O desafio multifacetado de energizar a inteligência artificial

O papel vital da inteligência artificial e o consumo de energia

A inteligência artificial tornou-se essencial em diversas áreas, como negócios, finanças, saúde, desenvolvimento tecnológico e pesquisa. Sem perceber, os consumidores dependem da IA ao transmitir vídeos, realizar operações bancárias online ou fazer buscas na internet. Por trás dessas capacidades estão mais de 10.000 data centers em todo o mundo, grandes armazéns contendo milhares de servidores e infraestrutura para armazenar, gerenciar e processar dados. Nos Estados Unidos, existem mais de 5.000 data centers, e novos estão sendo construídos diariamente, tanto no país quanto globalmente. Muitas vezes, eles se concentram perto de áreas urbanas, atraídos por políticas que oferecem incentivos fiscais e pela aparente abundância de eletricidade.

O aumento no consumo de energia

Os data centers consomem grandes quantidades de eletricidade. Em 2023, eles consumiram mais de 4% da eletricidade total dos EUA, e esse percentual pode chegar a 9% até 2030, segundo o Electric Power Research Institute. Um único grande data center pode consumir tanta eletricidade quanto 50.000 residências.

Desafios e soluções inesperadas

O aumento repentino na demanda por data centers representa um grande desafio para as indústrias de tecnologia e energia, formuladores de políticas governamentais e consumidores. Pesquisadores do MIT Energy Initiative (MITEI) estão explorando várias facetas desse problema, desde o fornecimento de energia até a melhoria da rede elétrica e ferramentas analíticas que aumentam a eficiência. Data centers rapidamente se tornaram uma questão energética crucial.

Soluções inovadoras para a demanda inesperada

Algumas empresas que utilizam data centers estão adotando medidas surpreendentes para fornecer toda essa eletricidade. As propostas incluem a construção de pequenas usinas nucleares perto dos data centers e até a reativação de um dos reatores nucleares não danificados em Three Mile Island, fechado desde 2019. A necessidade de energizar a IA está atrasando o fechamento planejado de algumas usinas a carvão e elevando os preços para consumidores residenciais. Suprir as necessidades dos data centers não só estressa as redes elétricas, mas também atrasa a transição para energia limpa necessária para combater as mudanças climáticas.

Aumento inédito na demanda por eletricidade

No passado, a computação não era um grande consumidor de eletricidade, mas agora, a eletricidade usada para computação em geral, e por data centers em particular, está se tornando uma nova demanda gigantesca. A demanda por energia elétrica geralmente cresce cerca de meio por cento ao ano, e as concessionárias trazem novos geradores e fazem investimentos conforme necessário. Mas os data centers estão criando saltos sem precedentes na demanda, que os operadores não previram. Além disso, essa nova demanda é constante, sem interrupções nos serviços.

Problemas de transmissão e interconexão

Mesmo que eletricidade suficiente seja gerada, levá-la ao local necessário pode ser um problema. A capacidade de transmissão deve ser expandida, mas isso é um processo lento. Além disso, adicionar novos usuários ou geradores pode causar instabilidades na rede existente, atrasando a conexão de novos data centers. Atualmente, muitos projetos solares e eólicos já preenchem a fila de interconexão, com atrasos de cerca de cinco anos.

Buscando fontes de eletricidade limpa

Empresas como Google, Microsoft e Amazon, que se comprometeram com emissões líquidas zero de carbono, estão comprando acordos de compra de energia de instalações solares ou eólicas. No entanto, essa abordagem tem seus limites diante da demanda extrema de eletricidade dos data centers. Com o consumo de energia aumentando, o fechamento de usinas a carvão está sendo adiado em muitos estados. Como resultado, plantas convencionais movidas a combustíveis fósseis ainda são necessárias.

Explorando a energia nuclear

Várias empresas estão recorrendo à energia nuclear, pois as usinas nucleares podem gerar muita energia de forma confiável, sem interrupções. Microsoft, por exemplo, assinou um contrato para comprar energia de um reator nuclear em Three Mile Island, e Amazon também fechou um acordo semelhante. Google encomendou uma frota de pequenos reatores nucleares modulares para seus data centers, com o primeiro a ser concluído até 2030.

Reduzindo a demanda por eletricidade

Outras abordagens concentram-se em tornar os data centers mais eficientes em termos energéticos, utilizando chips de computador mais rápidos e algoritmos otimizados. Além disso, a computação consciente de carbono busca realizar tarefas em locais e horários onde a energia limpa está disponível, embora isso seja limitado pelo problema da fila de interconexão.

Impacto nos consumidores residenciais

Quando um data center é instalado em uma vizinhança, preocupações estéticas e práticas surgem. As regras sobre como os custos de manutenção e atualização são compartilhados podem precisar ser reavaliadas para não sobrecarregar injustamente os residentes.

Contribuições do MIT

Pesquisadores do MIT estão explorando opções para fornecer energia limpa aos data centers, investigando designs arquitetônicos, ferramentas analíticas e fontes de energia de backup. Eles também estão desenvolvendo sistemas de suporte à decisão para localizar novos data centers e tecnologias para chips de computador mais eficientes.