Com o hidrogênio verde sendo amplamente elogiado como a opção mais desejável para atingir os objetivos das mudanças climáticas, o debate esquenta no setor dos data centers, em que os defensores do hidrogênio acreditam que ele pode, sem dúvida, ser uma fonte de energia primária ideal para colocar o setor no caminho ao carbono zero.

Mas se o hidrogênio é a resposta, existem questões importantes a se considerar, entre elas as mudanças necessárias na infraestrutura de energia e gás dos serviços públicos.

Além disso, precisamos urgentemente recolher dados sobre os benefícios da redução de gases de efeito estufa (GEE) que podem ser gerados a partir dos data centers que utilizam hidrogênio.

Para um data center, o verdadeiro valor da redução de GEE do hidrogênio está na descarbonização do fornecimento de eletricidade – trocando a rede de serviços públicos por energia primária e utilizando hidrogênio verde para abastecer motores e células de combustível para uso contínuo.

Isso significaria substituir o consumo elétrico do data center por uma fonte genuína de energia renovável, uma vez que o hidrogênio não causa emissões de carbono durante sua utilização e o hidrogênio verde é gerado utilizando apenas energia proveniente de fontes renováveis.

Mas alcançar esse objetivo tem seus próprios desafios. Embora muitos países tenham desenvolvido uma estratégia para o hidrogênio, a própria economia do gás – produção, transporte e armazenamento – ainda não foi desenvolvida.

Ainda não há, de fato, quase nenhum local com a infraestrutura de abastecimento e hidrogênio canalizado. Certamente não é possível nesse momento trazer recipientes contendo hidrogênio comprimido em volume e velocidade suficientes para permitir o funcionamento pleno e contínuo de um data center moderno.

Uma solução óbvia a esse desafio pode ser tornar os data centers (e outros locais de alto uso de eletricidade) produtores e instalações de armazenamento de hidrogênio. Atualmente não existe, no entanto, uma fonte local viável de energia limpa que produza hidrogênio verde através da eletrólise da água.

De onde poderia vir esse fornecimento de energia? Uma possível resposta é os data centers utilizarem uma rede de energia renovável e o excedente de energia dessa rede para a produção de hidrogênio verde.

Quando o vento sopra, o sol brilha e a procura é baixa, obter eletricidade de recursos energéticos renováveis (RER) significa que as emissões de carbono associadas a cada quilowatt-hora de fornecimento de energia serão baixas.

E nas circunstâncias opostas – quando o vento não sopra, o sol não brilha e a demanda elétrica é elevada – os data centers poderiam funcionar utilizando as suas próprias reservas de hidrogênio verde armazenado localmente, em vez de a rede de serviços públicos aumentar a capacidade utilizando usinas elétricas alimentadas a combustíveis fósseis para satisfazer a procura.

A utilização de hidrogênio armazenado no data center para reduzir os picos em momentos de elevada procura e baixa oferta renovável reduz a procura na rede.

Essa é uma forma de compensação de carbono, uma vez que retirar menos energia da rede reduz a utilização de combustíveis fósseis, atingindo um ganho líquido na redução de emissões.

Mas será que a eficiência de ida e volta, utilizando esta estratégia, é boa o suficiente para que a vantagem seja significativa?

Moldando os benefícios do carbono

A grande questão é se a produção local de hidrogênio é econômica e espacialmente viável e oferece benefícios acessíveis em termos de redução de gases de efeito de estufa.

Utilizando dados de intensidade de carbono disponíveis publicamente a partir de redes de computação em grade no Reino Unido e na Irlanda, a i3 construiu um modelo matemático do processo e mediu quais poderiam ser os benefícios de redução de GEE. O modelo considerou o armazenamento e a tecnologia que seriam necessários a partir de determinado data center de 10 megawatts em diferentes locais.

O modelo mostrou que os retornos são bastante modestos em termos de redução de emissões de carbono em locais como a Escócia, onde existem muitas energias renováveis em oferta. É possível reduzir em aproximadamente 10% a energia e as emissões de carbono de um data center – por volta de 500 toneladas de carbono por ano.

Curiosamente, a redução percentual no sudeste do Reino Unido foi menor (de 2% a 3% apenas), mas foi a mesma redução de carbono em termos absolutos porque há uma maior intensidade de carbono na rede na região. Em outras palavras, os custos do carbono são mais elevados, de modo que uma redução percentual menor é uma economia equivalente.

Esses modestos retornos precisam ser ponderados em relação ao custo da aplicação da tecnologia do hidrogênio aos data centers em uma escala adequada.

O modelo fornece informações úteis sobre a necessidade de coordenação com instalações ao nível da rede.

Também ajudou a compreender como o armazenamento de energia da bateria (e, futuramente, o hidrogênio) poderia ser utilizado em conjunto com a rede para uma série de tecnologias, incluindo várias formas de armazenamento de energia e redução da demanda de eletricidade em data centers.

A ferramenta desenvolvida pode ser aplicada a projetos de data centers para diversos tipos de sistemas de armazenamento de energia e mostrar quais benefícios potenciais eles trazem em termos de redução de carbono.

O tamanho da atividade no mercado do hidrogênio, da produção ao transporte e armazenamento, está acelerando. O maior custo é a produção de hidrogênio verde, que precisa do excedente da energia renovável. No entanto, a previsão é que esses custos diminuam.

Há quem diga que, pelas redes integrarem quantidades crescentes de energia gerada através de fontes de energia renováveis, isso pode levar a um excesso de capacidade em momentos de baixa procura dos consumidores, disponibilizando mais energia limpa para eletrólise.

Além disso, o enorme crescimento na escala de produção de eletrolisadores ajudará na velocidade em que a economia da produção de hidrogênio verde oscila a favor do consumidor.

Com o hidrogênio verde se tornando mais disponível, as economias de escala irão melhorar, tornando o hidrogênio uma fonte de combustível mais viável à eletricidade para alimentar data centers.

Valor de produção

Como em muitos países, o Reino Unido está bem distante de ter uma rede nacional de transporte de gás hidrogênio (e tubulação) e, portanto, a produção local em data centers e outras indústrias com utilização intensiva de energia deve ser considerada.

É preciso projetar e desenvolver data centers levando o hidrogênio em consideração.

Podemos futuramente preparar data centers ao crescimento da produção e fornecimento de hidrogênio, por exemplo, especificando a utilização de motores alternativos e células de combustível que podem funcionar com hidrogênio, bem como outros combustíveis em projetos de data centers.