Com o avanço da tecnologia digital e o crescimento exponencial da Inteligência Artificial (IA), os data centers tornaram-se o coração da infraestrutura global de processamento de dados. Esse aumento na demanda, entretanto, tem um custo energético significativo. Atualmente, estima-se que os data centers já consumam entre 1% e 2% da eletricidade mundial, podendo chegar a 4% até o final da década. Esse consumo elevado é impulsionado principalmente pelos sistemas de servidores e resfriamento, além de outros dispositivos de TI essenciais para o funcionamento contínuo dessas infraestruturas.
Diante desse cenário, é necessário repensar como o fornecimento de energia para data centers pode ser otimizado, levando em consideração fatores técnicos, regulatórios e de localização. O foco não pode estar apenas na escolha das fontes de energia, mas também em onde esses centros são instalados, como eles operam e como podem se alinhar às metas de sustentabilidade das empresas.
Principais Fontes de Consumo de Energia nos Data Centers
Os data centers consomem energia de diversas maneiras, sendo as principais fontes de gasto elétrico os servidores e os sistemas de resfriamento. Esses sistemas de resfriamento são cruciais para garantir que o equipamento funcione de maneira ideal e que o calor gerado pelos servidores não comprometa o desempenho ou cause falhas. De acordo com estimativas, o resfriamento pode representar até 40% do consumo de energia de um data center.
Para mitigar esse consumo, estratégias inovadoras como o uso de sistemas de contenção de corredores quentes e frios têm sido adotadas. Esse método separa fisicamente o ar quente do ar frio, evitando que eles se misturem e, assim, aumentando a eficiência do resfriamento. Outra tecnologia emergente é o resfriamento por imersão líquida, onde o hardware é imerso em líquidos não condutores que dissipam o calor de maneira muito mais eficiente do que o ar.
Além dessas tecnologias, o uso de inteligência artificial (IA) para otimizar o consumo de energia tem ganhado destaque. A IA pode monitorar em tempo real o uso de energia, prever picos de demanda e ajustar os sistemas de resfriamento de forma dinâmica, o que pode resultar em uma economia de até 40% no consumo energético.
O Impacto do Processamento de Inteligência Artificial no Consumo Energético
A demanda crescente por IA é um dos principais fatores que está pressionando os data centers a consumir ainda mais energia. O processo de treinamento de modelos de IA envolve cálculos extremamente complexos e intensivos, que exigem o uso de servidores especializados com alto poder computacional. Durante o treinamento, grandes volumes de dados precisam ser processados, muitas vezes em redes neurais profundas que simulam bilhões de parâmetros. Isso consome grandes quantidades de eletricidade, tanto no processamento como no resfriamento desses equipamentos.
Os modelos de IA, especialmente aqueles usados para aprendizado profundo, demandam processamento contínuo em GPUs (Unidades de Processamento Gráfico) ou TPUs (Unidades de Processamento de Tensores), que são componentes extremamente poderosos, mas com alto consumo energético. Para cada fase do treinamento, que pode levar dias ou semanas, esses sistemas precisam operar em capacidade máxima, o que aumenta significativamente o uso de energia nos data centers.
A intensificação desse consumo com o uso da IA significa que, mesmo com melhorias em eficiência, a demanda por eletricidade pode ultrapassar a capacidade instalada de muitos centros de dados em regiões metropolitanas. Isso coloca em evidência a necessidade de repensar a forma como esses centros são alimentados e resfriados.
O Impacto da Localização dos Data Centers
A escolha de onde os data centers são instalados é outro fator crucial para a eficiência energética. A concentração desses centros em grandes áreas metropolitanas pode sobrecarregar a infraestrutura elétrica local. Em muitos casos, os sistemas de transmissão e distribuição de energia nessas regiões já estão operando próximos ao limite, e a instalação de grandes data centers pode exigir altos investimentos em novas linhas de transmissão. Além disso, esses investimentos são demorados para serem implementados, o que pode comprometer a estabilidade do fornecimento de energia para a população.
Por outro lado, existem regiões no Brasil com baixa densidade populacional e industrial, mas com grande potencial para o desenvolvimento de data centers. Nessas áreas, é possível integrar data centers com plantas fotovoltaicas, o que não só aliviaria a pressão sobre os grandes centros urbanos, mas também promoveria o desenvolvimento econômico regional, gerando empregos e modernizando a infraestrutura.
Regulação e Incentivos para o Cumprimento do ESG
As empresas estão cada vez mais pressionadas a atender às metas de ESG (Environmental, Social, and Governance), que incluem a redução das emissões de carbono e a promoção de práticas sustentáveis. Para alcançar essas metas, é necessário que governos e reguladores ofereçam incentivos que promovam o uso de energias renováveis nos data centers, bem como a adoção de tecnologias que otimizem o consumo energético.
O Brasil, por exemplo, possui programas como o Programa de Eficiência Energética da ANEEL, que incentiva distribuidoras de energia a investir em projetos que promovam o uso eficiente da eletricidade. Expandir esses programas para o setor de data centers pode ser uma solução eficaz para reduzir o impacto ambiental dessas operações, ao mesmo tempo em que mantém a competitividade do país no cenário digital global.
Tecnologias Emergentes para Eficiência Energética
A modernização dos sistemas de resfriamento e a adoção de novas tecnologias são essenciais para enfrentar os desafios energéticos dos data centers. O resfriamento por imersão líquida é uma das tecnologias mais promissoras. Ao imergir componentes eletrônicos em fluidos que dissipam o calor de forma mais eficiente do que o ar, é possível reduzir significativamente a necessidade de resfriamento ativo, diminuindo o consumo de energia.
Além disso, o uso de inteligência artificial para monitorar e ajustar dinamicamente o consumo de energia pode maximizar a eficiência. Grandes empresas, como a Google, já estão utilizando IA para otimizar o resfriamento de seus data centers, o que resultou em uma economia de até 40% no uso de energia para resfriamento.
Conclusão: O Futuro Sustentável dos Data Centers
O crescimento contínuo da demanda por dados e o avanço da Inteligência Artificial colocam os data centers no centro de um debate sobre eficiência energética e sustentabilidade. Para atender a essa demanda crescente sem comprometer os recursos naturais e as redes elétricas existentes, é necessária uma abordagem multifacetada que inclua a adoção de novas tecnologias, incentivos regulatórios e a escolha estratégica de localização.
A descentralização dos data centers, com foco em áreas de baixa densidade populacional e alto potencial para energias renováveis, oferece uma oportunidade única de equilibrar o desenvolvimento tecnológico com a sustentabilidade. Ao mesmo tempo, os avanços em tecnologias de resfriamento e o uso de IA permitirão que os data centers do futuro operem de maneira muito mais eficiente, reduzindo seu impacto ambiental e alinhando-se às metas de ESG. Dessa forma, o Brasil pode se posicionar como líder global em inovação tecnológica e sustentabilidade, ao mesmo tempo em que impulsiona o desenvolvimento de regiões menos industrializadas e melhora a qualidade do fornecimento de energia nas grandes cidades.
Esse movimento em direção a um futuro mais sustentável para os data centers é um passo essencial para garantir que a revolução digital continue a crescer sem comprometer os recursos do planeta.
Referências
[1] G. Rostirolla et al., “A survey of challenges and solutions for the integration of renewable energy in datacenters”, Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 155, p. 111787, mar. 2022, doi: 10.1016/j.rser.2021.111787.
[2] S. Govindan, A. Sivasubramaniam, e B. Urgaonkar, “Benefits and limitations of tapping into stored energy for datacenters”, em Proceedings of the 38th annual international symposium on Computer architecture, em ISCA ’11. New York, NY, USA: Association for Computing Machinery, jun. 2011, p. 341–352. doi: 10.1145/2000064.2000105.
[3] “Cutting-Edge Technologies Enhancing Energy Efficiency in Data Centers”, Prismecs. Acesso em: 10 de outubro de 2024. [Online]. Disponível em: https://prismecs.com/blog/energy-efficiency-in-data-centersblog/energy-efficiency-in-data-centers
[4] “Data centers barulhentos e ‘famintos’ se tornam pesadelo para comunidades americanas”. Acesso em: 10 de outubro de 2024. [Online]. Disponível em: https://www.estadao.com.br/economia/data-centers-barulho-comunidades-eua/
[5] D. Wang, C. Ren, A. Sivasubramaniam, B. Urgaonkar, e H. Fathy, “Energy storage in datacenters: what, where, and how much?”, em Proceedings of the 12th ACM SIGMETRICS/PERFORMANCE joint international conference on Measurement and Modeling of Computer Systems, em SIGMETRICS ’12. New York, NY, USA: Association for Computing Machinery, jun. 2012, p. 187–198. doi: 10.1145/2254756.2254780.
[6] J. Shuja, S. A. Madani, K. Bilal, K. Hayat, S. U. Khan, e S. Sarwar, “Energy-efficient data centers”, Computing, vol. 94, no 12, p. 973–994, dez. 2012, doi: 10.1007/s00607-012-0211-2.
[7] M. Pedram, “Energy-Efficient Datacenters”, IEEE Transactions on Computer-Aided Design of Integrated Circuits and Systems, vol. 31, no 10, p. 1465–1484, out. 2012, doi: 10.1109/TCAD.2012.2212898.
[8] M. Zakarya, “Energy, performance and cost efficient datacenters: A survey”, Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 94, p. 363–385, out. 2018, doi: 10.1016/j.rser.2018.06.005.
[9] K. Haghshenas, B. Setz, Y. Blosch, e M. Aiello, “Enough hot air: the role of immersion cooling”, Energy Informatics, vol. 6, no 1, p. 14, ago. 2023, doi: 10.1186/s42162-023-00269-0.
[10] S. Marcacci, “How Much Energy Do Data Centers Really Use?”, Energy Innovation: Policy and Technology. Acesso em: 10 de outubro de 2024. [Online]. Disponível em: https://energyinnovation.org/2020/03/17/how-much-energy-do-data-centers-really-use/
[11] J. Shuja et al., “Survey of Techniques and Architectures for Designing Energy-Efficient Data Centers”, IEEE Systems Journal, vol. 10, no 2, p. 507–519, jun. 2016, doi: 10.1109/JSYST.2014.2315823.
[12] “Understanding Data Center Energy Consumption – C&C Technology Group”. Acesso em: 10 de outubro de 2024. [Online]. Disponível em: https://cc-techgroup.com/data-center-energy-consumption/