Embora não seja uma escolha de fato – especialmente para grandes instalações de hiperescala – a energia solar no local está crescendo em popularidade à medida que as empresas procuram aumentar suas credenciais verdes e economizar dinheiro contra os altos custos de energia.

Operadores grandes e pequenos implantaram painéis solares nos telhados de suas instalações. Mas o que as empresas precisam saber ao analisar a implantação de energia solar em telhados?

Energia solar no local: hora de brilhar

A operadora europeia Penta Infra tem energia solar fotovoltaica implantada em cerca de metade de seus locais – uma mistura de telhado e fachada, ambos "como uma grande pegada de um andar mais no pipeline de planejamento. Stijn Daniels, diretor de desenvolvimento da Penta Infra, disse que a empresa está adicionando energia solar onde faz sentido, a ponto de se tornar bastante padrão em seu portfólio de energia.

"Em Dusseldorf, temos um prédio de escritórios onde o telhado estava no fim da vida útil", diz ele. "Agora temos um novo telhado no qual vamos colocar painéis solares. Mas em Amsterdã, onde estamos basicamente reformando um data center muito antigo, simplesmente não há espaço no telhado. Estamos construindo totalmente para os resfriadores e não há espaço para energia solar na fachada”.

A Nlighten, outra operadora europeia, atualmente tem uma implantação solar no telhado em sua unidade de Milton Keynes, no Reino Unido. A empresa concluiu o retrofit de substituição do telhado de 4.500 m² em novembro de 2023 em parceria com a Ithaca Roofing e a Bauder. O local possui mais de 1.000 painéis, capazes de gerar até 500kW.

"Como um edifício de um andar de grande porte, foi uma plataforma ideal para testarmos um projeto solar para um de nossos data centers", diz Francesco Marasco, vice-presidente de operações de energia e sustentabilidade da nLighten. "Já havíamos identificado o local como aquele em que planejamos um projeto de construção progressivo, e substituir o telhado envelhecido original existente fazia sentido como um primeiro passo antes de melhorar o interior e o M&A do local".

Nlighten diz que houve períodos em que os painéis solares cobriram todas as necessidades da instalação "por vários minutos do dia". A empresa diz que atualmente está considerando outras opções para energia solar fotovoltaica – em alguns casos para implantações maiores – mas ainda não tomou outras decisões.

A Equinix implantou um sistema solar de telhado de 1 MW em sua instalação ME1 em Melbourne, Austrália, em 2024. A empresa tem outros 800 kW de energia solar em seus outros sites australianos. A gigante da colo também tem energia solar no telhado em locais em outros países, incluindo sua instalação PA13x em Paris, França.

A energia solar em telhados pode ser encontrada em data centers em todo o mundo, incluindo aqueles operados pela Yondr, Stellium e Iomart no Reino Unido; Prosoluce e Denv-R na França; AirTrunk na Malásia; NextDC na Austrália; Meta e Singtel em Cingapura; Aruba, na Itália; Digital Realty na Índia; e Orange na Polônia, Romênia, Costa do Marfim e Burkina Faso.

A Digital Realty possui atualmente 19 locais que hospedam instalações solares atrás do medidor, totalizando 9,8 MW de capacidade. A empresa nos diz que tem um "roteiro adicional para continuar a crescer, com projetos adicionais em fase de planejamento ou construção".

A maioria das implantações da empresa é bastante pequena, geralmente na faixa de 100 kW e cobrindo menos de 1% da carga de uma instalação. Esse número pode chegar a 20% no Quênia em suas instalações de icolo, embora sejam relativamente pequenas em termos de capacidade geral. A empresa também tem implantações em mercados na Europa e em Cingapura. Na África do Sul, sua unidade Teraco tem aproximadamente 6 MW de energia solar em telhados em suas instalações na Cidade do Cabo, Joanesburgo e Durban.

"[A energia solar] é certamente uma consideração importante", diz Aaron Binkley, vice-presidente de sustentabilidade da Digital Realty. "É uma parte fundamental de nossa abordagem na construção, alimentação e operação de data centers sustentáveis".

A instalação NJE-1 de 77.109 m² da Iron Mountain, uma antiga gráfica do New York Times em Edison, Nova Jersey, foi adaptada com uma energia solar no telhado em 2020. Na época, a Iron Mountain disse que o sistema de 7,2 MW – que alegou ser a maior implantação em um data center globalmente – cobriria cerca de 15% das necessidades do local de 30 MW.

A empresa nos diz que a instalação gera mais de 9 milhões de kWh anualmente, mas admite que tal configuração não é prática em todos os mercados. Ela assinou acordos de energia solar distribuída em mercados como Londres e Amsterdã em vez de projetos de telhados de data centers.

Energia solar em retrofits vs novas construções

A integração de painéis solares no projeto de novos data centers construídos especificamente é obviamente muito mais fácil do que a adaptação a uma instalação existente. Com novas construções, os operadores podem garantir que os sistemas fotovoltaicos sejam otimizados para gerar mais energia; Com retrofits, os operadores estão tentando construir em torno da infraestrutura crítica existente da planta.

"Com locais legados, há vitórias maiores ao fazer outros projetos liderados pela sustentabilidade; olhando para a eficiência dos sistemas e tipos de resfriamento ou UPS", sugere Richard Clifford, diretor de soluções da consultoria de data center Keysource. "Mas o melhor momento para implantar a energia solar é quando você está atualizando parte da infraestrutura elétrica e, em seguida, pode fazer algumas alterações ou atualizar".

No desenvolvimento mais recente da Digital na Austrália, a energia solar foi incorporada desde o início. Mas a empresa não tem medo de um retrofit.

"Toda a nossa energia solar em Cingapura foi construída em data centers operacionais", diz Binkley. "Alguns de nossos projetos na Austrália são novas construções, mas outros foram retrofits em edifícios existentes".

Ele observa que em certos locais, como Austrália e Cingapura, a energia solar está se tornando parte do projeto padrão da empresa.

"A maneira como temos nos concentrado nisso tem sido como aumentamos a adoção e a cobertura do portfólio?" diz Binkley, "Mesmo que seja um sistema pequeno, como construímos nossa experiência e construímos a padronização para que possamos construí-lo em mais locais ao longo do tempo?".

Ele continua: "Podemos dizer que queremos que todos os novos projetos de desenvolvimento em um mercado incluam energia solar. E então podemos construir isso como parte de nosso projeto, e talvez possamos redesenhar o equipamento de resfriamento para que haja mais espaço no telhado para acomodar a energia solar. Isso poderia ser um exemplo de como lidaríamos com nossos projetos para acomodar mais energia solar em um mercado onde é atraente”.

O espaço é a maior consideração quando se olha para a energia solar no telhado. Muitos data centers apresentam grandes quantidades de equipamentos da planta, como chillers e geradores, no telhado, o que significa que simplesmente não há espaço suficiente para justificar uma implantação solar. E aqueles que o fazem hoje, podem não no futuro se o operador tiver algum desejo de expandir a capacidade e adicionar mais resfriadores.

A integração de painéis no projeto de uma nova construção significa que o sistema solar e outros equipamentos da planta podem ser colocados e orientados de forma otimizada.

Os data centers têm requisitos de resfriamento muito maiores do que outros edifícios industriais, diz Anthony Maguire, diretor administrativo da empresa de consultoria de energia Longevity Power, o que significa mais equipamentos HVAC no telhado.

A inclusão de energia solar fotovoltaica na fase de planejamento garante que haja espaço adequado no telhado para painéis solares e também minimiza o sombreamento localizado de dutos externos e outros recursos. Ele também observa que os painéis solares podem aumentar a carga térmica de um telhado, por isso é importante modelar cuidadosamente a instalação com antecedência.

"Os data centers devem priorizar o espaço para que os chillers e geradores essenciais funcionem de forma eficaz", observa Chris Pennington, diretor de energia e sustentabilidade da Iron Mountain. "Somente depois que esses sistemas tiverem espaço suficiente para as necessidades atuais e futuras, a instalação do painel solar deve ser considerada".

"O uso do espaço agora e no futuro é um aspecto que precisa ser considerado ao avaliar um projeto de retrofit de edifícios", alerta Marasco, da nLighten. "Com as novas construções, o posicionamento do equipamento M&A é otimizado em uma tela em branco. Em uma reforma, o uso do espaço é um pouco limitado pela pegada do edifício, localização da planta e orientação do edifício”.

"Uma vez que uma organização tenha determinado se tem o espaço necessário no telhado para painéis solares, ela deve avaliar se isso representará algum risco físico para o local", diz Pennington. "A instalação de painéis solares geralmente requer penetrações no telhado para prendê-los ao prédio. Esses buracos não devem ser feitos nas áreas do data hall, pois podem aumentar o risco de vazamentos no telhado”.

Principais considerações para colocar energia solar no telhado

O peso é uma consideração para qualquer implantação solar no telhado. Os sistemas solares fotovoltaicos adicionam cerca de 3-6 libras por metro quadrado à carga morta de um telhado - com um único painel geralmente pesando cerca de 40 libras ou mais - e até 45 libras em pontos de fixação específicos.

Se um sistema de lastro for instalado em um telhado plano, ele pode adicionar até 20-30 libras por pé quadrado. Opções leves estão disponíveis - como painéis de perovskita - mas não são tão comuns e geralmente são mais caras.

Existem duas maneiras principais de fixar um sistema fotovoltaico em um telhado plano; lastro ou mecânico. Um sistema de lastro pesa os painéis até o telhado, enquanto um sistema mecânico é fixado penetrando no telhado ou ligando-se à membrana do telhado com betume.

"Vazamentos no telhado podem ser uma preocupação quando você precisa penetrar no telhado", diz Maguire, da Longevity, "Mesmo que o painel fotovoltaico não tenha causado o vazamento no telhado, pode ser mais difícil identificar e acessar o vazamento no telhado se houver painéis no telhado".

Embora a maioria das instalações novas e/ou construídas especificamente devam ser capazes de lidar com o peso extra de alguns painéis solares, os edifícios reaproveitados convertidos para uso em data center podem não ser tão capazes de suportar a tensão. Alguns relatórios sugerem que até 40% dos edifícios comerciais são incapazes de suportar o peso da energia solar no telhado.

A operadora britânica Ark disse recentemente à DCD que tem energia solar no telhado em todas as suas instalações, exceto uma; o estranho é a instalação da empresa no Meridian Park, perto de Tottenham, no norte de Londres. Esse local era uma reforma de um antigo armazém de sofás e o telhado não era capaz de suportar o peso.

Binkley, da Digital Realty, também observa que a empresa teve alguns projetos em edifícios mais antigos que foram convertidos em data centers e adquiridos ao longo dos anos, onde a empresa não colocaria energia solar em partes do telhado devido a restrições de peso. Mas ele acrescenta que a maioria dos telhados é mais robusta, especialmente em instalações mais novas, e o espaço é o principal desafio.

Além do peso, a orientação é importante para garantir que os painéis gerem a maior quantidade de energia. No hemisfério norte, por exemplo, os painéis geralmente querem ficar voltados para o sul para aproveitar ao máximo o sol.

As sombras também são um fator a ser considerado; Árvores, outros edifícios, persianas ou equipamentos de plantas potencialmente sombrearão alguns dos painéis durante o dia? Nesse caso, as empresas devem considerar uma mudança na implantação ou adicionar otimizadores – o que pode aumentar os custos.

Um grande fator para manter os painéis solares implantados onde deveriam estar é a preparação adequada para o cisalhamento do vento. Um desenvolvedor precisa realizar uma avaliação da carga do vento antes da construção para entender a carga adicional necessária para manter a energia solar fotovoltaica segura no telhado. Quanto mais forte o vento na área, mais forte (e mais pesada) será a fixação.

As implantações solares podem durar até 20 anos, diz Maguire. Quando se trata de um ciclo de atualização, ele diz que os ganhos de eficiência das novas gerações de painéis solares provavelmente estarão na porcentagem baixa de um dígito, mas os custos provavelmente serão menores.

Entrega, segurança e manutenção

A instalação real dos painéis é relativamente rápida – a maioria das implantações pode ser feita em algumas semanas.

"Torna-se um projeto de construção em um data center ativo", diz Binkley, da Digital. "E há considerações significativas para garantir que isso não afete as operações ou os clientes, mas isso não é diferente de qualquer outra atividade de construção no data center".

A maioria dos operadores terceirizará a manutenção de um sistema solar no local para terceiros. O regime de limpeza dos painéis varia de acordo com o mercado – ar empoeirado ou sujo significa mais limpeza, mais chuva significa menos limpeza – mas uma ou duas vezes por ano é uma prática padrão para mantê-los operando com maior eficiência.

Os sistemas solares podem se conectar aos sistemas de construção da base ou diretamente ao barramento elétrico principal de um campus, mas é importante considerar como essa fonte de energia adicional pode ser desconectada ou isolada quando necessário.

"Existem relés de proteção, disjuntores e fusíveis em todo o sistema para que, se algo funcionar mal ou entrar em curto-circuito, ele se desconecte do resto do sistema e/ou do prédio", diz Binkley, da Digital. "Se houver um problema, há alarmes, sinalizadores e notificações que acionarão alertas para nossas equipes de construção para garantir que elas tomem medidas prontamente".

Maguire, da Longevity, observa que é necessário haver capacidade adequada no quadro de distribuição elétrica principal do edifício anfitrião, juntamente com espaço adequado em sua sala de medidores para acomodar um quadro de distribuição separado para o sistema solar fotovoltaico.

"Não se esqueça de incluir o acesso ao telhado em seus planos", acrescenta. "Ser capaz de subir no telhado é muitas vezes esquecido, mas torna a operação e a manutenção dos painéis solares muito mais fáceis".

A segurança contra incêndio é um tópico comum na implantação de energia solar. Um relatório de 2022 do Centro de Pesquisa de Incêndios de Edimburgo da Universidade de Edimburgo sugere que a frequência anual de incidentes de incêndio para implantações solares é de 28,9 incêndios por gigawatt de capacidade.

A Georgia-Pacific Building Products alerta que a principal fonte potencial de ignição dos painéis fotovoltaicos do telhado vem de falhas elétricas. Isso causa arco elétrico de alta tensão que pode fazer com que os materiais circundantes, como a camada à prova d'água, entrem em ignição.

Maguire, da Longevity, diz, no entanto, que o maior risco de mau funcionamento e risco de incêndio é a instalação inadequada.

"É muito raro que você tenha apenas um incêndio espontâneo que não tenha sido devido a algum tipo de falha na instalação", diz ele. Por isso, a aceitação final por um organismo certificado independente deve ser considerada obrigatória para garantir que a instalação foi feita corretamente. A Holanda tem um esquema de inspeção para painéis solares chamado Escopo 12 para certificar a qualidade da instalação.

Telhado solar; essencial ou bom ter?

Para qualquer data center considerável, é improvável que a energia solar no telhado cubra uma grande parte das necessidades de energia de uma instalação. A maioria das implantações solares está na casa das centenas de quilowatts (kW), em comparação com megawatts de demanda por data hall nas instalações de hiperescala atuais.

Um relatório da CBRE de 2022 sugeriu que um sistema de 800 kW exigiria cerca de 9.290 m² e poderia produzir até 1,6 GWh de eletricidade por ano no sudoeste dos EUA, ou cerca de 900.000 MWh no noroeste do Pacífico. Os custos variam, mas uma implantação solar de 2 MW pode custar mais de 1 milhão de dólares (5,6 milhões de reais).

Então, por que se preocupar? A resposta depende da empresa. Alguns gostam da história da sustentabilidade e consideram que cada pequena ajuda. Em alguns mercados, a geração no local é uma necessidade se uma empresa deseja obter uma instalação através do processo de planejamento. E, em um momento de aumento dos custos de energia, cada centavo conta.

"A energia solar no local é uma das fontes de energia limpa de menor custo, mas pode ter algumas limitações", diz Pennington, da Iron Mountain. "A maior limitação da energia solar é que o volume de energia que ela produz muitas vezes não é igual ao consumo total de eletricidade do local".

Ele continua: "Embora as restrições de espaço muitas vezes limitem a capacidade da energia solar no local de alimentar totalmente os data centers, seu crescente apelo econômico sugere que ela pode ser cada vez mais necessária como parte dos processos de construção e licenciamento em alguns mercados".

Clifford, da Keysource, diz que a empresa está atualmente trabalhando em um projeto na área de Wythenshawe, em Manchester – provavelmente a nova instalação da Datum, que recebeu permissão de planejamento em 2023. "Acho que todo mundo considera isso, certamente nos estágios de projeto", diz ele.

"Muitas vezes é implantado, seja porque é uma condição para a aprovação do planejamento ou para ser visto como tomando decisões verdes."

"Eu não acho que alguém está fazendo isso porque está economizando dinheiro para alguém em qualquer escala significativa", acrescenta. "Realmente não faz sentido comercial em termos de fornecer algum tipo de ROI, mas é uma coisa moral e consciente de se fazer".

Em alguns mercados, muitas vezes é necessário algum nível de geração de energia no local para que os projetos passem pelo processo de permissão de planejamento, especialmente se houver um componente de escritório. No entanto, muitos mercados têm um processo de planejamento mais envolvido para implantações solares maiores (geralmente acima de 1 MW) que podem retardar os projetos, de modo que as regulamentações às vezes levam as operadoras a fazer implantações menores do que de outra forma.

Pennington observa que a energia solar no local também suporta a certificação de edifícios verdes e é importante para obter a certificação do Método de Avaliação Ambiental do Estabelecimento de Pesquisa de Edifícios (BREEAM).

Binkley, da Digital Realty, nos diz que no local, atrás do medidor, é uma das fontes de energia da "mais alta qualidade" que você pode encontrar em termos de impacto e é um "recurso muito atraente" do ponto de vista do impacto da sustentabilidade.

"É uma solução de alto impacto, mas a escala é um tanto limitada", admite.