Vastas áreas dos Estados Unidos correm o risco de ficar sem energia à medida que os data centers e as fábricas de tecnologia limpa, que consomem muita eletricidade, proliferam em todo o país, deixando as concessionárias de serviços públicos e os órgãos reguladores em busca de planos confiáveis para expandir a rede elétrica do país.
Na Geórgia, a demanda por energia industrial está atingindo níveis recordes, com a projeção de uso de eletricidade para a próxima década 17 vezes maior do que atualmente. A Arizona Public Service, a maior empresa de serviços públicos daquele Estado, também está lutando para acompanhar o ritmo, projetando que ficará sem capacidade de transmissão antes do final da década se não houver grandes atualizações.
A Virgínia precisa do equivalente a várias usinas nucleares de grande porte para atender todos os novos data centers planejados e em construção. O Texas, onde a falta de eletricidade já é rotina nos dias quentes de verão, enfrenta o mesmo dilema.
O aumento da demanda está desencadeando uma corrida para tentar extrair mais energia de uma rede elétrica envelhecida e, ao mesmo tempo, levando os clientes comerciais a fazer esforços extraordinários para bloquear as fontes de energia, como a construção de suas próprias usinas.
“Quando você olha para os números, é impressionante”, disse Jason Shaw, presidente da Comissão de Serviços Públicos da Geórgia, que regula a eletricidade. “Isso faz você coçar a cabeça e se perguntar como chegamos a essa situação. Como é que as projeções estavam tão distante? Isso criou um desafio como nunca vimos antes.”
Um fator importante por trás do aumento vertiginoso da demanda é a rápida inovação em inteligência artificial, que está impulsionando a construção de grandes armazéns de infraestrutura de computação que exigem exponencialmente mais energia do que os data centers tradicionais. A IA também faz parte de um enorme aumento de escala da computação em nuvem. Empresas de tecnologia como Amazon, Apple, Google, Meta e Microsoft estão vasculhando o país em busca de locais para novos data centers, e muitas empresas menos conhecidas também estão em busca.
A proliferação da mineração de criptografia, na qual moedas como o bitcoin são transacionadas e cunhadas, também está impulsionando o crescimento dos data centers. Tudo isso está colocando novas pressões em uma rede sobrecarregada - a rede de linhas de transmissão e estações de energia que movem a eletricidade pelo país. Os gargalos estão aumentando, fazendo com que tanto os novos geradores de energia, especialmente os de energia limpa, quanto os grandes consumidores enfrentem tempos de espera cada vez maiores para se conectarem.
A situação está provocando batalhas em todo o país sobre quem pagará pelos novos suprimentos de energia, com os reguladores preocupados com a possibilidade de os pagadores de tarifas residenciais ficarem com a conta de atualizações caras. Isso também ameaça sufocar a transição para uma energia mais limpa, já que os executivos das concessionárias fazem lobby para adiar a aposentadoria das usinas de combustível fóssil e colocar mais usinas em operação. A escassez de energia coloca em risco sua capacidade de fornecer a energia que será necessária para carregar os milhões de carros elétricos e eletrodomésticos exigidos para atender às metas climáticas estaduais e federais.
Os 2,7 mil data centers do país consumiram mais de 4% da eletricidade total do país em 2022, de acordo com a Agência Internacional de Energia. Suas projeções mostram que, até 2026, eles consumirão 6%. As previsões do setor mostram que os data centers consumirão uma parcela maior da eletricidade dos EUA nos próximos anos, já que a demanda de instalações residenciais e comerciais menores permanece relativamente estável graças ao aumento constante da eficiência dos aparelhos e dos sistemas de aquecimento e resfriamento.
As operadoras de data center estão clamando para se conectar às redes regionais de eletricidade ao mesmo tempo em que a política industrial do governo Biden está atraindo empresas para construir fábricas nos Estados Unidos em um ritmo nunca visto em décadas. Isso inclui fabricantes de “tecnologia limpa”, como painéis solares e baterias de carros elétricos, que estão sendo atraídos por incentivos federais lucrativos.
As empresas anunciaram planos para construir ou expandir mais de 155 fábricas no país durante a primeira metade do governo Biden, de acordo com o Electric Power Research Institute, um think tank do setor. Desde o início da década de 1990, a construção de fábricas não era responsável por uma parcela tão grande dos gastos com construção nos EUA, de acordo com o grupo.
As projeções das empresas de serviços públicos sobre a quantidade de energia de que precisarão nos próximos cinco anos quase dobraram e devem crescer, de acordo com uma análise dos registros regulatórios feita pela empresa de pesquisa Grid Strategies.
Em busca de energia
No passado, as empresas tentavam instalar seus data centers em áreas com grande infraestrutura de Internet, um grande grupo de talentos em tecnologia e incentivos governamentais atraentes. Mas esses locais estão ficando esgotados.
As comunidades que tinham pouca conexão com o setor de computação agora se encontram no meio de uma corrida por terras, com os desenvolvedores de data centers inundando seus mercados com solicitações de conexões à rede. As autoridades de Columbus (Ohio), Altoona (Iowa) e Fort Wayne (Indiana) estão sendo agressivamente cortejadas pelos desenvolvedores de data centers.
Mas o fornecimento de energia em alguns desses mercados de segunda escolha já está se esgotando, empurrando os desenvolvedores cada vez mais para longe, em alguns casos para campos de milho, de acordo com a JLL, uma empresa de imóveis comerciais que atende ao setor de tecnologia.
A Grid Strategies adverte em seu relatório que “há riscos reais de que algumas regiões percam oportunidades de desenvolvimento econômico porque a rede não consegue acompanhar”.
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“Em todas as áreas, estamos vendo as empresas de energia dizerem: ‘Não sabemos se podemos lidar com isso; temos de auditar nosso sistema; nunca lidamos com esse tipo de fluxo antes’”, disse Andy Cvengros, diretor administrativo de mercados de data center da JLL. “Todos agora estão buscando energia. Eles estão dispostos a procurar por ela em todos os lugares.”
“Vimos o valor dos terrenos quadruplicar em algumas partes de Columbus e triplicar em áreas de Chicago”, disse ele. “A questão não é a terra. O que importa é o acesso à energia.” Alguns desenvolvedores, disse ele, tiveram de vender as propriedades que compraram a preços inflacionados com prejuízo, depois que os serviços públicos ficaram sobrecarregados com a pressa de se conectar à rede.
Repensando os incentivos
Tudo isso está acontecendo ao mesmo tempo em que a transição energética está levando um grande número de americanos a depender da rede elétrica para abastecer veículos, bombas de calor, fogões de indução e todos os tipos de outros eletrodomésticos que antes funcionavam com combustíveis fósseis.
Uma enorme quantidade de energia limpa também é necessária para criar o hidrogênio verde defendido pela Casa Branca, já que os desenvolvedores correm para construir usinas que possam produzir o poderoso combustível de emissão zero, atraídos por generosos subsídios federais.
Os planejadores estão cada vez mais preocupados com o fato de que a rede não será verde ou potente o suficiente para atender a essas demandas.
O aumento do consumo de energia já está atrasando o fechamento de usinas de carvão no Kansas, Nebraska, Wisconsin e Carolina do Sul.
Na Georgia, a principal empresa de energia do Estado, a Georgia Power, surpreendeu os órgãos reguladores quando revelou recentemente que suas projeções estavam muito erradas, apontando os data centers como os principais culpados.
A demanda fez com que as autoridades do Estado da Georgia repensassem a política local de oferecer incentivos para atrair operações de computação, que geram poucos empregos, mas podem aumentar os orçamentos das comunidades por meio dos altos impostos sobre a propriedade que pagam. Os principais líderes da Câmara e do Senado do Estado da Georgia, ambos republicanos, estão defendendo uma pausa nos incentivos aos data centers.
Enquanto isso, os órgãos reguladores do Estado da Georgia estão explorando como proteger os pagadores de tarifas e, ao mesmo tempo, garantir que haja energia suficiente para atender às necessidades dos novos inquilinos mais valorizados do Estado: empresas de tecnologia limpa. As fábricas que abastecem os mercados de veículos elétricos e de energia verde têm se apressado em se instalar no Estado da Geórgia, em grande parte devido às promessas de eletricidade barata e confiável.
Quando o setor de dados começou a procurar novos centros, “Atlanta disse: ‘Vamos lá’”, disse Pat Lynch, que lidera a equipe de Soluções para Centros de Dados da gigante imobiliária CBRE. “Agora a Georgia Power está alertando sobre as limitações. ... A escassez de serviços públicos em face das demandas desses data centers está acontecendo em quase todos os mercados.”
Uma dinâmica semelhante está ocorrendo em uma região muito diferente: o noroeste do Pacífico. No Oregon, a Portland General Electric recentemente dobrou sua previsão para a nova demanda de eletricidade nos próximos cinco anos, citando os data centers e o “rápido crescimento industrial” como os impulsionadores.
Essa crise de energia afetou os planos de Michael Halaburda e Arman Khalili, desenvolvedores de data centers de longa data cujo projeto mais recente envolve a conversão de uma fábrica de azulejos desativada na região de Portland. Há apenas alguns meses, os dois tinham a impressão de que não teriam problemas para obter a eletricidade necessária para o funcionamento do local. Então, a empresa de energia os alertou de que precisaria fazer um “estudo de linha e carga” para avaliar se poderia fornecer 60 megawatts (MW) de eletricidade à instalação - aproximadamente a quantidade necessária para abastecer 45 mil residências.
Saindo da rede
O projeto de Portland que Halaburda e Khalili estão desenvolvendo agora será alimentado em grande parte por células de combustível de alta tecnologia fora da rede, que convertem gás natural em eletricidade de baixa emissão. A tecnologia será complementada por qualquer energia que possa ser obtida da rede. Os parceiros decidiram que, em seu próximo projeto, no sul do Texas, não correrão o risco de usar a rede elétrica. Em vez disso, eles perfurarão milhares de metros no solo para extrair energia geotérmica.
Halaburda vê o crescimento como algo bom para o país e para a economia. “Mas ninguém levou em consideração para onde tudo isso está indo”, disse ele. “Nos próximos dois anos, a menos que haja um foco real na expansão da rede e em torná-la mais robusta, veremos oportunidades serem deixadas de lado porque não conseguimos levar energia para onde ela é necessária.”
As empresas estão cada vez mais se voltando para esses experimentos fora da rede, à medida que aumenta sua frustração com o impasse na rede elétrica tradicional do país. A Microsoft e o Google estão entre as empresas que esperam que as operações industriais com uso intensivo de energia possam, em última instância, ser alimentadas por pequenas usinas nucleares no local, com a Microsoft até mesmo colocando a IA para trabalhar na tentativa de simplificar o processo oneroso de aprovação das usinas.
A Microsoft também fechou um acordo para comprar energia de uma empresa que está tentando desenvolver energia de fusão com emissões zero. Mas sair da rede traz seus próprios grandes desafios regulatórios e de aquisição de terras. Os tipos de usinas nucleares previstos, por exemplo, ainda não estão em operação nos Estados Unidos. A energia de fusão ainda não existe.
As grandes empresas de tecnologia também estão explorando maneiras pelas quais a IA pode ajudar a fazer com que a rede opere de forma mais eficiente. E estão desenvolvendo plataformas que, durante os períodos de pico de demanda de energia, “podem transferir tarefas de computação e seu consumo de energia associado para os horários e locais em que a energia livre de carbono está disponível na rede”, de acordo com o Google.
Mas o cumprimento de suas promessas de emissões zero e de suas ambições de inovação em IA está se tornando cada vez mais complicado à medida que as necessidades de energia de seus data centers aumentam.
“Esses problemas não vão desaparecer”, disse Michael Ortiz, CEO da Layer 9 Data Centers, uma empresa dos EUA que está procurando evitar o impasse local construindo no México. “Os data centers terão de se tornar mais eficientes, e precisamos usar mais fontes limpas de energia eficiente, como a nuclear.”
Funcionários da Equinix, uma das maiores empresas de data center do mundo, disseram que estão experimentando células de combustível como energia de reserva, mas continuam esperançosos de que podem manter a rede elétrica como sua principal fonte de eletricidade para novos projetos.
O impasse já está pressionando os funcionários que supervisionam a transição para a energia limpa em alguns dos maiores aeroportos do país a olhar para além da rede. A quantidade de energia que eles precisarão para carregar as frotas de veículos elétricos de aluguel e caminhões de manutenção de solo é imensa.
Uma análise mostra que a demanda de eletricidade dobrará até 2030 nos aeroportos de Denver e Minneapolis. Até 2040, eles precisarão de mais do que o triplo da eletricidade que usam atualmente, de acordo com o estudo, encomendado pela gigante do aluguel de carros Enterprise, Xcel Energy e Jacobs, uma empresa de consultoria.
“Os serviços públicos não conseguirão se mover com rapidez suficiente para fornecer toda essa capacidade”, disse Christine Weydig, vice-presidente de transporte da AlphaStruxure, que projeta e opera projetos de energia limpa. “A infraestrutura não existe. Serão necessárias soluções diferentes.” Os aeroportos, disse ela, estão procurando expandir drasticamente o uso de “microrredes” de energia limpa que podem ser construídas no local.
O governo Biden fez da redução do gargalo da rede uma prioridade, mas é um processo politicamente complicado e os poderes federais são limitados. A construção das linhas de transmissão e estações de transferência necessárias envolve enormes aquisições de terras, análises ambientais exaustivas e negociações para determinar quem deve pagar quais custos.
O processo passa por agências reguladoras estaduais, e as brigas entre os Estados sobre quem fica com a conta e onde as linhas de energia devem ir rotineiramente afundam e atrasam os projetos propostos. A quantidade de novas linhas de transmissão instaladas nos Estados Unidos caiu drasticamente desde 2013, quando foram adicionadas 4 mil milhas (6.437 km). Agora, o país luta para colocar em operação até mesmo 1 mil milhas (1.609 km) novas por ano. A desaceleração tem consequências reais não apenas para as empresas, mas também para o clima.
Um grupo de cientistas liderado pelo professor da Universidade de Princeton, Jesse Jenkins, alertou em um relatório que, até 2030, os Estados Unidos correm o risco de perder 80% das possíveis reduções de emissões da lei climática assinada pelo presidente Biden, a Lei de Redução da Inflação, se o ritmo de construção de transmissões não aumentar drasticamente agora.
Embora a proliferação de data centers exerça mais pressão sobre os Estados para aprovar novas linhas de transmissão, ela também complica a tarefa. As autoridades de Maryland, por exemplo, estão protestando contra um plano de US$ 5,2 bilhões em infraestrutura que transmitiria energia para enormes data centers no condado de Loudoun, Virgínia.
O Maryland Office of People’s Council, uma agência governamental que defende os pagadores de tarifas, chamou o plano da operadora de rede PJM de “fundamentalmente injusto”, argumentando que ele poderia fazer com que os clientes das concessionárias de Maryland pagassem pela transmissão de energia para os data centers que a Virgínia cortejou agressivamente e está aproveitando para obter uma receita inesperada em impostos.
As tensões sobre quem recebe energia da rede e como ela chega até eles só vão se intensificar à medida que o fornecimento se torna mais escasso.
No Texas, um aumento drástico nos data centers para mineração de criptografia está provocando um debate sobre se eles são um dreno caro em uma rede sobrecarregada. Uma análise feita pela empresa de consultoria Wood Mackenzie constatou que a energia necessária para as operações de criptografia que pretendem se conectar à rede equivaleria a um quarto da eletricidade usada no Estado no pico de demanda. Diferentemente dos data centers operados por grandes empresas de tecnologia, como Google e Meta, os mineradores de criptomoedas geralmente não constroem projetos de energia renovável com o objetivo de fornecer à rede energia suficiente com emissões zero para cobrir suas operações.
O resultado, disse Ben Hertz-Shargel, autor da análise da Wood Mackenzie, é que a drenagem de criptografia na rede ameaça inibir a capacidade do Texas de alimentar outras operações que consomem muita energia e que poderiam impulsionar a inovação e o crescimento econômico, como fábricas que produzem combustível de hidrogênio verde com emissões zero ou depósitos de carregamento industrial que permitem a eletrificação de frotas de caminhões e ônibus.
Mas depois de décadas em que a energia estava prontamente disponível, os reguladores e executivos de serviços públicos em todo o país geralmente não têm o poder de priorizar quais projetos serão conectados. É o primeiro a chegar, o primeiro a ser servido. E a fila está aumentando. Para atender ao chamado, alguns Estados aprovaram leis para proteger o acesso da mineração de criptografia a grandes quantidades de energia.
“Os legisladores precisam pensar sobre isso”, disse Hertz-Shargel sobre a alocação de um suprimento de energia cada vez mais limitado. “Há o risco de que as indústrias estratégicas que eles querem em seus Estados tenham dificuldades para se instalar nesses locais.
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