustível de hidrogênio, mas possivelmente até mesmo motores alternativos de hidrogênio. Além disso, ele acredita que eles não apenas fornecerão backup, em muitos casos, mas poderiam fornecer geração no local para executar toda a instalação. E os Data Centers Edge estarão em melhor posição para começar.

“Quando se trata de descarbonização e células de combustível, o Edge pode ser um early adopter porque o custo e o risco serão menores”, diz Scroggins.

Isso se deve ao custo atual do armazenamento de combustível de hidrogênio que, no momento, é relativamente alto devido à natureza do elemento e ao desafio de mantê-lo contido com segurança.

“O custo e a pegada envolvidos pelo armazenamento de hidrogênio para um Data Center de hiperescala seriam enormes, mas se você estiver falando de uma instalação que tem apenas cerca de 100 kW, esse custo será muito menos assustador”, diz Scroggins.

É claro que o hidrogênio já é amplamente utilizado na indústria para diversos processos e sua produção, armazenamento e transporte são, portanto, quantidades conhecidas.

“Muita gente diz que o hidrogênio não é seguro. Afinal, quem nunca viu fotos do Hindenburg? Mas ele tem sido usado com segurança por um longo tempo. As empilhadeiras, por exemplo, funcionam com células de combustível de hidrogênio. Existem normas internacionais já bem estabelecidas para o transporte, armazenamento e gestão do hidrogénio. É um risco com o qual a indústria em todo o mundo está familiarizada.

No momento, o foco da pesquisa e desenvolvimento da Cummins em hidrogênio está focado na membrana de troca de prótons (PEM) por meio de sua nova divisão de energia Accelera.

Em termos de motores alternativos a hidrogênio, o desenvolvimento segue o das células de combustível de hidrogênio, que estão em desenvolvimento desde a década de 1960, diz Scroggins. “Está um pouco atrasado, mas os fabricantes desenvolveram, em pequena escala, motores que funcionam com hidrogênio”.

“Como combustível, é semelhante ao gás natural em vez do diesel – faísca acesa em vez de ignição por compressão – mas como sua densidade de energia é menor, precisa de motores fisicamente maiores para obter a mesma potência. Isso vai apresentar alguns desafios de infraestrutura, mas acho que eles podem ser superados”, diz Scroggins.

Em essência, portanto, uma batalha tecnológica e de mercado ocorrerá entre células de combustível de hidrogênio em suas várias permutações e motores alternativos. A questão essencial para o resultado disso, acredita Scroggins, será o armazenamento.

“Fizemos nossas análises técnicas e econômicas e projetamos como os custos das várias tecnologias de hidrogênio cairão ao longo do tempo. As células de combustível agora são muito mais caras do que os grupos geradores a diesel, e esperamos que essa lacuna se feche nas próximas décadas. Mas não estamos realmente vendo isso para as tecnologias de armazenamento de hidrogênio, então algo terá que mudar lá”, diz Scroggins.

O armazenamento de hidrogênio, no momento, é caro e ocupa muito espaço, mesmo com apenas 24 horas de combustível. Além disso, ele precisa ser armazenado em sua forma gasosa, pois o armazenamento em uma forma líquida é caro e pode sujeito evaporar. Alternativamente – e essa é outra área que a Cummins tem pesquisado – o hidrogênio poderia ser armazenado em um “portador”, como metanol (fórmula química CH3OH) e amônia (NH3).

Isso adicionará um processo extra para extrair o hidrogênio, primeiro, antes que ele seja usado na célula de combustível e no motor, mas Scroggins acredita que é uma solução altamente provável para o desafio de armazenamento de hidrogênio. Afinal, não é apenas a Cummins que está concorrendo para fazer o hidrogênio funcionar, mas empresas em todo o mundo, como a gigante do transporte marítimo Maersk.

Diesel neutro em carbono

Daqui até lá, porém, com instalações em todo o mundo com forte investimento em backup de diesel, um dos combustíveis de transição será o óleo vegetal hidrotratado (HVO), permitindo que os operadores de Data Centers façam um próximo passo de redução de CO2.

HVO é um combustível diesel feito a partir de resíduos de óleo vegetal, em grande parte da indústria alimentícia, que foi filtrado, tratado termicamente e hidrogenado para criar uma fonte de combustível neutra em carbono que pode funcionar com motores de backup convencionais da Cummins e outros, sem qualquer modificação necessária.

O HVO supera o diesel comum em termos de sustentabilidade: não é apenas baseado em matéria vegetal, mas em resíduos que só seriam descartados.

A única desvantagem é que ele não reduz as emissões de NOx e algum outro “tubo de escape”, embora os sistemas de pós-tratamento padrão possam reduzir essas emissões em até 99%, diz Scroggins.

“Isso pode ser feito sem nenhuma modificação no motor, embora potencialmente haja um consumo de combustível ligeiramente maior e uma possível redução de 1% a 2% da potência máxima do motor, mas os grupos geradores raramente são classificados na potência máxima do motor. No entanto, é uma das medidas que podem ser tomadas sem alterar nenhum aspecto do design – é literalmente uma substituição a conta-gotas”, diz ele.

Fiação viva

Scroggins acredita que, por algum tempo, não haverá necessariamente grandes mudanças na forma como os Data Centers são construídos, operados e reformados. Mas veremos mudanças significativas e incrementais quando as tecnologias certas estiverem prontas e fizerem sentido para os negócios. No entanto, a evolução nas tecnologias de energia que virá em uma ou duas décadas pode ver mudanças revolucionárias varrerem o Data hall.

“Os Data Centers certamente levam a sério seus compromissos ESG, mas não vão colocar suas operações em risco, e a proposta de negócios ainda precisa ser razoável. Os hiperescalas estão preparados para investir mais recursos, mas ainda tem que ser razoável do ponto de vista de negócios”.

“Acho que, portanto, haverá um período de tempo em que você não verá nenhuma grande mudança no design do Data Center”.

“Quando falamos em células de combustível, os operadores não querem mudar muito dentro do prédio; eles não querem ter que mudar sua distribuição elétrica. Então, nesse nível, há fortes incentivos para não mudar os designs”.

“À medida que olhamos mais para o futuro, em algum momento, se eles quiserem tirar proveito das novas tecnologias, eles podem ter que fazer esse tipo de compromisso. Mas acho que isso é muito mais no futuro. Por exemplo, distribuição de DC. As células a combustível produzem naturalmente corrente contínua (CC); as baterias produzem DC. E a energia fotovoltaica também.

“Certamente haverá perdas se você estiver convertendo para AC para distribuição e depois voltar para DC. Então, se olharmos para o futuro e como otimizamos isso, a distribuição DC faz sentido. Isso simplesmente não faz sentido hoje porque o ecossistema de componentes de DC ainda não está lá, e para tirar proveito disso você teria que redesenhar os Data halls do zero para suportar a distribuição de DC”.

“Isso é algo que a indústria não vai querer fazer imediatamente, e certamente não antes de todos os elementos técnicos estarem em vigor para apoiá-lo”, diz Scroggins. “Não fará sentido até que você possa obter disjuntores DC e relés de proteção DC tão facilmente quanto você pode com equipamentos CA, e toda a infraestrutura esteja amplamente disponível”.

No curto prazo, portanto, não haverá muitas grandes mudanças até mesmo em projetos de Data Centers greenfield, mas futuramente a mudança para a geração no local, juntamente com uma migração para arquiteturas elétricas DC se tornará uma vantagem competitiva fundamental – então, como muitas das mudanças tecnológicas que vimos, o impulso será imparável e o movimento acontecerá rapidamente.