terça-feira , 23 abril 2024
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A Nuvem Devoradora de Energia

Por Enio Fonseca e Decio Michellis Jr.

A pegada energética do setor de TI é estimada em 7% do consumo global de eletricidade, de acordo com o Greenpeace International. Equivale a 160% do consumo anual de energia do Brasil em 2021.

A gestão empresarial mundial, em todos os seus segmentos, depende cada vez mais dos data centers, que significam o futuro que chegou, e que todas deverão se utilizar de alguma forma, em seu dia a dia.

Em termos mais simples, um data center é uma instalação física que as empresas usam para hospedar aplicativos e dados essenciais. O design de um data center é baseado em uma rede de recursos de computação e armazenamento que permitem a disponibilização de aplicativos e dados compartilhados. Os principais componentes do design de um data center incluem roteadores, switches, firewalls, sistemas de armazenamento, servidores e controladores de disponibilização de aplicativos. Existem vários tipos de Data centers, a saber:

  • Corporativos, que são criados, adquiridos e operados por empresas e são otimizados para os usuários finais. Na maioria das vezes, eles estão alojados no campus corporativo.
  • De serviços gerenciados, que são gerenciados por terceiros (ou por um provedor de serviços gerenciados) em nome de uma empresa. A empresa aluga os equipamentos e a infraestrutura em vez de comprá-los.
  • Compartilhados ou de colocation (“colo”), onde uma empresa aluga o espaço em um data center de propriedade de terceiros e localizado fora das instalações da empresa. O data center de colocation hospeda a infraestrutura: construção, resfriamento, largura de banda, segurança etc., enquanto a empresa fornece e gerencia os componentes, incluindo servidores, armazenamento e firewalls.
  • Em nuvem, onde os dados e aplicativos são hospedados por um provedor de serviços em nuvem, como Amazon Web Services (AWS), Microsoft (Azure) ou IBM Cloud ou outro provedor de nuvem pública.

Os dados que movem o mundo estão conectados em vários data centers, na borda e nas nuvens públicas e privadas. Os data centers se comunicam entre si.

No mundo da TI corporativa, os data centers são criados para oferecer suporte a aplicativos e atividades de negócios, focados em segurança de dados e informações, que incluem:

 

  • E-mail e compartilhamento de arquivos
  • Aplicativos de produtividade
  • Ferramentas de gestão do relacionamento com o cliente (CRM)
  • Sistemas de gestão empresarial (ERP) e banco de dados
  • Big data, inteligência artificial e aprendizado de máquina
  • Desktops virtuais, comunicações e serviços de colaboração

Os sistemas de armazenamento são usados para armazenar essas valiosas informações, movidos pelos aplicativos que são os motores dessas instalações, suportados pelos recursos de computação e pela energia elétrica, com fontes de alimentação ininterruptas (UPS), ventilação, sistemas de resfriamento, supressão de incêndio, geradores de backup e conexões com redes externas.

O armazenamento de dados tem ocupado espaço nos servidores e gerado maior consumo de eletricidade, deixando um rastro digital de carbono pelo caminho – até mesmo em situações simples do cotidiano, como carregar imagens na nuvem.

Mais de 65% dos dados digitais gerados, processados e armazenados pelas empresas são de um único uso, de acordo com pesquisadores da Digital Decarbonisation Association, ligada à Universidade de Loughborough, no Reino Unido.

Jean Marc Sasson, Head de Regulação e Novas Tecnologias & Ambiental, em sua página no Linkedin pontua que “embora os dados possam ser a força vital de uma empresa, a privacidade e a proteção destes dados costumam ser consideradas apenas um requisito regulatório e não componentes necessários para a elaboração de estratégias”.

Ele ainda afirma que “há uma crescente conscientização de colaboradores, investidores e consumidores sobre a importância da governança de dados e privacidade, o que, por si só, já seria suficiente para incluí-las nas estratégias ESG corporativas. Aliás, a S&P Dow Jones Indices, por exemplo, avalia o desempenho e o impacto do ESG de uma empresa para potenciais investidores, entre as quais estão o uso de dados pelas empresas’. Ele conclui em sua postagem “É tudo uma questão de dados quando se considera aspectos nas vertentes sociais e de governança”.

Algumas empresas têm seus próprios centros de dados e armazenam seus dados localmente.

Outras empresas usam computação em nuvem e terceirizam seu processo de armazenamento de dados para empresas especializadas (ou para hospedagem de sites, por exemplo).

Os centros de dados têm vindo a crescer exponencialmente em tamanho e quantidade devido à crescente desmaterialização dos dados e ao aumento generalizado do tráfego na Internet.

Os vazamentos de dados e ou ciberataques, foram classificados entre os top10 riscos mais prováveis de ocorrerem às empresas de acordo com o relatório de 2023 do World Economic Forum.

 

Consumo de Energia

 

Em 2021 foram:

  • 4,9 bilhões de usuários de internet.
  • O tráfego de internet de 3,4 ZB (3,4 sextilhões de bytes, 3,4 x 1021 bytes).
  • Uso de energia nos Data Centers: 320 TWh.
  • Uso de energia de mineração de criptografia: 140 TWh.
  • Uso de energia na rede de transmissão de dados: 340 TWh.
  • Uso de Energia (Total): 800 TWh (O Brasil inteiro neste mesmo período – 2021, consumiu 497 TWh (EPE) ou 160 % do consumo total anual brasileiro!).(Extraído e adaptado de https://www.iea.org/reports/data-centres-and-data-transmission-networks )

A pegada energética do setor de TI é estimada em 7% do consumo global de eletricidade, de acordo com o Greenpeace International (https://www.greenpeace.org/international/publication/6826/clicking-clean-2017/).

Cada metro quadrado de um data center usa 100 vezes mais eletricidade do que um metro quadrado de qualquer prédio comercial ou residencial (1000 kWh/m2/ano ou 150-300 W/m2). Isso explica por que as empresas de data center falam sobre seus edifícios em termos de megawatts em vez de metros quadrados.

Os maiores data centers requerem até 100 MW de capacidade de fornecimento de energia elétrica.

Um único aplicativo de IA – Inteligência Artificial, para aprender a diagnosticar um patógeno específico, pode consumir mais energia do que 10.000 automóveis em um único dia.

Espera-se que o uso de energia do datacenter quadruplique até 2030 como uma combinação de crescimento do mercado e retornos decrescentes das abordagens existentes para melhorias de eficiência.

Emissões de Gases de Efeito Estufa

Os maiores emissores de GEE são em grande parte de setores como, transporte, construção, aviação, desmatamento e a indústria pesada. Mas os data centers agora constituem uma frente adicional na luta contra a mudança climática: sozinhos, são responsáveis por 2,5% de todo o dióxido de carbono produzido pela humanidade, um valor superior ao emitido pela indústria da aviação (2,1%), segundo o Fórum Econômico Mundial.

Sua importância pode ser medida de muitas formas, uma delas, é a pegada de carbono, foco das medidas preconizadas pela sustentabilidade, princípios ESG, ODS 2030, visando a redução da emissão de GEE – gás efeito estufa.

Além de se preocupar com toda a questão da responsabilidade corporativa e do meio ambiente, que agrega valor à marca, será cada vez mais caro emitir CO2, sendo que os governos exigirão que as grandes empresas demonstrem que estão reduzindo o carbono em toda a cadeia, inclusive com eventual mecanismo de cobrança.

Um relatório da Agência Internacional de Energia (AIE) prevê que o consumo de energia dos data centers aumentará significativamente nos próximos anos, representando até 8% do consumo global de eletricidade em 2030.

O que pode ser feito

O projeto, construção, operação, manutenção e retrofit das infraestruturas de energia dos Data Centers “Verdes” incluem:

Eficiência energética

Os datacenters em nuvem geralmente usam energia comercial e recursos de telecomunicações de empresas de serviços públicos. As melhorias de eficiência energética usadas pelos fornecedores de nuvem incluem o uso de fontes de energia ecológicas, redução das pegadas de carbono, contratação de concessionárias de geração de energia para fornecer energia verde, medição regular da eficácia do uso de energia e planos e prazos documentados para se tornar negativo em carbono e remover todo o carbono do meio ambiente. Os fornecedores de nuvem geralmente têm políticas e procedimentos para avaliar a compatibilidade ecológica dos provedores de serviços públicos.

https://cdn.ttgtmedia.com/rms/onlineimages/data_center_energy_efficiency_activities-f.png

 

Design inteligente baseado em software

Os especialistas acreditam que a eficiência energética aprimorada do data center se resume à simples questão de quais soluções atendem à maior carga de trabalho com a menor quantidade de hardware necessário. Projetos inteligentes baseados em software e soluções de armazenamento podem garantir maior disponibilidade.

Uso de energia renovável

A energia eólica e solar estão entre as fontes de energia renovável usadas com mais frequência pelos fornecedores de nuvem. As fontes de energia renovável podem ser de propriedade integral e gerenciadas pelo fornecedor de nuvem ou obtidas por meio de contratos com fornecedores de energia renovável.

A Amazon se apresenta como o maior comprador corporativo de energia renovável do mundo e deve alimentar suas operações com 100% de energia renovável até 2025, antes de seu objetivo inicial de 2030.

De acordo com a Engie, “Um data center não pode ser considerado verdadeiramente verde se não estiver consumindo 24/7 Carbon-Free Energy (CFE). Isso pode ser alcançado por meio de uma combinação de energia fornecida pela rede (como contratos corporativos de compra de energia fora do local), geração local renovável (painéis solares, turbinas eólicas, …) e backup de energia renovável, bem como armazenamento de energia térmica e/ou elétrica.

Para atingir esse objetivo, precisamos sair do cenário clássico de conectar data centers às redes nacionais de eletricidade e água e buscar microrredes. Uma microrrede é uma rede energética local resiliente, capaz de operar conectada à rede ou em modo ilha, incorporando cargas interconectadas e recursos energéticos distribuídos (por exemplo, geradores/turbinas, renováveis, sistemas de armazenamento de energia).” (https://www.engie.com/en/campaign/green-data-centers#:~:text=Being%20particularly%20energy%2Dintensive%2C%20the,greenhouse%20gas%20emissions%20(2). )

A quantidade de armazenamento necessária para tornar as energias renováveis confiáveis (eólica e solar) é tão grande que, os data centers tem dificuldades de arcar com isto. As baterias de escala de rede hoje custam cerca de US$ 700.000 por MWh. Para um data center com consumo equivalente a 100 MW seriam necessários investimentos na ordem de US$ 70 milhões (apenas para 1 h de autonomia).

Para disponibilizar a energia fotovoltaica gerada apenas quando temos luz solar (a noite a geração cessa), seriam necessários investimentos de US$ 980 milhões para garantir 24h o consumo de um data center de 100 MW com fornecimento gerado por uma usina solar fotovoltaica exclusiva. Esta usina teria de ser uma instalação equivalente de 555 MWp (um investimento aproximado de US$ 500 milhões) para atender esta demanda de 100 MWh/h.

Quando os operadores simplesmente adquirem o equivalente a energia a ser consumida de fontes renováveis, porém sem investir em armazenamento,  transferindo estes custos de fixar a energia renovável ao sistema, ele está penalizando os demais consumidores por “socializar” os custos desta “fixação de energia renovável não despachável”.

https://www.engie.com/sites/default/files/assets/styles/max_1300x1300/public/assets/images/2022-07/info-data-center.jpg?itok=_fHcKG-e

 

Backup de Energia Verde

Os servidores devem ser executados continuamente. Nesta medida, um centro de dados não pode sofrer cortes de energia da rede elétrica.

Isso pode ser alcançado por meio de uma combinação de energia fornecida pela rede (como contratos corporativos de compra de energia fora do local), geração local renovável (painéis solares, turbinas eólicas, …) e backup de energia renovável, bem como armazenamento de energia térmica e/ou elétrica.

Importante ressaltar as observações no item anterior sobre os custos do armazenamento de energias alternativas (eólica e solar) não despacháveis.

Edifícios ecológicos (Construções Verdes)

O projeto e a construção de edifícios de data centers em nuvem atuais e futuros geralmente estão em conformidade com as especificações de projeto atuais para construção de edifícios com eficiência energética.

Destaque para a certificação LEED – Leadership in Energy and Environmental Design (Liderança em Energia e Design Ambiental). A LEED é uma certificação americana para empreendimentos sustentáveis, é adotada mundialmente por mais de 160 nações.

Gerenciamento de climatização

Fora o próprio equipamento de TI, o próximo maior consumidor de energia em data centers é o equipamento usado para mantê-lo resfriado.

O fato de que, na maioria dos data centers, o equipamento de resfriamento é responsável por 30 % a 60 % da conta de energia dos serviços públicos é alarmante.

Para evitar fritar os servidores (tornando-os inutilizáveis), os data centers possuem sistemas de resfriamento para manter os servidores em uma temperatura baixa. Os cientistas recomendam que as salas de máquinas tenham uma temperatura de 18°C ​​a 27°C.

Os sistemas de resfriamento energeticamente eficientes, como parte do típico conjunto de sistemas HVAC (Heating, Ventilating and Air Conditioning, que em português foi traduzida para: AVAC – Aquecimento, Ventilação e Ar Condicionado, refere-se à funções básicas e primordiais dos sistemas de climatização), são cuidadosamente gerenciados para o consumo de energia. Temperatura, umidade e carga de calor – um subproduto do consumo de energia – são monitorados e gerenciados para otimizar as condições operacionais. Questões adicionais a serem consideradas incluem o clima local e a conformidade com os regulamentos locais, estaduais e federais.

Recuperação de calor residual

Reutilizar os sistemas de resfriamento de energia para aquecer instalações vizinhas e outras estruturas industriais. O calor residual dos data centers pode ajudar a aquecer prédios comerciais e residenciais próximos ou abastecer usuários de calor industrial, reduzindo o uso de energia de outras fontes. Os arranjos de calor residual devem ser avaliados local a local e incluir uma variedade de critérios, incluindo viabilidade econômica, viabilidade técnica, demanda do comprador e impacto na eficiência energética. Dados os altos custos de novas infraestruturas, é necessária a proximidade dos usuários do calor residual ou da infraestrutura existente para garantir que o calor residual seja realmente usado.

Para superar possíveis barreiras à utilização de calor residual, como alcançar temperaturas suficientemente altas e desafios contratuais e legais, os formuladores de políticas, operadores de data centers e fornecedores de aquecimento urbano precisam trabalhar juntos em incentivos e garantias adequados.

Seleção do local do data center

Os locais devem ser selecionados para minimizar o risco de fatores como inundações, terremotos, furacões e outros desastres naturais. Os fornecedores de nuvem acessam energia de baixo custo e fontes confiáveis ​​de infraestrutura de telecomunicações para maximizar a eficiência energética.

A localização inclui um paradoxo: quanto mais longe estiver o data center dos usuários, maiores serão os tempos de transmissão de dados (e também dos custos da transmissão, incluindo o aumento de consumo de energia elétrica para a transmissão dos dados).

Proteção contra danos causados ​​por fogo e água

Os dispositivos de detecção de água estão localizados em locais estratégicos nos data centers para notificar os operadores sobre vazamentos de água ou inundações. Dispositivos de detecção de incêndio e fumaça e sua supressão associada – como descarga FM-200 e sistemas de água de tubulação úmida e seca – os ativos devem estar localizados em todo o data center e suas áreas de trabalho adjacentes, salas de conferência, áreas de serviço, de alimentação etc.

Implementar estratégias de reciclagem de lixo eletrônico

A vida útil de equipamentos de datacenter é estimada em até 5 anos. É necessário evitar que esses equipamentos obsoletos e inservíveis gerem danos ao meio ambiente e ao solo depois do descarte.

O uso de empresas especializadas permite que todas as etapas sejam feitas corretamente: desmontagem, classificação de cada material encontrado, como plástico, placas de circuitos, vidros, metais, metais pesados, elementos químicos e outros. É dada uma destinação correta para que não afete o meio ambiente. E contribui para reduzir a extração de novas matérias primas, consumo de energia nos processos de transporte e industrialização, bem como no apoio à economia circular.

Conceber seus próprios processadores

Usando tecnologias de inteligência artificial (IA) como o deep learning para treinar os dados –, a geração de energias renováveis, até a construção de circuitos fechados de resfriamento.

As grandes empresas de data centers estão produzindo processadores que consomem muito pouca energia. E os modelos de computação com inteligência artificial permitem moderar significativamente o uso de energia para tarefas muito simples.

Data centers e a batalha pela energia renovável

“O consumo maciço de energia exigido pelos data centers tornou-se um ponto de discórdia política na Europa, em meio a discussões sobre quanta energia renovável eles devem ter acesso.

A Meta, proprietária do Facebook, suspendeu recentemente seu plano de construir um data center gigante perto de Amsterdã, na Holanda, em meio à oposição política.

Em março deste ano, o Senado holandês bloqueou os planos de construir a maior instalação do gênero na Holanda, a partir da qual Facebook, Instagram e WhatsApp atenderiam usuários em toda a Europa, criando cerca de 400 empregos permanentes.

A instalação deveria usar 1,38 gigawatts-hora (GW/h) de eletricidade e cobrir 166 hectares de terras agrícolas.

Teve a oposição de alguns grupos ambientalistas que não querem que a energia sustentável seja usada por uma empresa multinacional.” (www.Community.fs.com/blog/five-ways-to-improve-data-center-energy-efficiency-and-cut-energy-costs.html)

Irlanda e Cingapura impuseram ou estão considerando moratórias na construção de novos data centers.

Conclusões

Avanços na prosperidade humana invariavelmente exigem mais energia. A consolidação, o progresso e a ampliação de data centers permitirão avanços extraordinários em tecnologia e inovação.

A transformação digital é um passo inevitável na sustentabilidade das companhias. Se bem utilizadas e feitas em escala, as tecnologias digitais poderiam reduzir as emissões de carbono em 20% até 2050 nos três setores que mais emitem: energia, materiais e mobilidade.

Na área ambiental, o quilowatt mais eficiente é o que não consumimos.

Mas cada um de nós continua consumindo cada vez mais os serviços de informática e consequentemente de energia elétrica. Significa conforto, saúde, desenvolvimento e qualidade de vida. Embora as questões ambientais tenham avançado bastante – não há mágica que faça as interferências dos empreendimentos de TI desaparecerem, como por encanto. Todos são a favor de data centers – com a presença crescente do conceito: desde que não no meu quintal (not in my backyard – NIMBY).

A existência de tecnologias “verdes” disponíveis no mercado não significa necessariamente a possibilidade de aplicação e ampla utilização delas: é preciso realizar estudos de viabilidade técnica, econômica e social para verificação da realidade e adequação ao leque de tecnologias disponível.

Ambientes e mercados em que concorrentes operam em nível abaixo do padrão de sustentabilidade mínima requerida, ou mercados contaminados pela concorrência desleal, não permanecerão para sempre.

Todos procuram aparecer como “verdes”. E, melhor que se envolver de verde (“greenwashing” – uma demão de verde, prima do “socialwashing” – a tradicional filantropia empresarial travestida de responsabilidade social), é ser verde: é mais barato ser inteligente. Um meio ambiente ecologicamente equilibrado é bom também para a redução dos custos. É, sobretudo, uma questão de bom-senso e defesa da sustentabilidade do negócio: ecologicamente correto, economicamente viável, socialmente justo e culturalmente aceito.

Ser “verde” se tornou valor esperado em vez de valor agregado. Quem não se tornar “verde” (perda de sustentabilidade) pode ficar no “vermelho” (perda de competitividade).

 

 

Enio Fonseca – Engenheiro Florestal, Senior Advisor em questões socioambientais, Especialização em Engenharia Ambiental, em Gestão Empresarial pela FGV, Conselheiro do Fórum de Meio Ambiente do Setor Elétrico, FMASE, foi Superintendente do IBAMA em MG, Superintendente de Gestão Ambiental do Grupo Cemig, Chefe do Departamento de Fiscalização e Controle Florestal do IEF, Conselheiro no Conselho de Política Ambiental do Estado de MG, Ex Presidente FMASE, founder da PACK OF WOLVES Assessoria Ambiental, parceiro da Econservation.

Enio Fonseca – Engenheiro Florestal, Senior Advisor em questões socioambientais, Especialização em Engenharia Ambiental, em Gestão Empresarial pela FGV, Conselheiro do Fórum de Meio Ambiente do Setor Elétrico, FMASE, foi Superintendente do IBAMA em MG, Superintendente de Gestão Ambiental do Grupo Cemig, Chefe do Departamento de Fiscalização e Controle Florestal do IEF, Conselheiro no Conselho de Política Ambiental do Estado de MG, Ex Presidente FMASE, founder da PACK OF WOLVES Assessoria Ambiental, parceiro da Econservation.

 

Decio Michellis Jr. – Licenciado em Eletrotécnica, com MBA em Gestão Estratégica Socioambiental em Infraestrutura, extensão em Gestão de Recursos de Defesa e extensão em Direito da Energia Elétrica, é Coordenador do Comitê de Inovação e Competitividade da Associação Brasileira de Companhias de Energia Elétrica – ABCE, assessor técnico do Fórum do Meio Ambiente do Setor Elétrico - FMASE e especialista na gestão de riscos em projetos de financiamento na modalidade Project Finance. https://www.linkedin.com/in/decio-michellis-jr-865619116/

Decio Michellis Jr. Licenciado em Eletrotécnica, com MBA em Gestão Estratégica Socioambiental em Infraestrutura, extensão em Gestão de Recursos de Defesa e extensão em Direito da Energia Elétrica, é Coordenador do Comitê de Inovação e Competitividade da Associação Brasileira de Companhias de Energia Elétrica – ABCE, assessor técnico do Fórum do Meio Ambiente do Setor Elétrico – FMASE e especialista na gestão de riscos em projetos de financiamento na modalidade Project Finance.

 

 

 

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