A demanda por eletricidade de vários setores, incluindo data centers, que são grandes consumidores, continua a crescer rapidamente e está superando as capacidades de geração e distribuição existentes.
Além disso, o movimento para substituir os combustíveis fósseis por fontes renováveis já levou a restrições e disponibilidade intermitente de eletricidade em várias regiões do mundo. Há uma necessidade premente de encontrar soluções alternativas de geração de energia que sejam sustentáveis e confiáveis. Ao desenvolver data centers, a atenção está, portanto, se voltando para como podemos incorporar a geração de eletricidade no local para evitar sobrecarregar as redes elétricas locais e nacionais e, ao mesmo tempo, contribuir para os esforços globais de descarbonização.
A geração de energia no local se enquadra em duas categorias: contínua e variável. A geração contínua envolve o uso de motores, células de combustível, turbinas alimentadas diretamente (por exemplo, gás), turbinas alimentadas por calor de fontes contínuas e esquemas hidrelétricos. A geração variável, por sua vez, utiliza fontes renováveis, como eólica e solar, que podem ser ligadas a alguma forma de armazenamento, como bateria, cinética e armazenamento bombeado. Os dois formatos podem ser combinados, mas têm seus próprios problemas; o primeiro precisa de uma fonte contínua de combustível e o segundo grandes quantidades de armazenamento para cobrir déficits inevitáveis na produção de energia.
As opções de combustível também afetam significativamente as obrigações regulatórias, a eficiência e a sustentabilidade de um local. Quais são as principais fontes de combustível que estão sendo consideradas e os vários desafios e oportunidades que elas trazem à transição para a produção de energia no local em data centers?
Explorando diferentes fontes de combustível
O gás natural é visto como um combustível eficaz devido à sua rede de distribuição confiável, bem gerenciada e alta capacidade. No entanto, é baseado em carbono, e afastar-se da dependência de combustíveis fósseis é fundamental para a descarbonização das redes de energia em todo o mundo. Consequentemente, muitas redes de gás começaram a considerar fontes de energia alternativas, incluindo a introdução de hidrogênio (idealmente hidrogênio verde produzido a partir de energia elétrica renovável sobressalente), biometano e captura de carbono.
Embora o hidrogênio seja muitas vezes uma escolha preferida, essa fonte de energia tem alguns desafios importantes a serem superados. As quantidades de produção de hidrogênio verde devem ser aumentadas exponencialmente para se tornar um sério concorrente (não há rede existente que opere em escala) e a eficiência da produção precisa ser melhorada. Além disso, as moléculas de hidrogênio são muito pequenas em comparação com o metano, apresentando desafios em termos de vazamento. A necessidade de transportar grandes quantidades de gás dificulta o objetivo de descarbonizar a entrega de energia, enquanto o armazenamento de hidrogênio é outra preocupação devido ao risco de explosão. Tudo isso exige um nível muito mais alto de gerenciamento e conformidade do local.
A alternativa para a combustão direta de um gás é recorrer à geração de energia térmica a partir de fontes como biomassa, energia de resíduos e pequenos reatores modulares nucleares (SMRs), que têm uma pegada de carbono muito baixa. A biomassa tem sido utilizada com razoável sucesso, mas as emissões devem ser tratadas e o fornecimento em escala é difícil. Existem muitos exemplos de aproveitamento de energia proveniente de resíduos, particularmente na Escandinávia, com a produção de calor também fornecida às redes locais de aquecimento urbano. No entanto, é um desafio econômico e, apesar de suas boas credenciais de sustentabilidade, é difícil de alcançar em escala.
Olhando para o nuclear, a introdução de SMRs está sendo apontada como uma possível solução. Por outro lado, o processamento do resíduo final é desafiador e os SMRs precisam ser licenciados como um tipo de tecnologia antes de também serem aprovados para locais individuais, um processo que pode levar até uma década.
Com isso em mente, a energia proveniente de resíduos é provavelmente a mais sustentável. No entanto, no caso dos data centers, há um desequilíbrio significativo entre a demanda de eletricidade e a quantidade de resíduos produzidos por essas instalações (próximo de zero). Este método é eficaz em cidades maiores, onde os resíduos de outros edifícios podem ser usados como fonte de combustível. Do ponto de vista técnico, a energia térmica de SMRs nucleares faz sentido para data centers. No entanto, devido às inúmeras barreiras em termos de desafios regulatórios e de aceitação pública, implementá-lo na prática é extremamente difícil.
As fontes de energia renováveis, como a eólica e a solar, são muito promissoras. No entanto, a sua natureza intermitente requer um armazenamento substancial de energia no local. Embora o armazenamento de baterias ou hidrogênio em grande escala possa resolver lacunas imediatas, soluções de armazenamento de longo prazo envolvendo energia potencial e cinética (ou seja, esquemas de água bombeada) podem ser necessárias para navegar na variabilidade entre o verão e o inverno. Há também a questão dos requisitos de espaço e local. Por exemplo, para dar suporte a um data center que normalmente caberia em um local de 20 acres com fontes renováveis e armazenamento de energia, é provável que seja necessário pelo menos mais 200 acres de terra ou mais.
À medida que navegamos pelo caminho da sustentabilidade, há uma maior aceitação de que a forma como os data centers são alimentados terá que mudar nos próximos anos. Em última análise, a mudança para a geração de energia no local é fundamental para superar as limitações atuais e futuras da rede elétrica.
É possível fornecer energia ininterrupta no local. No entanto, a modelagem energética detalhada é essencial para avaliar a viabilidade da geração no local, avaliando fatores como demanda de energia, disponibilidade de terras locais, localização do local e integração com a rede para exportação de energia. A modelagem detalhada de energia e uma compreensão completa da disponibilidade de combustível, entrega e opções de armazenamento de energia também serão fundamentais para que os desenvolvedores de data centers tomem decisões informadas que se alinhem com as metas regionais de sustentabilidade.
