Large data centres in cities risk suburban heating

As cidades há muito que são conhecidas por reter calor, criando bolsões de calor que são visivelmente mais quentes do que o campo circundante. Isso acontece porque o concreto e o asfalto absorvem a energia do sol e a liberam lentamente, enquanto a falta de solo e de plantas significa que ocorre menos evaporação de resfriamento. Agora, uma nova camada de calor está sendo adicionada a este mix urbano, uma que provém dos imensos servidores que alimentam a revolução da inteligência artificial. Essas instalações, conhecidas como centros de dados (data centres), consomem quantidades vastas de eletricidade para manter seus computadores funcionando e resfriados. Embora a energia que utilizam seja essencial para a vida moderna, o calor gerado como subproduto desse uso de energia está sendo liberado diretamente na atmosfera, dia e noite. À medida que essas instalações crescem de pequenas salas de servidores para complexos de escala de gigawatts, cientistas estão fazendo uma pergunta crítica: estaremos, inadvertidamente, transformando nossas cidades em lugares ainda mais quentes, especialmente durante ondas de calor perigosas?

Uma equipe de pesquisadores liderada por Andrew Pitman, da Universidade de Nova Gales do Sul, partiu para responder a essa pergunta analisando Sydney, na Austrália. Eles focaram na rápida expansão dos centros de dados da cidade, que inclui dezenas de locais existentes, muitos em construção e vários projetos massivos em fase de planejamento. Para compreender o impacto, a equipe utilizou um sofisticado modelo atmosférico de computador que simula padrões meteorológicos em uma escala muito fina, aproximando-se em quadrados de um quilômetro através da cidade. Eles realizaram simulações de dez eventos distintos de ondas de calor, comparando o clima como ele é agora contra um cenário onde todos os centros de dados atuais, em construção e planejados estivessem ligados em sua capacidade total. Isso permitiu que isolassem o efeito específico do calor residual dessas instalações na temperatura do ar local.

Os resultados revelaram um efeito de aquecimento claro e significativo, particularmente na parte oeste da cidade, onde se localizam os maiores centros de dados. Quando todas essas instalações operam juntas, a temperatura média do ar durante uma onda de calor aumenta entre 0,5 e 1,0 grau Celsius em uma grande área. Na vizinhança imediata dos maiores sites, o aquecimento é ainda mais intenso, com as temperaturas médias subindo mais de 1,5 graus. O modelo mostrou que esse calor extra afeta tanto a parte mais quente do dia quanto a parte mais fresca da noite, mas o impacto nas temperaturas noturnas é particularmente impressionante. Perto do maior centro de dados, a temperatura mínima — o ponto mais baixo que o ar atinge antes do nascer do sol — poderia subir até 3,5 graus Celsius. Isso significa que, em uma noite quente de verão, o ar pode não esfriar tanto quanto o normal, deixando o ambiente e as pessoas que vivem por perto com menos alívio.

A escala do problema depende fortemente de como os centros de dados são resfriados e de quão grandes eles são. Os pesquisadores descobriram que instalações menores têm um efeito negligenciável, mas a nova geração de centros de dados massivos, alguns planejados para serem superiores a 1.000 megawatts, altera o clima local. O método de resfriamento também importa. Muitos centros de dados usam água para absorver o calor, que se transforma em vapor e carrega a energia para longe. Embora isso evite a liberação imediata de ar quente, os pesquisadores observaram que, em uma cidade como Sydney, que enfrenta escassez de água, confiar neste método é arriscado. Se o resfriamento por água fosse proibido e todo o calor tivesse que ser liberado diretamente no ar como calor sensível, a área afetada pelo aquecimento se expandiria significamente, alcançando mais ao norte de Sydney e expondo mais pessoas a temperaturas mais altas.

O custo humano deste aquecimento é mensurável. Com base nos dados populacionais atuais, os pesquisadores estimaram que, no cenário mais extremo, onde todos os grandes centros de dados planejados sejam construídos, quase 255.000 pessoas em Sydney poderiam ser expostas a ondas de calor que são pelo menos 0,3 graus Celsius mais quentes do que seriam de outra forma. Mais de 78.000 dessas pessoas poderiam enfrentar ondas de calor pelo menos 0,5 graus mais quentes. Isso não é apenas uma questão de conforto; temperaturas mais altas durante ondas de calor estão ligadas ao aumento da mortalidade, perdas econômicas e riscos à saúde. O estudo destaca que o calor dessas instalações é aditivo ao efeito existente de ilha de calor urbana e à tendência mais ampla de aquecimento global, criando um risco composto para os habitantes da cidade.

Os pesquisadores sugerem que a solução pode residir em onde essas instalações são construídas. Colocar grandes centros de dados fora dos limites da cidade poderia evitar que eles intensifiquem o calor dentro das áreas urbanas. Esta abordagem também poderia oferecer benefícios para cidades regionais, já que conectar essas instalações remotas às cidades por meio de redes de alta velocidade melhoraria a conectividade digital para essas comunidades. Se os centros de dados devem permanecer nas cidades, o estudo aconselha contra o agrupamento deles em distritos tecnológicos, pois o calor combinado de múltiplos locais cria um efeito de aquecimento local muito mais forte do que instalações menores e dispersas. Além disso, a dependência de geradores de reserva a diesel ou gás, que liberariam ainda mais calor e poluição durante quedas de energia, apresenta outra camada de risco que os planejadores precisam considerar.

Em última análise, este trabalho traz um fator anteriormente negligenciado para a conversa sobre planejamento urbano e resiliência climática. Embora a energia que esses centros de dados consomem impulsione avanços científicos e médicos, o calor físico que eles liberam está remodelando o ambiente local. O estudo sugere que, à medida que a demanda pela inteligência artificial cresce, cresce também a necessidade de gerenciar a pegada térmica da infraestrutura que a sustenta. Ao compreender essas dinâmicas, planejadores urbanos e formuladores de políticas podem tomar decisões mais informadas sobre onde localizar essas instalações essenciais, garantindo que a busca pelo avanço tecnológico não ocorra às custas de tornar as cidades perigosamente quentes.