Os data centers são o motor da nossa economia de inovação – eles alimentam a infraestrutura de nuvem da qual dependemos todos os dias e serão fundamentais às nossas necessidades de computação por muitos anos, pois fornecem suporte crítico à nuvem e tecnologias emergentes, incluindo a IA generativa.

Essas tecnologias também exigem enormes quantidades de energia – grande parte empregada para resfriar servidores, processadores e outros equipamentos. De acordo com pesquisas recentes, cerca de 40% do uso total de energia de um data center é para refrigeração. O excesso de calor é liberado na atmosfera por meio de torres de resfriamento e condensadores evaporativos, literalmente jogando fora o calor. Em um data center de 27.870 metros quadrados com 12.000 racks, os custos anuais de resfriamento podem ficar entre 5 e 10 milhões de dólares (25 a 50 milhões de reais) por ano, dependendo da localização e das tecnologias.

No entanto, como observa o Departamento de Energia, existem oportunidades de economia de energia e de custos com data centers. O caminho para atingir esse objetivo pode ajudar o planeta e contribuir aos esforços das organizações para atingir metas líquidas zero, bem como aumentar a rentabilidade, convertendo o custo do “excedente de calor” rejeitado num subproduto útil como “insumo” a um sistema energético distrital.

Um sistema energético distrital normalmente utiliza uma usina central para reutilizar, produzir e fornecer aquecimento e resfriamento através de uma rede de tubulações subterrâneas a um conjunto de edifícios de clientes para formar um “distrito energético”. O distrito pode ser a área comercial do centro de uma cidade, um campus de faculdade ou universidade, um cluster de pesquisa corporativa, uma base militar ou um aeroporto. Alguns distritos energéticos podem incluir bem mais de 200 edifícios.

Com um sistema energético distrital, uma grande porcentagem do calor excedente pode ser recuperada através de trocadores de calor e transferida como energia térmica útil para o proveito dos clientes. Essencialmente, esse processo é semelhante a encontrar peças de um quebra-cabeça em que os dois lados se encaixam perfeitamente – os data centers geram calor que não precisam ou não desejam, e os operadores de sistemas energéticos distritais precisam de volumes significativos de calor para aquecimento ambiente, água quente doméstica e cargas de processo para edifícios conectados de clientes.

Embora a reutilização de calor residual dos data centers seja amplamente utilizada em todo o norte da Europa, particularmente em países como a Finlândia, a Suécia e a Dinamarca, nos Estados Unidos a utilização da tecnologia ainda não é tão comum. No entanto, com o perdão do trocadilho, ela está começando a ganhar força. Uma grande razão para essas diferenças regionais está na própria natureza do vapor.

Em grande parte do mundo, inclusive na Escandinávia, os sistemas térmicos distritais são baseados em água quente. No entanto, nos Estados Unidos, a maioria dos sistemas de aquecimento existentes distribui vapor aos clientes.

Em outras palavras, o calor reutilizado de um data center muitas vezes integra-se facilmente em um sistema de água quente, embora, por ser calor de baixa qualidade, possa ser necessário um envio de calor adicional para “completar” a água aquecida através de uma bomba de calor ou caldeira para atingir temperaturas de fornecimento adequadas às necessidades da rede distrital.

O aquecimento do data center também pode servir como aquecimento de primeiro estágio para sistemas distritais de vapor, pré-aquecendo a água de reposição da caldeira antes de ser totalmente convertida em vapor. Outras considerações para a recuperação de calor do data center incluem custos de proximidade e interconexão, qualidade e manutenção da água e funções de medição e faturamento.

Embora existam obstáculos à implantação, a reutilização de calor dos data centers ganha força nos Estados Unidos e no Canadá. Pode ser vantajoso incorporar a reutilização de calor residual no início da fase de planejamento e desenvolvimento de novos sistemas e projetos de expansão. A Califórnia determinou a reutilização de calor residual para data centers como parte de seus Padrões de Eficiência Energética de Edifícios de 2022, conhecidos como Título 24.

A inovação nesse espaço está emergindo do setor privado. Grandes corporações estão empregando essas estratégias nos EUA, incluindo a Amazon – uma das maiores operadoras mundiais de data centers e uma das pioneiras da computação em nuvem. Em 2017, a Amazon desenvolveu um sistema de reutilização de calor em sua sede corporativa de Seattle, como parte da estratégia mais ampla da empresa para atingir seus objetivos líquidos zero.

O prédio da Amazon no centro de Seattle abriga uma usina central que atende um sistema distrital e está localizada em frente a um data center. O data center da Amazon fornece até 5 MW de calor excedente para abastecer o sistema energético distrital da Amazon, atendendo às necessidades anuais de aquecimento ambiente e processamento de água quente para aproximadamente 370.000 metros quadrados de espaço.

A utilização do calor recuperado dos data centers em um sistema energético distrital proporciona uma fonte de energia confiável e econômica que pode beneficiar tanto o operador do data center como os proprietários de edifícios próximos.

Embora os sistemas energéticos distritais façam parte do panorama energético há mais de 140 anos, a ligação a fontes renováveis, como a reutilização de calor residual, demonstra como os sistemas energéticos distritais também podem desempenhar um papel fundamental na transição energética a um futuro descarbonizado e com emissões líquidas zero.