As mudanças climáticas e a corrida para o zero líquido são um dos maiores desafios de engenharia que a sociedade enfrentará nos próximos anos.

Nossa dependência de combustíveis fósseis abrange quase todos os setores e o setor de Data Center não é diferente. Após as cúpulas COP26, 27 e 28 (e com base nos compromissos recentes dos principais fornecedores de Data Center), houve um foco renovado em alcançar o "net-zero" do Data Center.

No entanto, uma das barreiras atuais à descarbonização é a dependência do setor de geradores a diesel de reserva, que não apenas produzem emissões nocivas, mas também têm um impacto negativo na qualidade do ar nas comunidades ao redor dos Data Centers.

Um substituto potencial, muito alardeado, para o diesel é a transição para o hidrogênio como meio de armazenamento de energia. O hidrogênio está sendo avaliado por diferentes indústrias para uma ampla gama de aplicações, e os Data Centers não devem ser diferentes.

Por que hidrogênio?

O hidrogênio é um dos elementos mais abundantes no universo, tanto a indústria quanto os governos aumentaram seu interesse por esse elemento versátil como parte fundamental de suas políticas de descarbonização.

A Comissão Europeia prevê que os investimentos industriais na produção de hidrogênio renovável atinjam de 180 a 470 bilhões de euros (1,1 a 3 trilhões de reais) até 2050.

Além disso, o governo do Reino Unido tem como objetivo atingir 10 gigawatts de produção de hidrogênio até 2030, ressaltando o papel crucial do hidrogênio na jornada do país em direção a emissões líquidas zero.

Ao considerar as oportunidades para o hidrogênio, é importante considerar a diferença entre sistemas de armazenamento de energia e sistemas de geração de energia.

O potencial do hidrogênio normalmente se enquadra na categoria de armazenamento de energia, em que a eletricidade (de preferência de fontes renováveis) é utilizada para gerar hidrogênio de baixo carbono que, por sua vez, é transportado e armazenado antes de ser convertido novamente em energia elétrica.

Para aplicações de Data Center, dois métodos potenciais para converter hidrogênio de volta em energia elétrica são células de combustível de hidrogênio e turbinas a gás movidas a hidrogênio.

As células de combustível são adequadas para aplicações de menor escala, como a substituição de geradores a diesel em instalações únicas, enquanto as turbinas se destacam na geração de saídas de altos megawatts, tornando-as mais adequadas para campi maiores.

Desafios para o uso de hidrogênio em Data Centers

Seria ingênuo pensar que a adoção do hidrogênio no setor de Data Centers não enfrenta desafios de curto prazo.

Padrões como o "Padrão de Hidrogênio de Baixo Carbono" do governo do Reino Unido ainda estão em sua infância, tornando desafiadoras as previsões de custos operacionais de médio prazo.

Outros desafios são descobertos ao avaliar as despesas de capital e os requisitos de espaço para mudar de geradores a diesel tradicionais para sistemas de armazenamento de energia baseados em hidrogênio.

Um esforço para avaliar os desafios apresentados pela pegada e requisitos especiais foi recentemente realizado pelos membros do EUDCA, Arup. Para cobrir um amplo espectro de implementações de Data Center, dois cenários (e tecnologias) foram considerados: um Data Center de 7,2 MW implementando células de combustível de hidrogênio de membrana eletrolítica de polímero (PEM) de 1 MW e uma instalação de 60 MW implementando turbinas a gás 100% movidas a hidrogênio.

O estudo também considerou a autonomia típica de energia do Data Center (24 a 48 horas de armazenamento de combustível), bem como um cenário de autonomia de uma hora para destacar o potencial dos locais com acesso a conexões resilientes de gás hidrogênio.

Devido aos desafios associados ao armazenamento de hidrogênio líquido e para facilitar uma comparação direta, o hidrogênio foi considerado armazenado como um gás dentro de "contêineres de bala" fixos ou "reboques de tubo" móveis.

Os requisitos de pressão de armazenamento variaram significativamente dependendo do tipo e tamanho dos sistemas avaliados, o que teve um impacto notável na pegada espacial necessária para a implementação.

Para todos os cenários avaliados, tanto as despesas de capital quanto os requisitos de pegada foram significativamente aumentados em comparação com a tecnologia existente.

O espaço necessário para a implementação de hidrogênio é pelo menos 2,5 vezes maior do que o necessário para a geração a diesel, enquanto as despesas de capital podem ser cinco vezes maiores ou mais.

Esse aumento se deve predominantemente à complexidade de armazenar grandes quantidades de hidrogênio, o que equivale diretamente ao aumento das despesas de capital.

Também digno de nota é a variação entre as tecnologias de armazenamento de hidrogênio; Por exemplo, reboques tubulares de 300 kg são consistentemente a solução mais intensiva e mais cara.

Nesse cenário, a economia de pegada é possível com a mudança para reboques tubulares de 1.000 kg, no entanto, eles ainda mantêm um alto gasto de capital.

O futuro?

Embora existam atualmente desafios com despesas de capital e requisitos de pegada, é importante considerá-los no contexto mais amplo da descarbonização e do estágio inicial do hidrogênio como uma solução comercial de armazenamento de energia.

Com o crescente impulso para atingir o zero líquido, espera-se que os requisitos de gastos de capital e pegada para sistemas de armazenamento de energia de hidrogênio diminuam.

Essa diminuição, juntamente com o significativo investimento governamental na tecnologia que está previsto, pode continuar a balançar a balança em favor do hidrogênio.

Os subsídios governamentais já facilitaram a adoção mais ampla de outras tecnologias de baixo e zero carbono, como bombas de calor e energia fotovoltaica, portanto, deve-se esperar que um padrão semelhante possa surgir com o armazenamento de energia de hidrogênio.

À medida que o hidrogênio continua a atrair atenção e investimento, seu potencial para transformar indústrias e impulsionar um futuro sustentável continua promissor.

Os Data Centers têm a oportunidade de impulsionar o desenvolvimento contínuo da economia do hidrogênio, ao mesmo tempo em que a defendem como um pilar crucial da descarbonização.

Essa oportunidade deve ser aproveitada e, embora existam desafios de curto prazo, eles não devem prejudicar os benefícios de longo prazo de um futuro baseado no hidrogênio.

Este artigo foi publicado em nome do Comitê Técnico do EUDCA