Forças da natureza
A origem das coisas
Pedir a alguém que descreva visualmente “a cloud” ou os serviços de cloud computing é como pedir para descrever o ar. Atividades quotidianas como encomendas online, aplicações de mensagens ou redes sociais não seriam possíveis sem ela, mas explicar exatamente o que é pode ser complicado.
Ainda assim, a cloud e o ar partilham qualidades fáceis de compreender. Tal como o ar, sabemos que a cloud está sempre presente. Sabemos que, sem ela, a vida seria muito mais difícil. E sabemos que, embora ambos sejam invisíveis, transportam elementos valiosos. No caso do ar, são sobretudo moléculas de azoto e oxigénio. No caso da cloud, são os nossos dados.
Mas este entendimento fundamental só leva a mais perguntas.
Como é que os nossos dados chegaram à cloud? Para onde vão a seguir? Onde são armazenados e como estão disponíveis 24 horas por dia, 7 dias por semana?
A resposta a estas perguntas etéreas é, na verdade, bastante física e tangível: os centros de dados.
Os centros de dados são a espinha dorsal da Microsoft Cloud. São a infraestrutura física que aloja e mantém milhares de servidores, responsáveis por armazenar e transferir os nossos dados através da cloud. Fornecem uma fonte constante de energia, assim como um ambiente limpo e refrigerado, essencial para manter os servidores a funcionar.
“Operamos atualmente mais de 300 centros de dados em mais de 34 países. A nossa rede de centros de dados equivale a cerca de 700 campos de futebol,” afirma Noelle Walsh, Vice-Presidente Corporativa de Cloud Operations and Innovation da Microsoft.
A procura por serviços de cloud tem vindo a crescer exponencialmente ano após ano, em parte devido ao recente aumento da utilização de inteligência artificial a nível global. Isso significa que a infraestrutura de centros de dados da Microsoft também teve de crescer rapidamente.
Um dos principais fatores a considerar nesse crescimento é como podem os centros de dados responder à crescente procura mundial por computação na cloud de forma sustentável, com o menor impacto possível no ambiente e nas comunidades locais.
Os centros de dados utilizam energia da mesma rede elétrica que alimenta casas, escritórios e semáforos. Como têm de funcionar continuamente, os geradores a diesel e os sistemas de alimentação ininterrupta com baterias de chumbo-ácido têm sido, tradicionalmente, os principais recursos em caso de falha de energia.
Além disso, devido à sua escala física, os centros de dados têm uma pegada ecológica significativa nas regiões onde estão instalados.
“Uma parte essencial do nosso trabalho diário é melhorar o design e a eficiência operacional dos nossos centros de dados para reduzir o consumo de recursos naturais,” afirma Walsh. “Fazemo-lo ao colocar a sustentabilidade no centro da nossa atuação e ao adaptar continuamente as nossas operações para minimizar o impacto ambiental.”
A principal abordagem para melhorar a sustentabilidade dos centros de dados é a inovação. Através do trabalho com equipas internas de I&D e da colaboração com especialistas externos, as práticas e políticas internas da Microsoft têm demonstrado ao setor os benefícios de testar e implementar novas formas de construir e operar estes centros.
Ser um bom vizinho
O ponto de partida para a inovação num centro de dados da Microsoft inspira-se nos 3,8 mil milhões de anos de investigação e desenvolvimento da própria natureza para resolver desafios modernos de design de forma sustentável. Kaitlin Chuzi, Diretora de Biomimética e Ecossistemas Avançados, é uma das líderes-chave neste trabalho.
“Quando se constrói qualquer edifício, há um custo ecológico, por isso estamos a trabalhar para mitigar esses impactos,” afirma Chuzi. “O que importa é que desenhemos o local de forma holística e sistémica, tendo em conta o ecossistema local.”
Kaitlin e a sua equipa são especialistas em biomimética, utilizando e replicando soluções de plantas, animais e elementos naturais que evoluíram ao longo de milhões de anos. Aplicar a biomimética pode transformar a relação dos centros de dados com o planeta e os seus ecossistemas. Trata-se de estar em sintonia com as comunidades existentes e contribuir positivamente para elas.
Por exemplo, alguns centros transformaram lagoas de retenção de águas pluviais em zonas húmidas artificiais que ajudam a filtrar e melhorar a qualidade da água, criando habitats para espécies locais. Outros estão a explorar a utilização de vidro UV especial que imita as características das enzimas UV presentes em teias de aranha — algo que as aves aprenderam a detetar e a evitar — reduzindo assim o número de colisões com edifícios.
As aves evoluíram para conseguir detetar e evitar enzimas UV presentes em algumas teias de aranha. Para reduzir o número de colisões com janelas, Kaitlin e a sua equipa estão a explorar a integração de vidro UV especial que imita essas características.
Desde paredes verdes com vegetação vertical que aumentam a biodiversidade até pavimentos permeáveis que permitem à água da chuva infiltrar-se no solo, a natureza tem sido uma professora extraordinária sobre como alinhar melhor os centros de dados com o ambiente envolvente.
Os materiais utilizados na construção de centros de dados também têm proporcionado grandes oportunidades para reforçar os compromissos de sustentabilidade através da inovação.
“Se usarmos um habitat de referência saudável e intacto como ponto de comparação, esse ecossistema tem 100% de funcionalidade ecológica. Os nossos modelos iniciais mostram que conseguimos projetar centros de dados que mantêm 75% dessa funcionalidade.”
Kaitlin Chuzi
O betão, um material essencial na construção de centros de dados, é responsável por 8% de todas as emissões globais de carbono, sendo um dos maiores responsáveis pelos gases com efeito de estufa no planeta. Para reduzir ainda mais as emissões, a Microsoft está a testar uma nova mistura de betão com vidro reciclado, que poderá reduzir para metade o carbono nas estruturas de laje. Outro projeto-piloto, em colaboração com a Prometheus Materials, utiliza materiais estruturais feitos de calcário e betão à base de algas, com potencial para reduzir as emissões de carbono nas instalações para quase zero.
Mas inovar com soluções sustentáveis no exterior e em torno de um centro de dados é apenas metade do trabalho. O que acontece no interior é igualmente importante — mais concretamente, como manter a energia ligada todos os dias, 24 horas por dia, 7 dias por semana, em todos estes locais. Mesmo uma breve falha de energia pode causar imensos efeitos em cadeia em toda a infraestrutura de cloud.
Quem enfrenta o “como” diário desta enorme tarefa é Audrey Lee, Diretora Sénior de Estratégia Energética para Centros de Dados. Audrey supervisiona o planeamento e a estratégia complexa envolvida na aquisição de energia para os centros de dados, e avalia como esse consumo afeta as comunidades que partilham a mesma rede elétrica.
“Historicamente, os centros de dados da Microsoft exigiam uma parte menor da rede. Mas à medida que a procura aumentou, passámos a necessitar de uma fatia maior, por isso é importante compreender o nosso impacto,” afirma Lee.
Para compreender melhor esta crescente pressão sobre a rede, agora e no futuro, a equipa de Audrey utiliza uma abordagem chamada modelação da rede, que permite prever o uso da rede para que se possa planear de forma adequada, sustentável e atempada.
Embora a Microsoft não seja uma empresa de energia, é, em muitos aspetos, uma empresa de infraestrutura e a energia é um recurso indispensável para qualquer infraestrutura de cloud. Por isso, as práticas energéticas sustentáveis e o impacto positivo nas comunidades são responsabilidades fundamentais da empresa.
Uma forma de gerar esse impacto positivo é através da estabilização da rede e da devolução de energia à mesma.
Lee explicou que, à medida que o consumo de eletricidade aumenta, a procura e a oferta de energia na rede nem sempre estão equilibradas. A Microsoft dispõe de sistemas de alimentação ininterrupta com baterias como reserva em caso de falha na rede, que podem fornecer energia de volta à rede ao transferir temporariamente parte do consumo dos centros de dados para essas baterias, ajudando a estabilizar a rede.
Cultivar fontes alternativas de energia para esses sistemas de reserva, assim como para os sistemas de arrefecimento dos servidores nos centros de dados, revelou ser mais uma excelente oportunidade de inovação.
Inovar com a natureza
Biomimética
A biomimética consiste em aprender com a professora mais antiga da história: a natureza. Soluções intemporais escondem-se à vista de todos e podem ser integradas e replicadas para resolver problemas contemporâneos. É assim que melhoramos a função ecológica dos próprios centros de dados.
Hidrogénio verde
O hidrogénio verde é produzido através de um processo chamado eletrólise, no qual o hidrogénio é separado das moléculas de água sem gerar subprodutos nocivos. Os esforços da Microsoft para expandir este tipo de energia a hidrogénio para a sua rede de centros de dados serão uma estreia mundial no setor energético.
Estabilização da rede
À medida que o consumo de eletricidade aumenta, a procura e a oferta podem nem sempre estar equilibradas. Ajudar a rede a manter esse equilíbrio está no centro da estabilização da rede. Os centros de dados têm sistemas de alimentação ininterrupta sempre ativos em caso de falha. É possível transferir parte do nosso próprio consumo de eletricidade para essas fontes de energia quando há maior procura na rede, o que contribui para a sua estabilização.
Sonia Maleky, Diretora de Tecnologia de Hidrogénio
Um futuro movido pela inovação
“A tecnologia de células de combustível a hidrogénio já foi comercializada em pequena escala, mas a Microsoft é a primeira a demonstrar a produção de vários megawatts em escala para centros de dados, substituindo os geradores a diesel que garantem operações contínuas em caso de falhas de energia ou outras interrupções,” afirma Sonia Maleky, Diretora de Tecnologia de Hidrogénio na Microsoft.
O hidrogénio verde tem potencial para ser a fonte de energia sustentável ideal em vários setores, incluindo centros de dados, edifícios comerciais e hospitais. As células de combustível PEM combinam hidrogénio e oxigénio numa reação química que gera eletricidade, calor e água — sem combustão, sem partículas, e sem emissões de carbono.
A equipa de Sonia está a desenvolver inovações energéticas com potencial para transformar o setor energético. Demonstrar a aplicação do hidrogénio verde em escala industrial trará maior sustentabilidade interna e será um forte caso de uso para outras empresas com objetivos e compromissos semelhantes.
“Precisamos de uma economia robusta de hidrogénio verde, incluindo fornecimento de hidrogénio verde, células de combustível a hidrogénio e armazenamento de hidrogénio, para que a implementação de geradores a hidrogénio como opção viável de energia de reserva possa avançar rumo a soluções com zero emissões.”
Sonia Maleky
Outra inovação em desenvolvimento, tão entusiasmante quanto as células de combustível a hidrogénio, é a tecnologia de placas frias (cold plate technology). A aplicação desta tecnologia — que recicla a água quente retirada dos sistemas de arrefecimento, reintroduzindo-a como água fria — já tornou os sistemas da Microsoft 90% mais eficientes do que os sistemas tradicionais. Eventualmente, será um sistema de circuito fechado que nunca exigirá a utilização de água de fontes externas.
Para além da reciclagem de água nos sistemas de arrefecimento, o programa pioneiro Circular Centers permite reutilizar e reaproveitar componentes de hardware dos centros de dados, estando no caminho certo para utilizar 90% de servidores reciclados até 2025.
É evidente, através destes esforços coletivos de inovação, que um futuro onde os centros de dados não só tenham um impacto neutro no ambiente, mas também um impacto positivo, está perfeitamente ao nosso alcance. À medida que a utilização da computação em cloud continua a crescer em todo o mundo, os centros de dados da Microsoft estarão prontos para responder a essa necessidade da forma mais sustentável possível.
Créditos das imagens: Matt Howard, Dave Hoefler, Ivan Bandura, Yogesh Gosavi, Josh Withers
