Microgrids se tornarão indispensáveis aos data centers a partir de 2023

Nos últimos dez anos, a indústria de data centers passou por uma grande reformulação. Computação em nuvem, hyperscale e conexões 5G foram apenas algumas das principais mudanças do setor, com as quais as operadoras tiveram que lidar.

Embora esses novos avanços tenham contribuído para tornar os data centers mais amigáveis ​​ao consumidor, também passaram representar enormes desafios para seus operadores. Como manter os data centers sustentáveis ​​e resilientes nos próximos anos?

O primeiro passo foi reduzir a pegada de carbono, aumentando o uso de energia renovável. O que aumentou a preocupação com a confiabilidade dessa energia, para manter as operações funcionando 24 horas, 7 dias por semana.

O custo de uma interrupção em um data center pode variar de algumas centenas de dólares, para uma pequena empresa, a dezenas de milhares de dólares por minuto em um grande “farm de servidores”, tornando crítica a necessidade de maior resiliência de energia.

À medida que a rede elétrica se torna menos confiável, devido à infraestrutura envelhecida e aos crescentes impactos das mudanças climáticas, a frequência e a gravidade das interrupções na rede piora, forçando os operadores de data centers a buscar por alternativas, como o uso de microgrids.

Muito utilizada em hospitais, bases militares e outras instalações que não podem sofrer interrupções de energia, as microgrids podem melhorar muito a operação dos data centers. Vejamos.

Microgrids são sistemas de energia resilientes que atendem a uma área geográfica discreta, como um campus, complexo médico, centro comercial ou bairro. De muitas maneiras, se comportam como uma mini versão da rede elétrica principal. E costumam usar diferentes fontes de geração de energia, como painéis solares, células de combustível, geradores de gás natural e unidades combinadas de calor. Muitas incorporam sistemas de armazenamento de energia (ou seja, baterias), mas, ao contrário do no-break típico, geralmente empregam sistemas de bateria de íon-lítio mais robustos e poderosos.

A microgrid e a rede elétrica operam em paralelo – o que permite que a microgrid forneça benefícios além do aumento da confiabilidade elétrica, como redução dos custos de energia e o atingimento das metas de sustentabilidade. Para reduzir o custo da energia do data center, é necessário reduzir o custo da energia da rede ou produzir energia abaixo do custo da energia da rede. Um sistema de microgrid pode permitir que um data center armazene energia quando ela for mais barata e use sempre que for ideal. Quando o custo da energia da rede tradicional aumenta (por exemplo, em horários de maior consumo), a microgrid pode aumentar o consumo de energia renovável ou armazenada.

O consumo de energia HVAC é em si um fator-chave para o custo operacional de um data center. A eficácia da utilização de energia (PUE) só pode ser reduzida a um mínimo associado ao desempenho do(s) sistema(s) de resfriamento implantado(s). Mesmo que as soluções de resfriamento mais eficientes sejam usadas para extrair o calor da energia de computação, a redução do custo de energia para operar um data center não pode ser menor do que o custo da soma da energia do equipamento de computação que está sendo usada.

Da mesma forma, embora a medição do consumo de energia de vários processos e sistemas seja um fator importante em operações econômicas, a capacidade de controlar esse consumo de maneira holística revela o potencial para melhorias e eficiências adicionais. O exemplo mais direto disso é habilitar o sistema individual e/ou controle de nível de dispositivo para que uma microgrid possa desligar sistemas e processos não críticos para economizar energia. A energia armazenada também pode ser vendida de volta à rede quando for mais econômica.

Além disso, o consumo de energia renovável pode ser maximizado para atender às metas de emissões de gases de efeito estufa. O consumo de eletricidade e de combustíveis fósseis fazem parte da fórmula de cálculo das emissões de gases de efeito estufa (GEE). Gestão do consumo e utilização de fontes de energia mais verdes geralmente são uma grande parte do cumprimento das metas de redução.

Com a necessidade de uso de grandes quantidades de energia contínua, limpa e acessível, os data centers são excelentes candidatos para se beneficiar das microgrids. E agora é o momento perfeito para os gerentes de infraestrutura de data center adotarem uma solução. A tecnologia está madura, tornando as soluções mais acessíveis e fáceis de implementar do que nunca. Prevê-se que a capacidade mundial de microgrids cresça mais de 20% ao ano.

O custo total de instalação de microgrids também vem caindo, cerca de 25% a 30% desde 2014, segundo a Schneider Eletric. E espera-se que continue nessa trajetória nos próximos anos.

Se você se interessou, lembre-se que um estudo de viabilidade deve ser realizado para determinar os benefícios organizacionais, incluindo o investimento versus o retorno financeiro estimado e os ganhos operacionais potenciais, considerando também a melhoria da resiliência.

Microgrids são soluções otimizadas, que consideram:

• O dimensionamento adequado de DER: para atingir as metas de energia do data center. Afinal de contas, a escolha do DER dependerá de considerações econômicas e ambientais.

• O aproveitamento de projetos modulares e pré-empacotados: para instalação, operação e manutenção da linha de transmissão.

• O custo do financiamento e da sua operação: para otimizar investimentos e gestão. Como muitos outros investimentos de capital ou infraestrutura, as microgrids podem ser pagas antecipadamente pelo cliente ou financiadas ao longo do tempo. Várias opções estão disponíveis, incluindo a popular abordagem “microgrid-as-a-service”.

Vale lembrar também que um sistema de microgrid pode ser pensado como uma arquitetura de três camadas. A primeira inclui todos os produtos conectados inteligentes (habilitados para IoT), inclusive dispositivos de monitoramento e controle, ativos de energia distribuída, etc.

A camada intermediária é onde o ‘controle de borda’ ocorre em tempo real. Uma combinação de controladores de microgrid e software associados que monitoram todos os ativos, tomam decisões críticas e medidas otimizadas de custo para aumentar a resiliência e maximizar o uso de energias.

Controladores de microgrid compartilham muitas semelhanças com outros sistemas de controle de supervisão e aquisição de dados (SCADA), e equipamentos e processos prontos para SCADA podem ser integrados ao planejamento e operação da rede.

A camada superior inclui aplicativos, análises e serviços de suporte que aumentam a solução de microgrid. Frequentemente hospedadas na nuvem, as análises avançadas de energia ajudam a otimizar quando e como produzir, consumir e armazenar energia para minimizar custos e maximizar a sustentabilidade.

Soluções de microgrid mais avançadas também fornecem recursos de proteção proativa. Em resposta aos dados e alertas meteorológicos, um sistema pode “antecipar” as condições que se aproximam e se preparar para se isolar da rede antes da chegada de uma grande tempestade, dando tempo suficiente para que o pessoal de operações tome medidas de precaução.

Isso porque, quando está funcionando – e os testes confirmam operações resilientes — uma microgrid requer muito pouco em operações e manutenção contínuas. A menos que seja projetada para executar tarefas diárias, uma microgrid opera no modo “standby”, monitorando a integridade e o desempenho do sistema enquanto está preparada para assumir o controle em caso de emergência.

Os sistemas e softwares de controle de microgrids não são apenas vigilantes na detecção de interrupções e anomalias, mas também permitem o monitoramento remoto da integridade e do desempenho do sistema. Isso pode incluir os componentes do sistema de microgrid e outros dispositivos prontos para controle de supervisão e aquisição de dados (SCADA), como sistemas de aquecimento e ventilação — fatores de missão crítica em um data center — que podem ser monitorados remotamente e integrados aos controles.