ThermaTwin AI - Digital twin e inteligência artificial aplicados à gestão térmica inteligente e recuperação de calor em data centers
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FOTO DESIGNERPOINT/ PIXABAY
Laura Luz, Bianca Conceição, Estudantes da Licenciatura em Engenharia Eletrotécnica
ISEL Projeto desenvolvido no âmbito do Accelerate NextGen 2026
O crescimento exponencial da inteligência artificial e dos serviços digitais intensificou o consumo energético dos data centers, tornando a gestão térmica um desafio crítico de sustentabilidade. Este artigo apresenta o ThermaTwin AI, uma solução inovadora que integra digital twins (Solid Edge 2026), simulação CFD (Simcenter FloEFD) e algoritmos inteligentes de decisão para otimizar o arrefecimento e a valorização térmica destas infraestruturas. Através da simulação de quatro cenários operacionais controlados pela temperatura de exaustão, o sistema demonstra capacidade para canalizar dinamicamente o fluxo de ar e elevar o calor recuperado a aproximadamente 52 °C – valor ideal para aquecimento urbano e processos industriais – garantindo a segurança absoluta dos equipamentos. O projeto prova que é possível transformar o calor residual num recurso económico ativo, conciliando eficiência energética, redução de custos e economia circular.
Introdução
Num país como Portugal, cada vez mais fustigado por ondas de calor prolongadas e pelo agravamento das alterações climáticas, as infraestruturas de refrigeração enfrentam um stress sem precedentes. Paralelamente, a transformação digital e a adoção massiva de inteligência artificial exigem uma capacidade computacional extrema, criando um paradoxo energético crítico. Atualmente, estima-se que entre 30 % a 40 % da energia elétrica consumida num data center seja utilizada exclusivamente para remover o calor produzido pelos servidores (efeito de Joule).
Tradicionalmente, a estratégia dominante consiste na simples dissipação deste calor para o ambiente exterior, o que penaliza severamente o indicador de eficiência Power Usage Effectiveness (PUE) e agrava o efeito de ilha de calor urbana. Contudo, a urgência da descarbonização e da transição energética obriga a uma mudança de paradigma. Diversos estudos indicam que, se o calor residual for extraído a temperaturas superiores a 50 °C, permite alimentar diretamente sistemas de aquecimento urbano (district heating), processos industriais ou estufas agrícolas. Num ecossistema tecnológico e industrial como o hub de Sines, por exemplo, esta premissa deixa de ser uma mera teoria para se tornar numa oportunidade económica e de economia circular.
A concretização desta simbiose industrial depende, porém, da capacidade de monitorar o comportamento térmico da infraestrutura e decidir, em tempo real, qual a melhor estratégia de operação. É neste contexto que emergem os digital twins (gémeos digitais).
Para dar resposta a este desafio técnico, foi desenvolvido o ThermaTwin AI no âmbito do desafio Accelerate NextGen 2026. Este sistema inteligente de gestão térmica combina modelação tridimensional, simulação multifásica (CFD) e algoritmos de decisão autónoma. Através da monitorização contínua da temperatura do ar de exaustão, a solução atua como um sistema de apoio à decisão, permitindo alternar automaticamente entre diferentes modos de funcionamento.
O objetivo do ThermaTwin AI é demonstrar que o calor residual pode deixar de ser um subproduto inevitável e um centro de custo (OPEX) nos sistemas de climatização, passando a constituir um recurso energético valorizável. Ao antecipar situações críticas, o sistema otimiza continuamente o equilíbrio entre a eficiência energética, a proteção absoluta dos equipamentos e a recuperação térmica, posicionando os data centers como agentes ativos no combate às alterações climáticas.
Figura 1 Modelo tridimensional desenvolvido em Solid Edge 2026, representando a configuração geométrica simplificada do data center.
METODOLOGIA
Desenvolvimento do gémeo digital
O desenvolvimento do gémeo digital iniciou-se com a construção de um modelo tridimensional representativo de uma sala técnica simplificada de data center. A modelação geométrica foi realizada em Solid Edge 2026, recorrendo a uma representação simplificada da infraestrutura física. O modelo inclui quatro quadros elétricos de potência instalados em racks, organizados de forma a reproduzir um corredor térmico semelhante ao existente em instalações reais.
Optou-se por uma simplificação geométrica dos componentes internos dos racks, representando cada unidade como
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