China inaugura data center submarino movido a energia eólica na costa de Xangai

Um novo modelo de computação no mar

A China ativou a primeira fase de um data center instalado no leito marinho, perto de Xangai, projetado para combinar energia eólica offshore com resfriamento oceânico. Construído pela HiCloud, o projeto começa com uma unidade de demonstração de 2,3 megawatts, que deve ser ampliada para 24 megawatts. A instalação fica na costa da Área Especial de Lingang; a maior parte da eletricidade vem de turbinas eólicas offshore próximas, e o calor é removido pela circulação de água do mar ao redor de compartimentos vedados para servidores. O investimento na construção é de cerca de 1,6 bilhão de yuans (aproximadamente 226 milhões de dólares), e os operadores têm como meta um índice de eficiência no uso de energia (PUE) de 1,15 ou menos, o que colocaria a instalação entre as mais eficientes do tipo.

A abordagem reverte uma limitação de longa data no projeto de data centers. Instalações tradicionais usam chillers e torres de resfriamento, sistemas que podem consumir de 40% a 50% da energia de uma unidade. Ao aproveitar o ambiente estável e frio do leito marinho, a instalação submarina pretende reduzir a energia usada no resfriamento para menos de 10% do consumo total. Os projetistas estimam que a demanda total de energia cairá cerca de 22,8% em comparação com uma instalação terrestre equivalente. O local também reduz em mais de 90% o uso do solo e não precisa de água doce para o resfriamento, duas limitações particularmente relevantes em cidades costeiras densamente povoadas, como Xangai.

O projeto se apoia em vários anos de testes na China. Na costa da ilha de Hainan, a HiCloud já instalou uma unidade submarina comercial a cerca de 35 metros (114 pés) de profundidade, usando cápsulas resistentes à pressão, cada uma com capacidade para abrigar de 400 a 500 servidores. As cápsulas são interligadas e conectadas ao continente por um cabo submarino. Esses módulos são considerados um passo rumo a um cluster maior, parte do programa nacional de Dados no Leste, Computação no Oeste, que busca ampliar a capacidade e equilibrar a distribuição da computação pelo país.

Onde e como o sistema funciona

A instalação de Xangai fica na costa, perto da Área Especial de Lingang, na Zona Piloto de Livre Comércio da China (Xangai). Cabos de fibra óptica transportam dados de e para os módulos submersos, ancorados no leito marinho para limitar seu movimento durante tempestades. Cabos de energia conectam a instalação a um parque eólico offshore, responsável por mais de 95% da eletricidade. A operação inicial se concentrará em um conjunto compacto com capacidade para 198 racks de servidores, que poderá crescer com a adição de mais cápsulas na próxima fase.

Entenda os indicadores de eficiência

Os operadores de data centers acompanham uma proporção chamada índice de eficiência no uso de energia, ou PUE. Ela divide a energia total consumida por uma instalação pela energia fornecida aos equipamentos de computação. Um PUE teórico de 1,0 significaria que cada watt é destinado aos servidores, sem consumo para resfriamento ou outras operações. A política nacional da China determina que os novos data centers tenham PUE abaixo de 1,25 até o fim de 2025. A instalação submarina foi projetada para não ultrapassar 1,15. Esse índice se equipara ao das melhores instalações terrestres, que usam sistemas avançados de resfriamento e gestão de energia, e fica bem abaixo do registrado por muitas instalações mais antigas, ainda acima de 1,4.

Resfriamento e consumo de energia

A água do mar tem alta capacidade térmica e temperaturas estáveis, o que a torna um meio eficiente para dissipar o calor residual. No projeto de Lingang, a água do mar passa por trocadores de calor acoplados aos compartimentos dos servidores, absorvendo o calor, que depois se dispersa na água ao redor. O método dispensa os grandes ventiladores, chillers e sistemas de resfriamento evaporativo usados em terra. Como as cápsulas são vedadas e mantidas em temperaturas estáveis, os equipamentos eletrônicos também ficam protegidos de poeira, variações de umidade e vibrações causadas por pessoas e equipamentos. Essas condições podem prolongar a vida útil do hardware e reduzir as taxas de falha, como relataram empresas que realizaram testes submarinos anteriores.

Por que a China está fazendo isso agora

A demanda por computação, impulsionada por inteligência artificial, vídeo, comércio eletrônico e indústria conectada, está crescendo rapidamente. O treinamento e a operação de modelos modernos de IA exigem clusters densos de processadores gráficos e tensoriais, que consomem grandes quantidades de eletricidade e geram muito calor. Ao mesmo tempo, os municípios enfrentam limites cada vez mais rígidos para o uso do solo, da água e para as emissões. Instalar data centers offshore ajuda a lidar com cada uma dessas restrições. O mar da China Oriental tem abundantes recursos eólicos, com mais de 3.000 horas anuais de utilização citadas pelos desenvolvedores, e o leito marinho oferece estabilidade térmica natural para o resfriamento.

O plano de Xangai prevê um salto na capacidade de computação inteligente e na produção industrial até meados desta década, com a meta de alcançar 200 exaFLOPS de capacidade computacional e uma indústria de nuvem inteligente que movimente centenas de bilhões de yuans até 2027. Construir capacidade perto de onde os dados são gerados, usando energia renovável próxima, reduz perdas na transmissão e a latência para usuários do litoral. A iniciativa também complementa a estratégia nacional, que direciona parte das cargas de trabalho para grandes instalações no oeste do país. A instalação submarina reduz quase a zero a ocupação do solo e o uso de água doce, diminuindo a pressão ambiental local em comparação com a construção de um grande campus terrestre.

Os desenvolvedores também apostam na expansão. A HiCloud e parceiros, entre eles o Grupo Shenergy, a filial de Xangai da China Telecom, a INESA e a CCCC Third Harbor Engineering, assinaram um acordo para desenvolver um cluster muito maior, com a ambição de alcançar 500 megawatts de capacidade submarina alimentada por energia eólica offshore. Essa meta levaria o conceito da fase de demonstração para uma opção convencional de expansão da capacidade computacional nacional.

Impactos ambientais e marinhos

Todo projeto que libera calor no oceano precisa controlar sua pluma térmica. A água mais quente contém menos oxigênio dissolvido e pode causar estresse à vida marinha, sobretudo durante o verão e ondas de calor marinhas. Os desenvolvedores dizem que testes em projetos-piloto anteriores registraram um aumento inferior a um grau Celsius nas águas próximas, mas o monitoramento contínuo será essencial à medida que a capacidade crescer. Difusores, controles inteligentes do fluxo que o reduzam em períodos sensíveis e a escolha cuidadosa de locais afastados de habitats vulneráveis são medidas que podem ajudar a minimizar os impactos.

Além do calor, os engenheiros também precisam considerar o ruído, os campos eletromagnéticos ao redor dos cabos de energia e de dados e o risco de que a construção ou a manutenção perturbem ecossistemas bentônicos. As estratégias para evitar o acúmulo de organismos nas superfícies externas das cápsulas devem dispensar revestimentos tóxicos, e o controle da corrosão precisa ser projetado para não contaminar a água ao redor. É provável que os órgãos reguladores exijam avaliações detalhadas de impacto ambiental, levantamentos de referência e divulgação pública contínua de dados sobre temperatura da água, ruído e vida marinha nas proximidades da instalação. Com fiscalização rigorosa, é possível conciliar a economia de energia e água proporcionada pelo resfriamento oceânico com a proteção do ambiente local.

Segurança, resiliência e manutenção

Levar servidores para o leito marinho traz novos riscos. Cabos e cápsulas podem ser danificados por âncoras, equipamentos de pesca de arrasto, tempestades ou sabotagem. Os operadores podem reduzir alguns riscos com zonas de exclusão, instalação de cabos em valas no leito marinho ou seu reforço, vigilância por sonar e alertas para detectar atividades incomuns nas proximidades. Pesquisadores também alertaram que interferências sonoras poderiam, em casos raros, afetar equipamentos sensíveis, o que torna importantes o monitoramento acústico e a proteção robusta no projeto e na operação.

O ambiente oceânico também pode aumentar a confiabilidade. As cápsulas são vedadas, livres de poeira e mantidas em temperatura e umidade constantes. Isso reduz a corrosão e o estresse mecânico, e testes anteriores em outros países registraram taxas de falha de hardware bem menores que as de data centers terrestres típicos. Condições estáveis ajudam equipamentos de distribuição de energia, armazenamento e interconexão a operar dentro de tolerâncias rigorosas, algo essencial para clusters de treinamento de IA que exigem redes de alto desempenho.

A manutenção também muda. Engenheiros não podem entrar em uma sala submersa para trocar um componente. O sistema precisa ser modular. Se um rack ou uma unidade de energia falhar, os operadores substituem uma cápsula inteira ou retiram um módulo vedado, levado à superfície durante uma janela de manutenção programada. O crescimento de organismos marinhos, a corrosão e as vedações determinarão os cronogramas de inspeção. Um projeto que permita retirada e reinstalação rápidas, com interfaces claras e peças padronizadas, será decisivo para transformar um conceito elegante em um serviço prático e resiliente.

Economia e escala

Os custos de capital são altos. Uma construção de várias centenas de milhões de dólares inclui compartimentos submarinos, obras marítimas, equipamentos especializados de energia e resfriamento e integração com um parque eólico offshore. Ainda assim, os custos operacionais podem ser atraentes se o PUE permanecer próximo de 1,15 e se a instalação receber energia diretamente de turbinas locais. A eletricidade é a maior despesa de um data center moderno. Um PUE mais baixo significa que uma parcela maior dessa energia vai para a computação, em vez de ser consumida por outras operações. Em cidades onde o solo e a água são escassos, também importam os custos evitados com terrenos, torres de resfriamento e direitos de uso da água.

As operações offshore têm custos adicionais próprios. Atrasos causados pelo clima aumentam os custos e a incerteza. Seguros, embarcações e equipes especializadas encarecem o projeto. Parte desses custos diminui com a experiência e a padronização. A cadeia de fornecimento de energia eólica offshore da China está madura, o que pode ajudar a reduzir custos e cumprir cronogramas. Se a instalação de Lingang se mostrar confiável e fácil de manter, ficará mais vantajoso construir capacidade adicional. Parcerias com grandes operadoras de rede e empresas de energia também ajudam a ocupar os racks com clientes pagantes e a alinhar o projeto ao planejamento da rede elétrica.

Comparação com iniciativas anteriores

Data centers submarinos não são uma ideia nova. Há uma década, o Projeto Natick, da Microsoft, testou uma cápsula de aço vedada na costa do Pacífico e, mais tarde, instalou uma unidade de 12 metros com 864 servidores na costa das ilhas Orkney. A empresa relatou taxas muito baixas de falha de hardware, provavelmente favorecidas pelo ambiente estável e pelo interior preenchido com nitrogênio. O programa de pesquisa foi encerrado em 2024, e a Microsoft afirmou que não comercializaria o conceito. A iniciativa de Xangai segue outra direção: está vinculada a um parque eólico offshore, busca um PUE mais baixo e faz parte de um plano mais amplo da cidade e do país para expandir a capacidade de computação.

Outras empresas e países estudam projetos submarinos ou resfriados pela água do mar. Startups propuseram pequenos módulos submarinos perto da costa, e grupos de pesquisa na Coreia do Sul, no Japão e em Singapura estudaram o resfriamento marinho e possíveis locais de instalação. Em terra, os operadores continuam buscando maior eficiência com resfriamento líquido por água morna, reaproveitamento de calor em redes de energia distrital e novas arquiteturas de chips que reduzam o consumo de energia. O modelo baseado no oceano precisará demonstrar que suas vantagens superam as das melhores alternativas terrestres, considerando todos os custos e riscos.

O que acompanhar agora

A fase de demonstração perto de Xangai fornecerá dados concretos sobre o PUE, a confiabilidade e os procedimentos de manutenção no mar. Auditorias independentes do balanço energético e do desempenho ambiental serão importantes para a confiança do público. Monitorar mudanças na temperatura da água perto dos pontos de descarga, acompanhar os níveis de ruído e divulgar observações sobre a vida marinha pode mostrar se instalações em grande escala são compatíveis com os ecossistemas locais. Os órgãos reguladores podem incluir essas divulgações nas licenças e em suas renovações.

Dois marcos definirão o rumo no curto prazo. O primeiro é a expansão de 2,3 megawatts para os 24 megawatts planejados, que testará se a instalação e a manutenção podem crescer sem dificuldades. O segundo é o avanço rumo à meta de 500 megawatts anunciada pelo desenvolvedor e seus parceiros. Isso exigiria uma área maior, mais turbinas e conexões mais robustas à rede elétrica. Também serão necessários projetos padronizados de cápsulas, procedimentos claros de manutenção e cadeias de fornecimento capazes de entregar módulos rapidamente. Se o modelo funcionar em Xangai, regiões costeiras semelhantes, com forte potencial eólico offshore e restrições de uso do solo, poderão adotá-lo.

Pontos principais

• A HiCloud ativou um data center no leito marinho, na costa de Xangai, começando com uma unidade de demonstração de 2,3 megawatts que deve chegar a 24 megawatts.
• Mais de 95% da eletricidade da instalação vem de energia eólica offshore, e a água do mar é usada para o resfriamento.
• Os operadores têm como meta um PUE de 1,15 ou menos, abaixo da diretriz nacional chinesa de 1,25 para novos data centers até o fim de 2025.
• Os projetistas estimam um consumo total de energia cerca de 22,8% menor que o de uma instalação terrestre comparável, com a energia usada no resfriamento reduzida para menos de 10% do consumo total.
• O projeto custa cerca de 226 milhões de dólares, e o conjunto inicial pode acomodar 198 racks de servidores em cápsulas resistentes à pressão.
• Testes anteriores na China instalaram cápsulas em Hainan a cerca de 35 metros de profundidade, cada uma com 400 a 500 servidores, conectadas à costa por cabos submarinos.
• Entre os benefícios estão a redução de mais de 90% da área ocupada e a ausência de consumo de água doce para o resfriamento.
• A HiCloud e seus parceiros anunciaram a ambição de construir um cluster submarino de 500 megawatts alimentado por energia eólica offshore.
• A fiscalização ambiental se concentrará na descarga de calor, no ruído e nos impactos dos cabos sobre a vida marinha, sobretudo em períodos quentes.
• Testes submarinos anteriores no exterior registraram baixas taxas de falha de hardware, mas operações em grande escala no mar ainda enfrentam desafios de manutenção, segurança e custos.