02/02/2022

Energia imprevisível

Um futuro alimentado por fontes de energia sustentáveis pode ajudar na luta contra as mudanças climáticas e reduzir as contas de energia, mas a energia renovável tem um problema de intermitência: O sol não fornece energia à noite, enquanto os ventos podem parar repentinamente.

A saída atual consiste em usar baterias, para armazenar a energia quando o Sol está brilhando e os ventos estão a favor, e liberá-la nos momentos de pico de consumo ou à noite. Os maiores inconvenientes desta solução envolvem o elevado custo e o pequeno ciclo de vida das baterias.

Mas Barath Raghavan e Jennifer Switzer, da Universidade Sul da Califórnia, acreditam ter uma solução melhor.

A ideia dos dois pesquisadores é criar “baterias de informação”, mecanismos pelos quais o excesso de energia solar ou eólica possa ser armazenado na forma de computação.

Prevendo computações futuras

A ideia básica das baterias de informação é simples: Quando a energia renovável está disponível em excesso, ela seria usada para realizar cálculos especulativos em grandes centrais de dados, que têm um uso intensivo de energia.

Essas centrais de dados – do Google e Facebook à renderização de filmes de Hollywood – consomem de 10 a 50 vezes a energia de um edifício comercial típico, de acordo com o Escritório de Eficiência Energética e Energia Renovável dos EUA.

Os resultados computados antecipadamente seriam então armazenados para serem usados posteriormente, quando a energia verde for menos abundante e os usuários solicitarem os serviços.

Por exemplo, todos os dias, as centrais de dados do YouTube transcodificam mais de 700.000 horas de vídeos para diferentes resoluções. Muitos desses cálculos são previsíveis e podem ser realizados em um momento em que há excesso de energia verde. Neste ponto, os dados são armazenados para uso posterior, quando há menos energia renovável disponível na rede.

Quando os usuários solicitarem de fato o vídeo, as renderizações já estão prontas, essencialmente movendo o consumo de eletricidade de um período para outro.

Outra alternativa para a intermitência das fontes de energia verde está nas baterias solares, que integram painel solar e bateria.
[Imagem: Amar Kumar/T. N. Narayanan]

Baterias que armazenam informações

A maior parte do armazenamento de energia em baterias converte um tipo de energia em outro tipo de energia, por exemplo, elétrica em química ou elétrica em gravitacional.

No entanto, justifica Raghavan, em um sentido estrito baterias são dispositivos de armazenamento de energia potencial para realizar trabalho útil, elétrico ou não. Nesse caso, a informação fornece energia da mesma forma que uma bateria porque a energia elétrica é transformada no que pode ser chamado de “energia potencial informacional”, armazenada na bateria de informação.

E, além de aproveitar a previsibilidade de algumas tarefas computacionais, o sistema também pode ser mais flexível: Os cálculos realizados antecipadamente não precisam corresponder exatamente aos cálculos exigidos posteriormente.

“Nós sugerimos a pré-computação de muitos fragmentos de computação e, mais tarde, podemos pegar pequenos pedaços de computação feitos antes, como peças de quebra-cabeça, e montá-los para calcular rapidamente uma tarefa computacional totalmente nova,” disse Raghavan.

Uma bateria com água do mar pode resolver o problema dos custos dos sistemas atuais.
[Imagem: Zhenxing Feng Lab]

Vantagens e restrições

Para determinados tipos de cargas de trabalho, o sistema de bateria de informações oferece uma eficiência melhor do que as baterias de íons de lítio, garantem os pesquisadores.

A eficiência específica depende de múltiplos fatores, como os tipos de computação realizados e a previsibilidade da disponibilidade de energia. Mas, diferentemente das baterias de íons de lítio, o armazenamento de dados é econômico em termos financeiros e de energia, o que poderia ajudar a reduzir a dependência de combustíveis fósseis, que são responsáveis por três quartos das emissões globais de gases de efeito estufa.

É claro que existem algumas limitações, que os pesquisadores exploram em seu estudo: Por exemplo, só é possível usar baterias de informação em algumas cargas de trabalho e em alguns contextos. Mas os pesquisadores acreditam que, com uma melhor previsibilidade – da disponibilidade de energia e da computação necessária – e integração em grandes sistemas, a tecnologia aponta para uma alternativa futura promissora para armazenar energia verde.

“No desafio da sustentabilidade em escala de civilização, precisamos de todas as ferramentas que pudermos obter,” justificou Raghavan.

Fonte: Inovação Tecnológica