Armazenamento solar-plus-para data centers: não é uma simples mudança

À medida que os data centers crescem em tamanho e complexidade, fornecer-lhes energia barata e confiável nunca foi tão urgente. Gerhard Salge, diretor de tecnologia (CTO) da Hitachi Energy, uma unidade do conglomerado japonês Hitachi, esclareceu a relação entre energia renovável e operações de data center, observando que, embora seja tecnicamente viável, o sucesso requer um planejamento cuidadoso, a infraestrutura certa e uma abordagem holística.

“Quando olhamos para o que está a acontecer nas redes, então as energias renováveis ​​são um elemento ativo no lado da geração de energia, e os centros de dados são um elemento ativo no lado da procura”, disse Salge à revista pv. “Além disso, o que você precisa está nas dimensões da flexibilidade, para a qual precisamos de armazenamento e de uma rede que também possa atuar ativamente aqui para reunir todos esses elementos”.

De acordo com Salge, a chave são as redes ativas, e não os sistemas passivos que simplesmente reagem às condições. Com mais energias renováveis, padrões de procura em mudança, novos centros de carga e opções de armazenamento, como baterias e instalações existentes, como centrais hidroeléctricas bombeadas, é crucial coordenar activamente estes recursos para manter a segurança do fornecimento, a qualidade da energia e a optimização de custos.

"Mas quando se fala sobre o impacto e a correlação entre energias renováveis ​​e centros de dados, é sempre necessário considerar todo o âmbito da flexibilidade num sistema de energia de todos os elementos -lado da procura, lado da geração, lado do armazenamento e a rede ativa entre eles", disse ele, observando que redes fracas ou congestionadas não serviriam para este propósito.

Centros de dados de IA
Salge alertou que nem todos os data centers são iguais. “Existem data centers convencionais e data centers de IA”, disse ele. "Os data centers convencionais são essencialmente sistemas-de alta carga com algumas flutuações no topo. Eles contêm muitos processadores que lidam com solicitações-de mecanismos de pesquisa ou outros aplicativos-de forma que a carga de trabalho é distribuída estocasticamente entre eles. Isso cria uma carga de linha de base com altos e baixos aleatórios, que é o padrão de carga típico de um data center convencional."

As cargas de trabalho de IA, por outro lado, dependem fortemente de GPUs ou aceleradores de IA, que consomem energia significativa continuamente. Ao contrário dos data centers convencionais, os data centers de IA geralmente funcionam com alta carga sustentada, às vezes perto da capacidade máxima por longos períodos.

“Os data centers de IA são especificamente bons em computação paralela”, explicou Salge. “Muitos deles são acionados com o mesmo padrão de demanda ao mesmo tempo, o que cria esses picos para cima e para baixo no perfil de demanda, e eles vêm em paralelo.”

Estas flutuações desafiam tanto o fornecimento de energia como a qualidade da tensão e frequência da rede ligada. "Portanto, você precisa transportar energia ativa de um sistema de armazenamento de energia ou de um supercapacitor para a demanda do data center de IA. E isso precisa envolver realmente o controle da energia ativa do data center. O que você precisa é da interação entre a unidade de armazenamento e o data center de IA para fornecer energia ativa ou absorvê-la posteriormente, quando o pico cair. Isso também pode ser feito por um supercapacitor."

As baterias podem armazenar muito mais energia do que os supercapacitores, mas estes últimos podem armazenar energias menores com mais frequência. “No entanto, se você colocar uma bateria menor que a carga e realmente precisar fazer o ciclo da bateria até sua capacidade total, a bateria não sobreviverá por muito tempo com seu data center, porque a frequência dessas rajadas é muito alta, então você está envelhecendo a bateria muito, muito rapidamente, sim, então os supercapacitores podem fazer mais ciclos”, enfatizou Salge.

Ele também observou que baterias e supercapacitores são tecnologias maduras, mas a configuração ideal-seja uma, outra ou uma combinação com capacitores tradicionais-depende do tamanho do armazenamento, do número de racks, dos níveis de tensão e do design geral do sistema.

Gerenciando surtos de treinamento de IA

Salge enfatizou a importância de cumprir os códigos de rede em todas as geografias. “Você precisa se tornar um bom cidadão para o sistema de poder”, disse ele. "Você tem que colaborar com as concessionárias locais para garantir que não está infringindo os códigos da rede e que não está perturbando o data center de volta à rede. Uma boa maneira de fazer isso, quando as energias renováveis e os data centers estão co-localizados, é gerenciar o fornecimento de energia renovável já dentro do território do data center. Além disso, ter uma rede desenvolvida-adequada para o futuro é uma clara vantagem. Porque você tem muito mais desses elementos de flexibilidade e os elementos ativos para gerenciar o armazenamento e a integração renovável, e para gerenciar as cargas dinâmicas de os centros de dados."

Se a rede não estiver-adequada para o futuro com equipamentos modernos e em operação ativa, os operadores enfrentarão um estresse significativamente maior. “Com o planejamento holístico, você pode até usar parte da flexibilidade do data center como um tipo de recurso controlável e de resposta à demanda”, disse Salge, acrescentando que os operadores do data center poderiam coordenar rajadas de treinamento de IA para períodos em que o sistema de energia tenha mais capacidade disponível. Isto torna o data center uma demanda previsível e controlável, sobrecarregando a rede somente quando ela estiver preparada.

“Concluindo, em relação à viabilidade técnica: sim, é possível, mas requer a configuração correta”, disse Salge.

Viabilidade econômica
Em termos económicos, Salge acredita que a energia solar e a eólica continuam a ser as fontes de energia mais baratas, mesmo tendo em conta a flexibilidade da rede necessária para integrá-las aos centros de dados. A energia solar é a mais rápida de implementar, a energia eólica complementa-a bem e ambas podem ser dimensionadas em paralelo.

"Qualquer aumento na procura de centros de dados requer investimento, seja em energias renováveis ​​ou energia convencional. A economia depende do mercado, e os mecanismos de mercado, regulamentos e planeamento técnico da rede estão interligados, influenciando o fluxo de energia, os preços e a estabilidade do sistema", disse ele.

"Recomendamos que os desenvolvedores trabalhem com todas as partes interessadas-utilidades, provedores de tecnologia e planejadores-desde o início para garantir confiabilidade, acessibilidade e aceitação social. O planejamento holístico evita soluções reativas e leva a melhores resultados-de longo prazo", concluiu Salge.