O ritmo acelerado das implementações de computação, de inteligência artificial (IA) e de cargas de trabalho intensivas em nível global exige uma reformulação completa dos data centers e da infraestrutura digital.

Essa centra-se fortemente na gestão e no uso da energia, devido às necessidades energéticas dos equipamentos utilizados.

A reformulação levou o mercado a repensar também todos os componentes e sistemas elétricos, desde os chips até à rede elétrica. Esse processo tem sido chamado de um novo período de eletrificação, à medida que são introduzidas novas adaptações para uma maior utilização da energia no local, suportes da rede elétrica e fluxos bidirecionais. Esses desenvolvimentos fazem com que os data centers se tornem parceiros ativos na gestão da energia nas novas redes digitais, e não apenas consumidores de energia pouco eficientes.

Decisões informadas

O novo processo de eletrificação não se resume apenas à sustentabilidade e à eficiência; diz também respeito ao retorno do investimento. As empresas vão precisar de aconselhamento e apoio sobre como passar da estratégia à execução, garantindo que a eletrificação gere valor.

A eletrificação pode ser vista como uma equação em que variáveis técnicas, econômicas e operacionais devem ser otimizadas e alinhadas aos indicadores de referência de desempenho (KPIs) da empresa, incluindo os financeiros.

As empresas precisam de apoio em áreas como conhecimentos especializados em processos, simulação, gêmeos digitais e análises técnico-econômicas para transformar a complexidade em decisões claras e seguras que apoiem a visão empresarial. A indústria tem o dever de prestar serviços de consultoria adequados para garantir que os benefícios da eletrificação sejam acessíveis a todas as organizações, sejam elas grandes ou pequenas.

A mudança na carga

À medida que a computação acelerada se torna mais sofisticada e capaz, exigindo novos níveis de equipamento e densidade energética, os data centers correm para se adaptar e atender a essas necessidades.

As densidades energéticas passaram de valores de um único dígito em kW por rack para a faixa dos 30-100 kW, com alguns planos de desenvolvimento indicando 1 MW por rack em um futuro próximo, o que representa um desafio à medida que as ligações à rede e as soluções de distribuição de energia se expandem para dar resposta a essa necessidade.

Essa mudança exigiu controles mais sofisticados, com a própria IA como ferramenta fundamental na gestão de sistemas mais complexos. As ferramentas de design digital, os gêmeos digitais e os sistemas de gestão de infraestruturas de data centers (DCIM) otimizados pela IA se combinam para proporcionar aos proprietários e operadores de data centers novos níveis de visibilidade e controle, permitindo-lhes compreender como a energia é utilizada em tempo real, identificando gargalos e restrições, bem como áreas de eficiência e poupança.

Isso resulta em uma visão mais dinâmica e detalhada do que nunca, não só das oportunidades de sustentabilidade, mas também da integração da rede digital.

Os proprietários e operadores de data centers estão aproveitando a oportunidade para analisar todos os aspectos da gestão energética, com vista a aumentar a eficiência e a resiliência, ao mesmo tempo em que se tornam consumidores responsáveis de energia.

Do chip à rede

Prevê-se que, até 2027, até 40% dos data centers de IA enfrentem restrições energéticas. Com estas pressões sobre os grandes consumidores de energia, a necessidade de maior resiliência e autossuficiência leva os data centers a apostar na produção local, no armazenamento de energia e em outras técnicas para garantir que conseguem responder adequadamente às exigências da gestão do lado da procura.

Isso requer novas infraestruturas e sistemas energéticos.

Entre as soluções propostas encontram-se os «Energy Parks». Muitas vezes mal interpretados como centrais elétricas alternativas ou soluções de nicho, esses ecossistemas energéticos à escala de campus são concebidos especificamente para o seu perfil de carga, necessidades de confiabilidade e trajetória de crescimento. Constituem uma resposta pragmática a restrições sistêmicas da rede, em que os promotores não podem esperar anos pela interligação, ou quando os requisitos de confiabilidade excedem o que a rede pode garantir.

Os geradores a diesel estão sendo gradualmente eliminados em favor de fontes de energia renováveis (FER) no local, de sistemas de armazenamento de energia em baterias (BESS) e de pilhas de combustível. Em conjunto, os parques de UPS inteligentes também podem fornecer capacidade de armazenamento e de equilíbrio às redes.

Essas novas capacidades e ativos podem integrar-se no ecossistema da rede, apoiando esforços mais amplos de gestão de carga e adoção de FER. Acelerar a adoção de FER em uma escala mais ampla contribuirá de forma positiva para as estratégias nacionais de descarbonização energética.

IA para a gestão de energia

Esta evolução nas capacidades satisfaz os requisitos das cargas de trabalho de IA, que frequentemente apresentam uma densidade mais elevada, exigindo uma distribuição e gestão mais sofisticadas, bem como novos sistemas de apoio, tais como o arrefecimento líquido em toda a instalação.

Os novos sistemas estão concebidos para cargas contínuas extremas, capazes de suportar picos de procura.

A IA acelerou essa nova onda de eletrificação, uma vez que o treino de clusters de IA exige um fornecimento de energia maciço, estável e de alta qualidade. Isso requer a capacidade de um agendamento flexível da carga. A capacidade da IA para otimizar o consumo de energia através de monitorização e análise constantes significa que os data centers podem utilizar modelos de IA para otimizar seu consumo de energia e a interação com a rede.

Outro benefício fundamental é que, à medida que a eletrificação dos processos aumenta em todo o data center — e, de modo geral, nos grandes consumidores de energia —, surgem mais oportunidades para a gestão do ciclo de vida dos ativos (ALM). Mesmo que os processos eletrificados sejam mais eficientes, confiáveis e previsíveis, a ALM eleva a resiliência e a disponibilidade do data center a novos níveis, passando da manutenção reativa para a preditiva e, em última análise, abrindo caminho para a manutenção prescritiva. A ALM traz benefícios adicionais em termos de sustentabilidade e redução de resíduos, bem como de otimização.

Otimização da rede elétrica

Com essas capacidades sofisticadas de eletrificação, os data centers podem adaptar o consumo de energia de forma flexível com base na procura e nas condições da rede, bem como prestar serviços de estabilização da rede. Os data centers podem participar em mercados de resposta à procura, com os sistemas BESS e os parques de UPS inteligentes tornando-se ativos da rede.

Os data centers podem funcionar como centrais elétricas virtuais (VPP), tirando partido das capacidades dos Energy Parks para apoiar as empresas de serviços públicos, protegendo-as da variabilidade da carga das cargas de trabalho computacionais mais exigentes da atualidade e dando tempo às redes para se modernizarem sem pressão excessiva.

Esse nível de eletrificação significa que os data centers podem vender a energia excedente gerada no local, por exemplo, a partir de fontes de energia renováveis (FER). Existem propostas para sincronizar os ciclos de computação com a produção das FER, de modo a garantir a máxima eficiência e sustentabilidade.

Fechar os ciclos de eficiência

Com o aumento da utilização de sistemas de ciclo fechado, como os de refrigeração líquida, e o abandono dos sistemas evaporativos, há maiores possibilidades de recuperação de calor. O novo impulso à eletrificação facilita isto, uma vez que a utilização crescente de bombas de calor nas arquiteturas de refrigeração permite uma maior qualidade do calor recuperado, reduzindo a necessidade de tratamento adicional antes da reutilização.

Implicações em termos de sustentabilidade

Essa nova onda de eletrificação tem implicações que vão além dos data centers. Os operadores podem potencialmente beneficiar de novas fontes de receita provenientes de serviços de rede, bem como reduzir a dependência de combustíveis fósseis na produção e no backup. Beneficiam também de novos níveis de resiliência, o que terá impacto nos serviços e nos acordos de nível de serviço (SLA) que podem ser oferecidos.

Quanto aos reguladores, estes têm de levar em conta que os data centers se tornam participantes ativos na estratégia energética. Serão necessárias novas estruturas e regras de mercado, que reconheçam a flexibilidade e os serviços de rede.

No que diz respeito aos sistemas energéticos em geral, essa eletrificação apoia diretamente a penetração acelerada das energias renováveis, além de interligar e apoiar a otimização, por IA, da eficiência e da orquestração da rede. A eletrificação dos data centers também oferece um modelo para incentivar todos os grandes consumidores de energia a se tornarem participantes ativos da rede no futuro.

Transformação holística

A atual transformação dos sistemas energéticos, impulsionada da eletrificação, demonstra como uma abordagem holística à energia — do chip à rede e para além dela — apoia os esforços de sustentabilidade e eficiência em todos os níveis.

Os data centers têm, na eletrificação, uma oportunidade não só de melhorar suas próprias capacidades, mas também, ao fazê-lo, de apoiar estratégias nacionais para descarbonizar, melhorar a eficiência e a flexibilidade e acelerar a penetração das FER. Servindo de modelo, esses esforços podem elevar os padrões gerais entre os grandes consumidores de energia globalmente.