En todo el mundo, los centros de datos a menudo descubren que no pueden acceder a la red eléctrica que necesitan. ¿Cómo se construye un centro de datos en esas circunstancias?
En los últimos años, Singapur, Ámsterdam y el área de Dublín en Irlanda han instituido prohibiciones parciales o totales sobre nuevos proyectos de centros de datos. Esto se debe en parte al temor de que el desarrollo incontrolado de centros de datos pueda consumir cantidades excesivas de energía, o de que los operadores compren tanta energía renovable que no quede suficiente para que el país descarbonice sectores como la calefacción y el transporte.
En Irlanda, los centros de datos utilizan alrededor del 10 por ciento de la electricidad disponible y compran preferentemente energía renovable. En 2022, la Comisión de Regulación de Servicios Públicos (CRU) de Irlanda anunció que debe haber límites a la construcción de centros de datos hasta 2028, o el país no podría construir capacidad renovable lo suficientemente rápido para satisfacer otras necesidades, incluido el compromiso de descarbonizar la red para que el 80 por ciento de la electricidad del país debe provenir de fuentes renovables para 2030.
En Singapur, los centros de datos utilizan el siete por ciento de la capacidad disponible y potencialmente descarrilan las ambiciones de descarbonización porque el 94 por ciento de la red del país funciona con combustibles fósiles.
Incluso fuera de estas áreas, es probable que las demandas de energía de los centros de datos excedan la capacidad de los proveedores de la red para suministrar energía cuando sea necesaria. En Virginia, Dominion Power sorprendió a la industria al decir que no podía satisfacer las demandas de energía del centro de datos más grande del mundo, lo que retrasó los proyectos durante años.
Mientras tanto, en el oeste de Londres se informó que los nuevos proyectos de viviendas podrían prohibirse hasta 2035, porque los centros de datos habían acaparado todas las conexiones disponibles.
Oferta y demanda
"Hay una demanda de energía cada vez mayor debido a la llegada de la inteligencia artificial y el aprendizaje automático", dijo Jeff Gyzen, líder de instalaciones de misión crítica en la firma estadounidense de arquitectura e ingeniería Arcadis, en un panel de DCD este año.
“En este momento, en algunos de los puntos críticos, se pueden esperar de tres a cinco años antes de que se pueda entregar energía a un sitio. Ese es un gran problema, porque los centros de datos no pueden esperar ese plazo. Además, el coste de la energía también está aumentando, por lo que obtenemos unos costes superiores a 24 céntimos por kilovatio hora”.
Es un problema de la cadena de suministro, dice Bob Salter, consultor energético y profesor de la Universidad Estatal de Sonoma en California: "La oferta y la demanda están fuera de control".
El estado natal de Salter, California, ha estado apuntando a la eficiencia energética desde que introdujo el código energético “Título 24”, en respuesta a la crisis energética de la década de 1970. En cierto modo, eso ha funcionado demasiado bien, dice.
“Se adoptó el enfoque del Título 24 y dejamos de construir centrales eléctricas. La capacidad de generación de California hoy es menor que hace 20 años, y la capacidad de generación de Estados Unidos es estable, con el carbón y la energía nuclear siendo reemplazados por energías renovables”.
Se espera que la demanda mundial de energía eléctrica crezca un enorme 50 por ciento en los próximos 20 años, a medida que la calefacción y el transporte se descarbonicen, al pasar de los combustibles fósiles a la electricidad verde.
"Se espera que los centros de datos crezcan del tres por ciento al cuatro por ciento de la demanda total de energía mundial en ese período", dice Salter, "y cosas como la electrificación de vehículos están aumentando la competencia por la energía eléctrica".
El problema, afirma, es claro: “Un centro de datos tiene un ciclo de construcción de uno a dos años y la disponibilidad de energía eléctrica es de tres años o ninguna”.
El problema de la distribución
Los centros de datos tienden a exigir altas concentraciones de energía, en algunos lugares como el norte de Virginia, donde es físicamente difícil conectar las líneas de transmisión, por lo que hay un problema de distribución además de un problema de suministro.
"La distribución es un verdadero problema en estos momentos debido a la degradación de la infraestructura eléctrica", afirma Gyzen. “No podemos llevarlo a donde se necesita porque lleva tiempo construir esa red de distribución. Esas líneas de transmisión y las líneas existentes necesitan reparación, especialmente en la costa este, donde esa infraestructura es mucho más antigua y, por lo tanto, esencialmente equivale a una red poco confiable”.
La red poco confiable es más que un inconveniente. Significa que los centros de datos todavía necesitan UPS, baterías y generadores de respaldo, lo que agrava el problema de emisiones de las instalaciones.
Los generadores necesitan pruebas periódicas, pero lo más preocupante es que si los cortes prolongados se vuelven normales (California ha advertido sobre cortes de energía de 96 horas), entonces los centros de datos que utilizan su propio combustible fósil se normalizarán.
Agáchate y cúbrete
California obtiene ahora entre el 17 y el 20 por ciento de su electricidad de fuentes renovables, pero podría obtener más de los parques solares y eólicos existentes.
Producen energía en una “curva pato” en diferentes momentos del día que no coincide con la curva de demanda. Esto significa que hay un cinco por ciento adicional de sus necesidades de energía que California podría obtener de energías renovables, pero es rechazado o “restringido” porque no hay demanda.
"Tenemos un problema que reduce la capacidad utilizable", dice Salter. “Y estamos construyendo plantas solares muy grandes a escala de red, por lo que el número de restricciones aumentará.
“Los sistemas de respaldo tradicionales realmente no resuelven el problema en absoluto. Y la política pública no necesariamente ha evolucionado de una manera que nos ayude a resolver nuestros problemas”.
La reducción del cinco por ciento sugiere una ecuación simple. Está alrededor del nivel de energía total que necesitan los centros de datos. Si esa potencia pudiera almacenarse, ¿podría ser esa la respuesta?
Gyzen ha trabajado con sistemas de almacenamiento de energía en baterías (BESS), instalando un sistema de capacidad de 400 MWh en Long Beach, California. Estos pueden reducir los picos del desajuste entre oferta y demanda.
“Básicamente, ayudó a reducir los picos para la empresa de servicios públicos”, dice: “Permitió a la empresa de servicios públicos AES desconectar dos de sus generadores. Este tipo de tecnología está comenzando a extenderse por todo Estados Unidos para ayudar a utilizar esas fuentes de energía renovables”.
Gyzen dice que la reducción de energía es "una gota en el océano" para abordar todo el problema (no sólo las necesidades de los centros de datos): "Todo ayuda, tiene que haber otras soluciones y necesitamos un enfoque múltiple para resolver el problema de escasez de energía”.
Salter dice que la industria de los centros de datos debería asumir un papel para ayudar a dar forma a las políticas públicas, fomentando la apertura a todas las opciones energéticas que la industria tiene para ofrecer.
Dadas las cuestiones de suministro y distribución, el sector también necesita comenzar a proporcionar su propia energía, preferiblemente in situ.
La energía local actúa como respaldo para problemas en la red. Una microrred en el sitio también puede potencialmente liberar a la instalación de la responsabilidad de la empresa de servicios públicos local, reduciendo la demanda en momentos clave.
Y, por último, contar con generación de energía local puede proporcionar un apoyo activo, con baterías u otras fuentes de energía suministrando energía a la red cuando sea necesario.
Otras herramientas en el cinturón
Cualquier energía in situ tendrá que encajar en las estrategias de descarbonización. Además de BESS, existen otras tecnologías que pueden desempeñar este papel en los centros de datos. Ninguno de ellos es perfecto.
“Tenemos muchas herramientas potenciales en la caja de herramientas y existen hojas de ruta para todas ellas. Algunas de ellas son a más largo plazo, otras a más corto plazo y las vamos a necesitar todas. Necesitamos mirar al futuro inmediato y al futuro de dentro de 10 y 20 años”.
“Si hubiéramos hecho eso hace 10 años, ahora estaríamos en un lugar diferente”, afirma Salter.
Renovables
La energía solar y los parques eólicos son una respuesta obvia, y los grandes actores están financiando activamente nueva capacidad en la red a través de acuerdos de compra de energía. Esa capacidad es remota y no aborda la cuestión de la energía confiable en el sitio, y existen problemas al considerar las energías renovables convencionales para esta función.
“La superficie necesaria para producir 200 MW es enorme”, afirma Salter. No se equivoca. El Laboratorio Nacional de Energía Renovable de EE.UU. calcula entre 2,5 y 4 hectáreas por MW, una cifra muy variable, dada la cambiante disponibilidad de energía solar. Una granja solar de 200 MW cubriría un par de kilómetros cuadrados.
"Construimos centros de datos multiinquilino cerca de áreas metropolitanas para reducir la latencia". En cierto modo se queda corto: “Y es difícil instalar parques solares y eólicos en esas zonas. No puedes hacerlo”.
Es posible ajustar la ubicación de los centros de datos, acercándolos a las líneas de transmisión o mejorando la tecnología de comunicaciones para mitigar la latencia.
"Esa es una de las soluciones que tenemos en la caja de herramientas", afirma.
Hidrógeno
El hidrógeno es una posibilidad, ya sea quemado en turbinas o consumido en pilas de combustible. Ha habido propuestas para sitios impulsados por hidrógeno, incluido un campus de 1 GW propuesto por Fidelis New Energy en Virginia Occidental.
El Mountaineer GigaSystem funcionaría con pilas de combustible, utilizando hidrógeno creado en una instalación de electrólisis in situ.
Aparte de megaproyectos como este, la infraestructura para suministrar hidrógeno aún se está desarrollando.
Salter no cree que esto suceda pronto: "A largo plazo, para alcanzar los objetivos de sostenibilidad, probablemente tendremos que hacer algunos cambios hacia el hidrógeno, pero ciertamente no será en un futuro inmediato".
Nuclear
De la misma manera, la energía nuclear es una perspectiva liderada por pioneros remotos. Green Energy Partners (GEP) planea utilizar uno de los primeros pequeños reactores modulares (SMR) comerciales en los EE.UU. para alimentar un campus de hasta 30 centros de datos junto a la antigua planta de energía nuclear de Surry en el suroeste de Virginia.
Este plan tardará mucho en concretarse. Los primeros centros que se instalarán tomarán energía de la red nuclear existente, mientras GEP trabaja en un acuerdo con uno de los varios actores emergentes que ofrecen SMR, que se supone que son más prácticos que los antiguos reactores gigantes.
Una vez que esté en funcionamiento, GEP dice que producirá energía más que suficiente y compartirá parte del excedente en forma de hidrógeno verde.
Pero las plantas de energía nuclear son notoriamente lentas a la hora de autorizar y construir. Incluso las SMR más pequeñas enfrentarán obstáculos, ya que aún no han pasado por ningún proceso de obtención de permisos.
"La energía nuclear llevará años", afirma. "Desarrollamos medios para abordar los problemas de los residuos hace 30 años, pero hay un largo plazo para cualquier camino hacia la solución nuclear a nuestros problemas".
Cualquiera que sea la fuente de energía que utilicen, los centros de datos se relajarán cada vez más, afirma Gyzen: “Ha habido un movimiento para aislarse de la red, hasta que las empresas de servicios públicos puedan cubrir toda esta demanda. Si lo hace bien, en realidad es extremadamente beneficioso para el medio ambiente con el potencial de generar cero emisiones netas.
“Francamente, incluso si no hubiera habido ningún retraso en obtener la energía en este momento, es en realidad una mejor solución. Es una solución más ecológica. Y es una solución más económica, porque ahorra costes de energía. Simplemente no veo por qué podríamos no hacerlo”.