China lança centro de dados subaquático movido a energia eólica junto a Xangai

Um novo modelo de computação no mar

A China ativou a primeira fase de um centro de dados situado no fundo do mar junto a Xangai, um local desenhado para combinar energia eólica offshore com refrigeração oceânica. Construído pela HiCloud, o projeto começa com uma demonstração de 2,3 megawatts que está planeada para escalar até 24 megawatts. Está instalado junto à costa da Área Especial de Lingang, com a maior parte da sua eletricidade fornecida por turbinas eólicas offshore próximas e o calor removido através da circulação de água do mar em torno de cabines de servidores seladas. O investimento da construção é de cerca de 1,6 mil milhões de yuans (aproximadamente 226 milhões de dólares), e os operadores visam uma eficiência de utilização de energia de 1,15 ou inferior, o que colocaria o local entre as instalações mais eficientes do seu tipo.

A abordagem inverte uma limitação de longa data no design de centros de dados. Os campi tradicionais utilizam arrefecedores e torres de refrigeração, e esses sistemas podem consumir 40 a 50 por cento do orçamento energético de um local. Ao utilizar o ambiente estável e frio do leito marinho, a instalação subaquática visa reduzir a energia de refrigeração para abaixo de 10 por cento do consumo total. Os designers estimam que a procura total de energia irá descer cerca de 22,8 por cento em comparação com uma instalação terrestre equivalente. O local também reduz em mais de 90 por cento o uso do solo e não necessita de água doce para refrigeração, duas restrições que são agudas em cidades costeiras densas como Xangai.

O projeto assenta em vários anos de ensaios na China. Junto à Ilha de Hainan, a HiCloud já implantou uma instalação comercial subaquática a cerca de 35 metros (114 pés) abaixo da superfície, utilizando cápsulas resistentes à pressão que transportam 400 a 500 servidores cada. As cápsulas estão ligadas entre si e conectadas ao continente através de um cabo submarino. Esses módulos são vistos como um degrau em direção a um agrupamento maior, parte do programa nacional Eastern Data, Western Computing para expandir a capacidade e equilibrar onde a computação acontece em todo o país.

Onde e como o sistema funciona

O local de Xangai situa-se junto à costa, perto da Área Especial de Lingang da Zona de Livre Comércio Piloto da China (Xangai). Ligações de fibra transportam dados para e dos módulos submersos, que estão ancorados ao leito marinho para limitar o movimento durante tempestades. Cabos de energia ligam o local a uma parque eólica offshore que fornece mais de 95 por cento da eletricidade. A operação inicial centrar-se-á em uma matriz compacta capaz de alojar 198 racks de servidores, com espaço para crescer à medida que mais cápsulas forem adicionadas na fase seguinte.

Métricas de eficiência explicadas

Os operadores de centros de dados acompanham uma razão chamada eficiência de utilização de energia, ou PUE. Divide a energia total que um local consome pela energia entregue ao equipamento de computação. Um PUE teórico de 1,0 significaria que cada watt vai para os servidores e nenhum para refrigeração ou despesas indiretas. A política nacional da China estabelece o requisito de que novos centros de dados devem ficar abaixo de 1,25 até ao final de 2025. O local subaquático foi desenhado para não exceder 1,15. Isso está alinhado com as melhores instalações terrestres que utilizam refrigeração e gestão energética avançadas, e está muito abaixo de muitos locais mais antigos que ainda operam acima de 1,4.

Refrigeração e consumo de energia

A água do mar tem uma alta capacidade térmica e temperaturas estáveis, o que a torna um sumidouro eficiente para dissipar calor residual. No design de Lingang, a água do mar flui através de permutadores de calor ligados às cabines dos servidores, absorvendo calor que é depois dispersado na coluna de água circundante. Este método evita os grandes ventiladores, arrefecedores e refrigeração evaporativa utilizados em terra. Como as cápsulas estão seladas do ar e mantidas a temperaturas estáveis, a eletrónica também evita poeira, oscilações de humidade e vibração provocada por pessoas e equipamentos. Estas condições podem prolongar a vida útil do hardware e reduzir as taxas de falha, resultados que ensaios subaquáticos anteriores de outras empresas relataram.

Porque é que a China faz isto agora

A procura de computação impulsionada por inteligência artificial, vídeo, comércio eletrónico e indústria conectada está a aumentar rapidamente. Treinar e executar modelos modernos de IA requer agrupamentos densos de processadores gráficos e de tensores que consomem grandes quantidades de eletricidade e produzem calor intenso. Ao mesmo tempo, os municípios enfrentam limites mais restritivos em termos de solo, água e emissões. Localizar um centro de dados offshore ajuda a resolver cada uma destas restrições. O Mar da China Oriental tem ricos recursos eólicos, com mais de 3.000 horas de utilização anual citadas pelos desenvolvedores, e o leito marinho fornece estabilidade térmica natural para refrigeração.

O plano de Xangai prevê um salto na capacidade de computação inteligente e na produção industrial até ao meio desta década, com uma meta de 200 exaFLOPS de computação e uma indústria de nuvem inteligente no valor de centenas de milhares de milhões de yuans até 2027. Construir capacidade perto de onde os dados são gerados, utilizando energias renováveis próximas, reduz as perdas de transmissão e a latência para os utilizadores costeiros. Também complementa a estratégia nacional que encaminha algumas cargas de trabalho para grandes campi no oeste do país. O local subaquático reduz a pegada no solo e o consumo de água doce para quase zero, o que diminui a pressão ambiental local em comparação com um grande novo campus terrestre.

Os desenvolvedores também fixaram os olhos na escala. A HiCloud e parceiros incluindo o Shenergy Group, a filial de Xangai da China Telecom, a INESA e a CCCC Third Harbor Engineering assinaram um acordo para prosseguir um agrupamento muito maior, com a ambição de 500 megawatts de capacidade subaquática alimentada por energia eólica offshore. Essa meta moveria o conceito da demonstração para uma opção mainstream de construção de capacidade nacional de computação.

Impactos ambientais e marinhos

Qualquer projeto que lance calor no oceano tem de gerir a sua pluma térmica. Água mais quente transporta menos oxigénio dissolvido e pode stressar a vida marinha, especialmente durante o verão e vagas de calor marinhas. Os desenvolvedores afirmam que os testes durante implantações piloto anteriores mostraram um aumento inferior a um grau Celsius nas águas próximas, mas a monitorização contínua será essencial à medida que a capacidade cresce. Designs de difusores, controlo inteligente de fluxo que reduz a potência durante períodos sensíveis e uma localização cuidadosa longe de habitats vulneráveis são todas ferramentas que podem ajudar a manter os impactos baixos.

Para além do calor, os engenheiros têm também de considerar o ruído, os campos eletromagnéticos em torno dos cabos de energia e dados, e o risco de a construção ou manutenção perturbar ecossistemas bentónicos. As estratégias antincrustantes para as superfícies exteriores das cápsulas devem evitar revestimentos tóxicos, e o controlo de corrosão tem de ser concebido de forma a não contaminar a água circundante. Os reguladores provavelmente exigirão avaliações detalhadas de impacto ambiental, levantamentos de base e relatórios públicos contínuos sobre a temperatura da água, o ruído e a vida marinha junto ao local. Se executado com supervisão rigorosa, as poupanças de energia e água da refrigeração oceânica podem ser equilibradas com a proteção do ambiente local.

Segurança, resiliência e manutenção

Mover servidores para o leito marinho acrescenta um novo modelo de ameaça. Cabos e cápsulas podem enfrentar perigos de âncoras, artes de pesca de arrasto, tempestades ou adulteração deliberada. Os operadores podem mitigar alguns riscos com zonas de exclusão, trincheiras ou blindagem do leito marinho para os cabos, vigilância por sonar e alertas que detetam atividade incomum em torno do local. Investigadores também alertaram que interferências baseadas em som poderiam, em circunstâncias raras, afetar equipamentos sensíveis, o que torna a monitorização acústica e um bom blindagem importante no design e nas operações.

O ambiente oceânico também pode melhorar a fiabilidade. As cápsulas estão seladas, livres de poeira e mantidas a temperatura e humidade constantes. Isso reduz a corrosão e o stress mecânico, e ensaios anteriores noutros países registaram taxas de falha de hardware muito inferiores às de centros terrestres típicos. Condições estáveis ajudam o equipamento de distribuição de energia, a armazenamento e as interconexões a operar dentro de tolerâncias apertadas, o que é crítico para agrupamentos de treino de IA que necessitam de redes de alta performance.

A manutenção muda de forma. Os engenheiros não podem entrar numa sala subaquática para trocar um componente. O sistema tem de ser modular. Se um rack ou unidade de energia falhar, os operadores substituem uma cápsula inteira ou extraem um módulo selado levado à superfície durante uma janela de manutenção programada. O crescimento marinho, a corrosão e as vedações determinarão os calendários de inspeção. Conceber para uma rápida recuperação e reimplantação, com interfaces claras e peças padronizadas, será a diferença entre um conceito elegante e um serviço prático e resiliente.

Economia e escala

Os custos de capital são elevados. Uma construção que custa centenas de milhões de dólares cobre cabines submarinas, construção marítima, equipamentos especializados de energia e refrigeração, e integração com uma parque eólica offshore. No entanto, o custo operacional pode ser atraente se o PUE se mantiver perto de 1,15 e se o local obter energia diretamente de turbinas locais. A maior despesa num centro de dados moderno é a eletricidade. Um PUE mais baixo significa que mais dessa eletricidade vai para a computação em vez de despesas indiretas. Nas cidades onde o solo e a água são escassos, o custo evitado de imobiliário, torres de refrigeração e direitos de água também conta.

O trabalho offshore traz os seus próprios prémios. Atrasos meteorológicos acrescentam custo e incerteza. Seguros, embarcações e equipas especializadas aumentam os preços. Alguns desses custos diminuem com a experiência e a padronização. A cadeia de abastecimento de energia eólica offshore da China é madura, o que pode ajudar no preço e no cronograma. Se o local de Lingang se revelar fiável e fácil de manter, a economia de construção de capacidade adicional melhora. Parcerias com grandes operadores de redes e empresas de energia também ajudam a encher os racks com clientes pagantes e alinham o projeto com o planeamento da rede.

Como se compara com tentativas anteriores

Centros de dados subaquáticos não são uma ideia nova. Há uma década, o Project Natick da Microsoft testou uma cápsula de aço selada no largo da costa do Pacífico e mais tarde implantou uma unidade de 12 metros com 864 servidores junto às Ilhas Órcades. A empresa relatou taxas de falha de hardware muito baixas, provavelmente ajudadas pelo ambiente estável e por um interior preenchido com azoto. Encerrou o programa de investigação em 2024 e disse que não iria comercializar o conceito. O esforço de Xangai segue numa direção diferente. Está ligado a uma parque eólica offshore, visa um PUE mais apertado e faz parte de um plano mais alargado da cidade e do país para expandir a capacidade de computação.

Outras empresas e países estão a estudar designs refrigerados a oceano ou subaquáticos. Startups propuseram pequenos módulos submarinos perto da costa, e grupos de investigação na Coreia do Sul, Japão e Singapura exploraram refrigeração marinha e localização. Em terra, os operadores continuam a promover alta eficiência com refrigeração líquida de água morna, reutilização de calor em redes de energia distrital e novas arquiteturas de chips que reduzem o consumo de energia. O modelo baseado no oceano terá de demonstrar que os seus benefícios superam os das melhores alternativas terrestres quando todos os custos e riscos são contabilizados.

O que observar a seguir

A fase de demonstração junto a Xangai fornecerá dados concretos sobre PUE, fiabilidade e procedimentos de manutenção em mar. Auditorias independentes do balanço energético e do desempenho ambiental serão importantes para a confiança pública. Monitorizar as alterações da temperatura da água junto às descargas, acompanhar os níveis de ruído e reportar observações de vida marinha pode mostrar se implantações à grande escala são compatíveis com os ecossistemas locais. Os reguladores podem tornar essas divulgações parte das licenças e renovações.

Dois marcos moldarão a narrativa de curto prazo. O primeiro é a subida de 2,3 megawatts para os 24 megawatts planeados, o que testará se a instalação e a manutenção escalam sem problemas. O segundo é o progresso em direção à ambição de 500 megawatts anunciada pelo desenvolvedor e pelos seus parceiros. Isso exigiria uma pegada maior, mais turbinas e ligações mais fortes à rede. Também exigirá designs padronizados de cápsulas, manuais de serviço claros e cadeias de abastecimento capazes de entregar módulos rapidamente. Se o modelo se mantiver em Xangai, regiões costeiras similares com forte energia eólica offshore e restrições apertadas de solo poderão avançar para o replicar.

Pontos-Chave

• A HiCloud ativou um centro de dados no fundo do mar junto a Xangai, começando com uma demonstração de 2,3 megawatts que está planeada para atingir 24 megawatts.
• Mais de 95 por cento da energia do local provém de energia eólica offshore, e a água do mar fornece a refrigeração.
• Os operadores visam um PUE de 1,15 ou inferior, superando a orientação nacional da China de 1,25 para novos centros de dados até ao final de 2025.
• Os designers estimam cerca de 22,8 por cento menos consumo total de energia face a um local terrestre comparável, com a energia de refrigeração reduzida para abaixo de 10 por cento do consumo total.
• O custo do projeto é de cerca de 226 milhões de dólares, e a matriz inicial pode alojar 198 racks de servidores dentro de cápsulas resistentes à pressão.
• Ensaios chineses anteriores em Hainan colocaram cápsulas a cerca de 35 metros de profundidade, cada uma transportando 400 a 500 servidores, ligadas à costa por cabo submarino.
• Os benefícios incluem uma pegada no solo reduzida em mais de 90 por cento e a ausência de uso de água doce para refrigeração.
• A HiCloud e os parceiros anunciaram a ambição de construir um agrupamento subaquático de 500 megawatts alimentado por energia eólica offshore.
• A supervisão ambiental incidirá sobre a descarga de calor, o ruído e o impacto dos cabos na vida marinha, especialmente durante períodos quentes.
• Ensaio subaquáticos prévios no estrangeiro relataram baixas taxas de falha de hardware, mas as operações à grande escala em mar ainda enfrentam desafios de manutenção, segurança e custo.