Este artigo foi escrito em colaboração com Michael Yuffee, sócio da Baker Botts em Washington DC e presidente da seção de regulamentação de energia (em toda a empresa), e Suzana Vukasinovic, associada sênior da Baker Botts em Londres.

Os data centers são as bases físicas do mundo digital.

Antes considerados uma interseção de nicho de imóveis e tecnologia, os data centers agora são entendidos como um componente crucial da infraestrutura crítica e como uma classe de ativos em rápido crescimento para os investidores. Eles também têm um apetite voraz por eletricidade.

E à medida que a tecnologia continua a evoluir, tornando-se cada vez mais orientada por dados e faminta por computação, a demanda por data centers e, correspondentemente, por energia continua a aumentar. E, no entanto, as preocupações com o nosso clima significam que as fontes e usos de energia estão sob mais escrutínio do que nunca.

Isso representa um desafio intratável para o setor de tecnologia. Como manter as atuais taxas de inovação e crescimento, aparentemente indissociáveis de uma necessidade cada vez maior de energia, garantindo simultaneamente a sustentabilidade?

Mais dados, mais problemas?

A proliferação de inteligência artificial generativa, blockchain, streaming de conteúdo, Internet das coisas, computação em nuvem e comércio eletrônico contribuíram para aumentar a criação e o uso de dados nos últimos anos. E essa tendência deve continuar.

A IDC prevê que a criação ou replicação de dados saltará para 181 zettabytes em 2025, acima dos 64,2 zettabytes em 2020. (Um zettabyte é igual a um bilhão de terabytes.) A indústria de data centers está correndo para acompanhar esse crescimento explosivo e atualmente existem mais de 8000 data centers no mundo, com aproximadamente 33% deles localizados nos Estados Unidos, 16% na Europa e cerca de 10% na China.

E como os dados exigem computação, e a computação requer energia, o consumo de energia dos data centers também está crescendo. Em 2022, de acordo com a Agência Internacional de Energia, os data centers consumiram 420TWh; quase 2% do consumo total global de eletricidade. Espera-se que isso aumente para algo entre 650 TWh e 1.050 TWh até 2026 – um aumento igual a aproximadamente todo o consumo de energia da Suécia ou da Alemanha.

Paralelamente, os esforços mundiais para reduzir as emissões de carbono estão aumentando. O Acordo de Paris estabelece o objetivo global de limitar o aquecimento global a menos de 2° Celsius (enquanto busca esforços para limitar o aumento a 1,5° Celsius), o que exigirá que as emissões de carbono atinjam zero líquido até 2050. Muitos países estabeleceram metas intermediárias para 2030 como parte de suas Contribuições Nacionais Determinadas no âmbito do Acordo de Paris: os Estados Unidos se comprometeram a reduzir as emissões em 50-52% até 2030 em comparação com os níveis de 2005; a União Europeia pretende reduzir as emissões em 55% até 2030 em relação aos níveis de 1990; e a China pretende que as emissões de carbono atinjam o pico até 2030 e alcancem a neutralidade de carbono até 2060.

O setor de tecnologia está estabelecendo metas ainda mais ambiciosas para si mesmo. Em 2019, a Amazon se comprometeu a atingir emissões líquidas zero de carbono até 2040. O Google pretende atingir emissões líquidas zero em todas as suas operações até 2030. A Microsoft pretende ser carbono negativo até 2030 e, até 2050, pretende remover do meio ambiente todo o carbono que a empresa emitiu diretamente ou por consumo elétrico desde que foi fundada em 1975.

Tais metas exigem a transição de fontes de energia tradicionais para renováveis. Para abastecer sua rede em expansão de data centers com energia sustentável e prontamente disponível, a indústria de tecnologia está se voltando para soluções inovadoras.

Energia nuclear

Em setembro de 2024, a Microsoft firmou um contrato de compra de energia (PPA) inovador com a Constellation Energy para comprar energia nuclear da usina nuclear de Three Mile Island, na Pensilvânia. A Constellation Energy investirá 1,6 bilhão de dólares (9,7 bilhões de reais) para reiniciar o reator adormecido na Unidade 1 da usina, que está inoperante desde 2019. No pico de produção, o reator pode gerar 837 megawatts; o suficiente para abastecer 800.000 casas. (O reator da Unidade 2, que sofreu um colapso parcial em 1979 - o acidente nuclear mais significativo da história dos EUA - permanecerá fechado.) Sob o PPA, que durará 20 anos, a Microsoft assumirá toda a capacidade da fábrica para alimentar seus data centers na Pensilvânia, Chicago, Virgínia e Ohio. A Constellation Energy pretende reabrir Three Mile Island em 2028, sujeita a aprovações regulatórias da Comissão Reguladora Nuclear federal e das autoridades estaduais e locais. Se aprovado, será o primeiro reator nuclear nos EUA a ser recomissionado após o fechamento e a primeira vez que a produção de uma usina nuclear comercial foi alocada a um único cliente.

Em outubro de 2024, o Google assinou um acordo "inédito no mundo" com a Kairos Power para construir de seis a sete pequenos reatores nucleares modulares (SMRs). Os SMRs são reatores de fissão nuclear com capacidade de energia de até 300 MW elétricos por unidade, o que representa cerca de um terço da capacidade de geração dos reatores de fissão convencionais. Seu tamanho físico menor significa que eles podem ser fabricados e transportados com mais facilidade. Os SMRs do Google serão capazes de produzir 500 megawatts no total e podem alimentar a rede principal ou ser conectados diretamente aos data centers do Google por meio de uma microrrede.

Também em outubro de 2024, a Amazon Web Services anunciou que está investindo mais de 500 milhões de dólares (3 bilhões de reais) em SMRs por meio de parcerias com a Dominion Energy na Virgínia e a Energy Northwest no estado de Washington. Esses não foram os primeiros movimentos da Amazon na energia nuclear. Em março de 2024, a Amazon Web Services comprou o campus de data center da Talen Energy na Pensilvânia, Cumulus Data Assets, por 650 milhões de dólares (4 bilhões de reais). A Cumulus Data Assets é alimentada diretamente pela vizinha Susquehanna Steam Electric Station, uma das maiores usinas nucleares dos Estados Unidos, que pode gerar até 2,5 gigawatts de energia e fornecerá energia para a Amazon Web Services à medida que desenvolve um novo data center de 960 megawatts no local.

As vantagens da energia nuclear para data centers incluem:

• Energia consistente e confiável: os data centers exigem energia constante para garantir um serviço ininterrupto. A energia nuclear fornece um fornecimento de energia confiável e contínuo, permitindo que as empresas de tecnologia minimizem sua exposição ao risco de interrupções ou interrupções de energia.
• Operação livre de carbono: As usinas nucleares não produzem emissões de gases de efeito estufa durante a operação e, portanto, são as principais candidatas para ajudar as empresas de tecnologia a atingir suas metas de sustentabilidade.
• Estabilidade de preços: A energia nuclear fornece preços estáveis e de longo prazo. Isso é crucial para data centers onde a energia é um custo operacional significativo. Custos de energia estáveis e previsíveis permitem PPAs de longo prazo, permitindo que as empresas gerenciem melhor os riscos financeiros.
• Eficiência: As usinas nucleares produzem grandes quantidades de eletricidade usando quantidades relativamente pequenas de combustível. Isso é especialmente importante para consumidores de alta energia, como data centers.
• Escalabilidade: A energia nuclear é uma fonte de energia adaptável que pode ser aumentada para atender às necessidades futuras, garantindo a segurança energética de longo prazo à medida que a demanda do data center continua a aumentar.

Microrredes

Em junho de 2022, a Microsoft contratou a Enchanted Rock, uma fornecedora de resiliência elétrica como serviço, para desenvolver a maior microrrede da Califórnia. Uma microrrede é uma rede elétrica de pequena escala com limites definidos que atua como uma entidade única e controlável que pode ser conectada ou desconectada da rede principal.

As microrredes podem ser usadas para alimentar uma área geográfica específica ou um único edifício (como uma universidade, hospital ou data center). A microrrede da Microsoft é totalmente suportada por gás natural renovável e fornece energia de backup para o data center da Microsoft em San Jose, Califórnia, para garantir operações contínuas. O projeto também se alinha com o objetivo da Microsoft de eliminar sua dependência do diesel à base de petróleo (comumente usado para geradores de backup de data center).

Em fevereiro de 2024, a Tencent encomendou uma nova microrrede em seu data center em Tianjin, China. Alimentada por um grande painel solar no telhado, a microrrede inclui um sistema de armazenamento de energia de bateria e um sistema de controle habilitado para IA para prever a demanda e geração futuras de eletricidade. De acordo com a Tencent, a microrrede tem uma capacidade instalada total de 10,54 megawatts e pode produzir 12 milhões de quilowatts-hora de eletricidade por ano – o equivalente ao consumo de energia de 6.000 residências.

As vantagens das microrredes para data centers incluem:

• Perdas de linha reduzidas: Quando a energia precisa percorrer uma longa distância de uma estação de energia centralizada, ocorrem perdas de linha, o que significa que é necessária energia adicional para atender ao mesmo nível de demanda. Como as microrredes podem gerar energia mais perto do data center, as perdas de linha são minimizadas.
• Maior eficiência: As microrredes podem utilizar sistemas avançados de gerenciamento de energia e tecnologias de rede inteligente para monitorar e controlar a demanda e o uso de energia do data center em tempo real, aumentando assim a eficiência.
• Integração de energia limpa: As empresas de tecnologia podem integrar fontes de energia limpa (incluindo solar, eólica, hidrelétrica, biomassa e nuclear) em suas microrredes, reduzindo assim a dependência de combustíveis fósseis e reduzindo as emissões de gases de efeito estufa.
• Armazenamento integrado: as microrredes podem incorporar sistemas de armazenamento de energia, como baterias, que aumentam a resiliência – uma consideração crítica para data centers. Os sistemas de armazenamento de energia também facilitam o uso de fontes de energia renováveis, permitindo o armazenamento do excesso de energia para uso posterior, reduzindo assim o desperdício de energia e mitigando o risco de intermitência associado a certas fontes de energia renováveis.
• Impacto ambiental reduzido: Ao reduzir a necessidade de extensa infraestrutura de transmissão e distribuição, as microrredes minimizam o uso da terra e a perturbação ambiental.

Considerações regulatórias

Dada a ligação inextricável entre data centers e energia, não são apenas as regulamentações de tecnologia e dados que as partes interessadas devem considerar ao formular suas estratégias globais de data center, mas também as regulamentações de energia.

Cada vez mais, novos projetos de data center estão levantando preocupações regulatórias com relação ao impacto de novas grandes cargas de energia nos sistemas gerais de geração e transmissão de energia. Em 1º de novembro de 2024, a Comissão Federal de Regulamentação de Energia dos Estados Unidos realizou uma conferência técnica para discutir os desafios de alimentar data centers.

A conferência destacou as complexidades regulatórias e logísticas envolvidas na garantia de energia confiável e sustentável que possa acompanhar a rápida expansão do setor de data centers. As principais questões identificadas incluem: (i) a necessidade de previsões precisas da demanda de energia para facilitar o planejamento da infraestrutura de geração e transmissão; (ii) garantir a adequação dos recursos para atender tanto os clientes de varejo de energia existentes quanto as crescentes necessidades dos data centers; (iii) modernizar as estruturas regulatórias para abordar a geração de energia colocalizada e agilizar o planejamento e a interconexão da transmissão; e (iv) ferramentas regulatórias apropriadas disponíveis para os reguladores enquanto supervisionam a expansão da rede.

Ao avaliar os mercados potenciais para novos projetos de data center, aqueles com estruturas regulatórias claras e sofisticadas que apoiam a inovação diante dos desafios energéticos geralmente serão preferidos.

Os recentes acordos nucleares históricos das indústrias de tecnologia foram amplamente facilitados pela Lei de Inovação e Modernização da Energia Nuclear dos EUA, que busca agilizar o processo regulatório para novas tecnologias nucleares, incluindo SMRs. Acordos semelhantes também podem ser viáveis na Europa, onde o Tratado da Comunidade Europeia de Energia Atômica da UE (1957) promove a pesquisa e a segurança nuclear nos estados membros e, como resultado, vários países da UE têm estruturas regulatórias altamente sofisticadas para energia nuclear, como França, Finlândia e Suécia.

Dito isso, o uso da energia nuclear pode enfrentar oposição de governos e do público devido a preocupações com a segurança e o armazenamento de resíduos a longo prazo. Assim, mesmo em jurisdições com legislação habilitadora, os investidores devem estar atentos a processos complexos e demorados de aprovação e licenciamento.

A legislação também está facilitando novos projetos de microrredes. O Projeto de Lei 1339 do Senado da Califórnia prevê que a Comissão de Serviços Públicos da Califórnia ("CPUC") estabeleça uma estrutura regulatória clara para o desenvolvimento e operação de microrredes (e os procedimentos de regulamentação estão em andamento). Outros estados dos EUA com estruturas regulatórias e políticas geralmente favoráveis às microrredes incluem Nova York, Massachusetts e Texas. Internacionalmente, Alemanha, Austrália e Canadá lideram o apoio ao desenvolvimento e operação de microrredes com estruturas e políticas legais claras e geralmente permissivas.

Em alguns mercados, as leis preveem incentivos financeiros (por exemplo, créditos fiscais, subsídios e subsídios) que podem compensar os custos de projetos nucleares e de microrredes. A Lei de Política Energética dos EUA de 2005 e a Lei de Redução da Inflação de 2022 apoiam o desenvolvimento de tecnologias nucleares avançadas por meio de incentivos financeiros.

E o Programa de Incentivo à Microrrede da CPUC foi estabelecido em janeiro de 2021 com um orçamento de 200 milhões de dólares (1,2 bilhão de reais) para financiar microrredes de energia limpa para atender às necessidades críticas de comunidades vulneráveis afetadas por interrupções na rede e testar novas tecnologias ou abordagens regulatórias para informar ações futuras.

Principais takeaways

• A demanda está aumentando: a tecnologia requer dados; os dados requerem computação; e a computação requer energia. E a demanda está aumentando.
• A sustentabilidade é fundamental: paralelamente, o setor de tecnologia está sob crescente pressão para cumprir as metas de sustentabilidade.
• Inovação: Os recentes acordos de energia nuclear por hiperescalas e o crescente desenvolvimento de microrredes representam uma mudança estratégica em direção a soluções de energia sustentáveis de longo prazo que apoiam o aumento da digitalização e da neutralidade de carbono, demonstrando como os gigantes da tecnologia estão inovando em energia e tecnologia.
• Regulamentos: Os regulamentos de energia, bem como os regulamentos de tecnologia e dados, agora estão moldando as estratégias globais de data center. Ao procurar desenvolver, financiar, investir e operar um data center, todas as partes interessadas relevantes devem estar atentas em como as leis, regulamentos e políticas aplicáveis de uma jurisdição, incluindo incentivos financeiros disponíveis, podem apoiar e trabalhar contra seus requisitos de energia.