Data Centers
Impacto nas Mudanças Climáticas
A rápida expansão dos serviços digitais e o crescimento da computação em nuvem têm impulsionado de maneira significativa a demanda por data centers em escala global. Essas infraestruturas, caracterizadas por elevado consumo energético, estão no cerne das discussões contemporâneas acerca da sustentabilidade, especialmente em face da crescente urgência em mitigar os impactos das mudanças climáticas e do aquecimento global.
No atual contexto digital, em que a conectividade assume papel primordial, os data centers tornaram-se elementos cruciais para o armazenamento, gerenciamento e processamento de dados em larga escala. Estes centros operam continuamente, viabilizando desde o envio de mensagens eletrônicas até a execução de transações financeiras complexas e o streaming de vídeos em alta definição. Inseridos em um ambiente econômico globalizado, tais infraestruturas têm sido impulsionados por avanços tecnológicos, como a computação em nuvem, o Big Data e a Internet das Coisas (IoT). À medida que a digitalização avança, os data centers evoluíram para serem hiperescaláveis, integrados à nuvem e estrategicamente posicionados, a fim de atender a demandas de usuários e mercados globais.
Sem a presença dos data centers, muitas das tecnologias cotidianas, que hoje se encontram profundamente enraizadas em nossas rotinas, deixariam de operar de forma eficiente. Com o aumento exponencial da dependência de tais infraestruturas digitais, o consumo energético dessas instalações também se intensificou. Esses centros, de grandes dimensões e equipados com servidores e complexas infraestruturas tecnológicas, operam ininterruptamente, processando dados, executando aplicativos, e gerenciando tráfegos de informações. Isso exige uma quantidade considerável de energia, tanto para o processamento em si quanto para os sistemas de resfriamento, imprescindíveis para dissipar o calor gerado.
A fim de manter uma temperatura de operação ideal e garantir a durabilidade dos componentes de hardware, foram desenvolvidas soluções avançadas de resfriamento, as quais asseguram que os servidores e demais equipamentos críticos permaneçam dentro de limites térmicos adequados, prevenindo, assim, o superaquecimento e eventuais falhas. Todavia, essas soluções também são consomem muita energia. Adicionalmente, os data centers necessitam operar continuamente, 24 horas por dia, sete dias por semana, e para assegurar a continuidade do serviço em casos de falhas ou interrupções, utilizam sistemas de backup, o que aumenta ainda mais o consumo energético total dessas instalações.
De acordo com a Agência Internacional de Energia (2023), os data centers atualmente são responsáveis por cerca de 1-1,5% do consumo global de eletricidade, uma proporção que tende a aumentar conforme a dependência de serviços digitais e a interconexão de dispositivos se intensificam. Um aspecto preocupante é que grande parte dessa energia ainda é proveniente de fontes não renováveis, o que pode posicionar os data centers como importantes contribuintes para o aumento das emissões de gases de efeito estufa, caso não sejam adotadas medidas eficazes.
Entretanto, a forma como a energia é obtida, utilizada e gerenciada nesses centros, pode alterar substancialmente seu impacto ambiental. Diversas iniciativas e estratégias têm sido propostas e implementadas para aumentar a eficiência energética dos data centers e contribuir para um futuro digital mais sustentável, como:
• Tecnologias de resfriamento: Abordagens como o uso de resfriamento por ar ambiente ou água reduzem a necessidade de mecanismos convencionais de alta demanda energética.
• Designs arquitetônicos inovadores: Projetos arquitetônicos que priorizam ventilação natural, o uso de materiais termicamente condutivos e telhados verdes ou reflexivos, e a inclusão de amortecedores térmicos (como construções de parede dupla) têm contribuído para a redução das necessidades energéticas dessas instalações.
• Estratégias inovadoras de layout: A contenção de corredores quentes e frios, bem como o empilhamento vertical de servidores, com posicionamentos estratégicos de ventilação, facilita o controle térmico e diminui a dependência de sistemas artificiais de resfriamento.
• Fontes de energia renovável: Muitos data centers têm adotado a integração de energia solar, eólica e outras fontes renováveis, minimizando sua dependência de fontes fósseis.
• Eficiência de hardware: O desenvolvimento de servidores mais eficientes e a eliminação de operações redundantes de hardware são esforços direcionados à otimização do uso energético.
Projetos pioneiros, como o Centro de dados subaquático da Microsoft (Projeto Natick), o qual, atualmente, não está mais ativo, e consistia num data center subaquático. O projeto foi criado com dois propósitos principais: a água do oceano ser usada para resfriar o datacenter, dispensando ar-condicionado ou outro tipo de refrigeração convencional e os movimentos das águas do mar, utilizados para gerar a energia elétrica necessária para sua operação. Atualmente a empresa utiliza a experiência neste projeto para explorar, testar e validar novos conceitos sobre sustentabilidade de Data Centers. Na Finlândia, o Centro de dados de carbono zero do Google, usa design inovador e a água do mar da baía, para suas necessidades de resfriamento. Na Noruega, o Data Center Green Mountain está localizado dentro de uma montanha, e utiliza água fria de um fiorde próximo para resfriamento. A localização subterrânea oferece isolamento natural, e suas necessidades de eletricidade são atendidas inteiramente por energia hidrelétrica renovável.
O provedor chinês de serviços de informações marítimas Highlander Digital Technology está construindo seu primeiro centro de computação inteligente submarino do mundo para atender à crescente demanda por poder de computação na era da inteligência artificial. O centro será um modelo de infraestrutura verde e de baixo carbono, usará água do mar como fonte natural de resfriamento durante todo o ano e será alimentado por energia renovável. Algumas empresas estão apostando em uma inovação promissora: a energia geotérmica, que aproveita o calor profundo abaixo da superfície da Terra para gerar eletricidade sem emissões de gases de efeito estufa. A Meta, empresa controladora do Facebook, anunciou um acordo com a startup Sage Geosystems para desenvolver energia geotérmica avançada. O Google fez parceria com a startup Fervo Energy que já começou a fornecer energia para a rede elétrica.
Apesar dos avanços tecnológicos, os data centers continuam a enfrentar desafios significativos. No caso de data centers subaquáticos, destaca-se o alto custo de manutenção, também requerendo intervenção humana para substituir peças de hardware danificadas, ocasionalmente necessitando recuperá-las para a costa. Como resultado das mudanças climáticas, vulnerabilidade a danos por riscos naturais, incluindo tempestades, ondas, ciclones, terremotos, erupções vulcânicas, deslizamentos submarinos e erosão de gelo. Incluindo impactos de longo prazo, como por exemplo, as correntes oceânicas, a mudanças nos padrões de vento, transferência de calor e entrada de água doce decorrente do derretimento do gelo, que devido às mudanças climáticas devem modificar-se. Além disso, impactos sobre a biodiversidade marinha, como a poluição luminosa e a interferência acústica em espécies oceânicas, são questões emergentes que requerem maior investigação científica. No caso dos cabos submarinos, também as atividades humanas, principalmente pesca de fundo e ancoragem de navios, são desafios a manutenção.
A transição para a digitalização e a sustentabilidade nos oceanos requer uma atenção especial aos impactos das atividades humanas sobre a biodiversidade marinha. A instalação de centros de dados subaquáticos e redes de comunicação no ambiente marinho implica na ocupação contínua dessas áreas por períodos prolongados. Assim, torna-se essencial avaliar os efeitos de longo prazo dessas infraestruturas em larga escala sobre a saúde dos ecossistemas oceânicos. Estudos sobre os efeitos da comunicação subaquática na biodiversidade sugerem que essas atividades podem gerar ruídos que interferem negativamente nos mamíferos marinhos. Da mesma forma, o impacto da poluição luminosa nas espécies marinhas ainda carece de pesquisas mais aprofundadas. Outro desafio importante é a dissipação de calor, que pode afetar o equilíbrio térmico dos habitats marinhos. Portanto, é crucial encontrar um equilíbrio entre a expansão das atividades tecnológicas marítimas e a conservação de uma biodiversidade marinha saudável para desenvolver plataformas subaquáticas de conectividade de forma segura e sustentável.
Os data centers continuam a ser elementos fundamentais na infraestrutura digital global. Embora sua expansão prometa aumentar significativamente a capacidade computacional, ela também impõe desafios consideráveis, especialmente no que tange ao consumo de energia e à sustentabilidade ambiental. No entanto, por meio de ações proativas, colaborações interinstitucionais, governança eficaz, investimentos em pesquisa e desenvolvimento (P&D) e o compartilhamento de práticas sustentáveis, é possível alinhar o avanço digital com os princípios da sustentabilidade. O futuro desse setor, ainda que desafiador, também apresenta uma oportunidade valiosa: redefinir a forma como as aspirações tecnológicas podem coexistir com a responsabilidade ambiental.
Acesse o Painel de Indicadores de Mudanças Climáticas de Curitiba: https://paineldemudancasclimaticas.org.br/
Fontes
China’s Highlander to Build World’s First Undersea Smart Computing Hub
Disponível em: https://www.yicaiglobal.com/news/chinas-highlander-to-build-worlds-first-undersea-smart-computing-hub
Climate change hotspots and implications for the global subsea telecommunications network
Disponível em: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012825222003804?via%3Dihub
Empresas de tecnologia apostam em energia geotérmica para abastecer data centers nos EUA
Disponível em: https://portalsustentabilidade.com/2024/09/02/empresas-de-tecnologia-apostam-em-energia-geotermica-para-abastecer-data-centers-nos-eua/
Highlander completa o primeiro Data Center subaquático comercial e procura por exportações
Impact of Data Centers on Climate Change: A Review of Energy Efficient Strategies
Disponível em: https://www.researchgate.net/publication/373295068_Impact_of_Data_Centers_on_Climate_Change_A_Review_of_Energy_Efficient_Strategies
Microsoft cancela projeto que levava datacenters para dentro do mar
Disponível em: https://tecnoblog.net/noticias/microsoft-cancela-projeto-que-levava-datacenters-para-dentro-do-mar/
Microsoft confirma que o Data Center submarino do Project Natick não existe mais
Disponível em: https://www.datacenterdynamics.com/br/not%C3%ADcias/microsoft-confirma-que-o-data-center-submarino-do-project-natick-nao-existe-mais/
Toward Immersive Underwater Cloud-Enabled Networks: Prospects and Challenges
Disponível em: https://ieeexplore.ieee.org/document/10044188
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