Resumo:
Com o rápido desenvolvimento da inteligência artificial generativa, o Texas, EUA, está inaugurando um boom na construção de data centers em grande escala. No entanto, um novo relatório de investigação alerta que se um grande número de centros de dados depender da rede eléctrica existente e dos combustíveis fósseis para satisfazer as necessidades energéticas no futuro, os resultados alcançados no controlo da poluição atmosférica no Texas ao longo das últimas duas décadas poderão ser significativamente compensados, e alguns níveis de emissão de poluentes poderão mesmo regressar aos níveis do início do século XXI.
Este relatório, divulgado pelo Houston Advanced Research Center (HARC), concentra-se na análise dos possíveis impactos na qualidade do ar causados pela expansão dos data centers no Texas. Os pesquisadores observam que os data centers precisam alimentar continuamente um grande número de servidores e também devem operar sistemas de resfriamento para evitar o superaquecimento de equipamentos de computação de alto desempenho. À medida que o consumo de energia e os requisitos de refrigeração dos chips de inteligência artificial continuam a aumentar, os requisitos de energia dos data centers também crescem rapidamente.
O cerne da questão não é apenas quanta eletricidade é necessária, mas também como essa eletricidade será produzida. Se todos os projectos planeados de centros de dados fossem ligados à rede do Texas como esperado e alimentados pelo mix energético futuro projectado, as emissões de poluentes associadas poderiam aumentar significativamente. O estudo concluiu que, neste cenário, décadas de melhoria da qualidade do ar no Texas poderiam ser desfeitas em apenas cinco anos.
O relatório prevê que, se o cenário acima se desenvolver, a poluição por partículas finas produzidas pelo sector energético do Texas, vulgarmente conhecida como fuligem, poderá aumentar para mais de três vezes o nível actual, atingindo o nível mais elevado desde 2006. As emissões de óxidos de azoto formadores de smog poderão aumentar em 136%, aproximando-se dos níveis de 2004. Ao mesmo tempo, as emissões de dióxido de carbono relacionadas com o aquecimento climático podem aumentar 90% em comparação com 2025.
No entanto, estes números não significam que a poluição aumentará necessariamente na mesma proporção. A equipe de pesquisa modelou as emissões futuras com base em três previsões diferentes de demanda de energia dos data centers. Alguns projectos propostos ainda estão em fase de planeamento e poderão não ser implementados; os desenvolvedores de data centers também podem reduzir sua dependência de combustíveis fósseis construindo instalações de energia solar e eólica. Portanto, o impacto ambiental final ainda depende da escala real de construção do projecto, da fonte de energia e das disposições políticas relevantes.
O relatório observou especificamente que a forma como os data centers são alimentados pode fazer uma enorme diferença na poluição. Se for utilizada energia da rede e forem construídas instalações de energia renovável no local, as emissões de óxido de azoto podem ser reduzidas até cerca de 90% em comparação com uma solução que depende inteiramente da geração de energia por combustão. Pelo contrário, se os promotores optarem por instalar motores a gás natural ou turbinas a gás directamente no parque, a fim de contornar o tempo de espera para a ligação à rede, as emissões de poluição poderão aumentar ainda mais.
Atualmente, o Texas se tornou um dos maiores mercados de data centers nos Estados Unidos. Em termos de capacidade de data center, a capacidade total existente e em construção no estado é de aproximadamente 26 GW. Além disso, o Texas tem um grande número de projetos de energia planejados no local. Relatórios anteriores divulgados por instituições de pesquisa de mercado mostram que a capacidade dos data centers propostos para serem construídos no Texas usando geração de energia local é muito maior do que a de outros estados.
A razão pela qual os desenvolvedores de data centers estão considerando cada vez mais a geração de sua própria eletricidade está intimamente relacionada ao longo tempo de espera pela conexão à rede. Os grandes centros de dados requerem um fornecimento de energia estável e contínuo, mas as novas ligações à rede envolvem frequentemente a construção de instalações de energia, avaliação da capacidade de transmissão e processos de aprovação, e o tempo de espera pode ser de vários anos. Para as empresas que desejam entrar em operação o mais rápido possível, construir suas próprias instalações de geração de energia tornou-se uma opção para encurtar o ciclo de construção dos projetos.
No entanto, a geração de energia no local não é necessariamente mais ecológica. Os investigadores salientaram que, para obter energia o mais rapidamente possível, alguns promotores tendem a utilizar motores a gás natural ou turbinas a gás que podem ser construídas mais rapidamente, em vez de esperar pela expansão da rede ou investir no apoio a instalações de energia renovável. Embora esta opção possa acelerar a operação do data center, pode levar a maiores emissões de poluição.
Carlos Gamarra, vice-presidente de energia, qualidade do ar e tecnologia da informação do HARC, disse que o verdadeiro problema enfrentado pelos desenvolvedores de data centers é que a espera pela conexão à rede pode levar de três a cinco anos, e as empresas geralmente não estão dispostas a esperar tanto tempo, então considerarão a construção de sistemas de geração de energia no local. Mas sob pressão de tempo, os desenvolvedores nem sempre escolhem opções menos poluentes.
O estudo também descobriu que a rápida expansão da própria indústria de data centers ainda pode aumentar as emissões, mesmo com fontes de energia relativamente limpas. O relatório prevê que, num cenário mais limpo dominado pela energia da rede e combinado com energia eólica e solar no local, as emissões de óxido de azoto em todo o estado do Texas ainda poderão aumentar 35% até 2031. Se o novo centro de dados depender principalmente do gás natural local para gerar electricidade, o aumento nas emissões de óxido de azoto poderá ser próximo dos 400%.
Os óxidos de nitrogênio são importantes precursores de poluentes que formam o ozônio troposférico e a poluição fotoquímica. A exposição a longo prazo pode danificar o sistema respiratório humano e aumentar o risco de doenças respiratórias crónicas. As partículas finas podem penetrar profundamente nos pulmões e algumas partículas podem até entrar na circulação sanguínea e estão associadas a ataques de asma, problemas cardiovasculares e outros riscos para a saúde.
O próprio Texas já enfrenta algumas pressões sobre a qualidade do ar. Grandes cidades como Houston, Dallas-Fort Worth, San Antonio e Austin muitas vezes têm que lidar com desafios colocados pelos padrões federais de poluição do ar. As emissões do tráfego, as altas temperaturas do verão e a atividade industrial contribuem significativamente para os problemas locais de qualidade do ar. Se os novos centros de dados aumentarem ainda mais as emissões de produção de energia, as regiões relevantes poderão enfrentar maior pressão sobre a governação ambiental.
Os investigadores acreditam que a capacidade do Texas para reduzir uma variedade de importantes poluentes atmosféricos ao longo das últimas duas décadas está intimamente relacionada com as mudanças no mix energético, o desenvolvimento da energia eólica e solar, a desactivação das instalações de produção de energia a carvão e a implementação de medidas de controlo da poluição nos sectores da indústria, dos transportes e da produção de energia. Agora, as novas exigências de energia trazidas pelos data centers podem representar novos desafios para estas conquistas.
O CEO da HARC, John Hall, disse que nas últimas décadas, os departamentos de transporte, os governos estaduais e outras partes relevantes continuaram a trabalhar duro para reduzir as emissões de poluição, mas o atual boom de construção de data centers pode colocar essas conquistas em risco. Ele alertou que se as tendências não forem controladas, as gerações futuras poderão precisar respirar um ar mais poluído do que a geração atual.
Quanto à forma de reduzir os riscos, os investigadores recomendam tratar os centros de dados como instalações industriais com impactos energéticos e ambientais significativos e exigir que cumpram as normas correspondentes de geração de energia e emissões industriais. Os desenvolvedores devem escolher energia limpa sempre que possível, atender aos requisitos existentes de controle de poluição e divulgar publicamente o consumo de energia do data center, as fontes de fornecimento de energia e as emissões de poluição para permitir que as comunidades locais avaliem os impactos potenciais antes que os projetos sejam aprovados ou construídos.
Ao mesmo tempo, o planejamento do fornecimento de energia também precisa prestar mais atenção às necessidades de longo prazo decorrentes da expansão do data center. Embora depender apenas do gás natural para gerar electricidade possa satisfazer mais rapidamente as necessidades imediatas de electricidade de alguns projectos, se um grande número de projectos adoptar a mesma abordagem, as emissões cumulativas poderão ter um impacto significativo. Ao expandir o fornecimento de energia renovável, melhorar as capacidades de acesso à rede e implementar uma supervisão eficaz das instalações de produção de energia no local, poderá ser possível reduzir os riscos de poluição atmosférica, satisfazendo ao mesmo tempo as necessidades de desenvolvimento da indústria de inteligência artificial.
Este relatório não afirma que a qualidade do ar no Texas regredirá inevitavelmente aos níveis do início da década de 2000, mas mostra possíveis resultados futuros através de diferentes cenários de fornecimento de energia. Os pesquisadores enfatizaram que a direção final ainda depende de o projeto do data center ser realmente implementado e de como os desenvolvedores, empresas de energia e governos fazem escolhas.
À medida que a procura por capacidade computacional de inteligência artificial continua a crescer, os centros de dados já não são apenas instalações de back-end na indústria da Internet, mas estão a tornar-se um factor importante que afecta os sistemas energéticos, as emissões industriais e o ambiente local. Como controlar a poluição enquanto se constrói infraestrutura de inteligência artificial se tornará um desafio de longo prazo que o Texas e outras regiões com rápida expansão de data centers deverão enfrentar.
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