Las crecientes demandas energéticas de los centros de datos en la era de la IA se han convertido rápidamente en uno de los mayores quebraderos de cabeza para los ejecutivos del sector.

No solo los bastidores son cada vez más densos y consumen más energía que nunca, sino que además lo hacen en el contexto de una red energética que, en muchas partes del mundo, está abandonando los combustibles fósiles en favor de fuentes de energía más sostenibles.

Las energías renovables, por su naturaleza, son menos constantes que los combustibles fósiles a la hora de suministrar energía, por lo que los sistemas de almacenamiento de energía en baterías, más conocidos como BESS, se están instalando en muchos centros de datos nuevos. Estos sistemas recogen y almacenan energía en momentos de excedente, lo que permite redirigirla a un centro de datos -o devolverla a la red general- en momentos en que el viento baja o el sol no brilla.

Pero, aunque las ventajas de los BESS están bien establecidas, el tipo de batería que debe constituir el núcleo de estos sistemas sigue siendo objeto de debate. Las celdas basadas en la química de iones de litio dominan actualmente el mercado, pero para las instalaciones a gran escala pueden resultar problemáticas. Las baterías de iones de litio dañadas pueden provocar incendios o explosiones, mientras que las tensiones geopolíticas entre China y Estados Unidos dificultan la obtención de los materiales necesarios para fabricarlas.

En este contexto, las empresas y los investigadores están buscando otras químicas, y las baterías de flujo, un tipo de célula que no depende del litio, podrían resultar una fórmula ganadora si se superan los retos que plantea su adopción.

Todo debe fluir

Las baterías de flujo se diferencian de las pilas convencionales porque utilizan un electrolito líquido para almacenar energía, en lugar de un material sólido.

"Tienes dos depósitos, uno positivo y otro negativo, con el material de almacenamiento cargado disuelto en un líquido", explica Tom Sisto, CEO de XL Batteries, que fabrica baterías de flujo a escala de red. "Desde esos tanques se bombea a través de las celdas, y a medida que fluye sobre los electrodos, hace la carga y la descarga vuelve a los tanques"

Con una batería de flujo se puede aumentar el tamaño de los tanques de almacenamiento sin que aumente la energía, por lo que, en teoría, es una opción ideal para almacenar el exceso de energía. La tecnología existe desde hace años, pero los líquidos utilizados en el electrolito han sido tradicionalmente bastante problemáticos.

"El clásico es el vanadio, una tecnología muy madura que se ha escalado para su uso en red", explica Sisto. Estas baterías utilizan iones de vanadio como portador de carga, y Sisto lo explica: "El vanadio es caro y se encuentra en regiones geopolíticamente sensibles, como Rusia y China concretamente, y sólo se disuelve en ácido sulfúrico. Esto significa que la solución electrolítica de vanadio y ácido sulfúrico es muy cáustica y genera muchos costes de componentes en el dispositivo"

La solución de XL Batteries consiste en utilizar un compuesto orgánico disuelto en agua de pH neutro. Su tecnología se basa en investigaciones de la Universidad de Columbia (Nueva York), donde los cofundadores de la empresa descubrieron moléculas orgánicas estables tanto en estado de carga como de descarga, lo que las hace idóneas para incorporarlas a una batería.

Los vendedores de baterías de flujo afirman que ofrecen ventajas significativas sobre las de iones de litio para los operadores de centros de datos que deseen instalar un BESS, la principal de las cuales es que la probabilidad de que las celdas basadas en agua se incendien es, por razones obvias, bastante remota.

"El aspecto de la seguridad es muy importante para la gente de los centros de datos", afirma Giovanni Damato, presidente de la división estadounidense de CMBlu Energy, que fabrica lo que denomina una batería orgánica SolidFlow, que utiliza un electrolito a base de agua. "Creo que a todo el mundo le preocupa que sus baterías no sufran desbocamientos térmicos en las comunidades donde están ubicados sus centros de datos. Nuestra tecnología no tiene ese riesgo"

La fuga térmica puede producirse cuando una batería de iones de litio envejece o se daña, y hace que la temperatura de la batería aumente rápidamente, con el consiguiente riesgo de incendios o explosiones.

Aparte de la seguridad, las baterías de flujo también podrían ser más rentables y eficientes que las de iones de litio para el almacenamiento de larga duración, que el Departamento de Energía estadounidense clasifica como de diez horas o más. "En la gama de almacenamiento de ocho a diez horas, nuestros precios son comparables a los del ión-litio en este momento a bajo volumen", afirma Damato. a medida que vayamos creciendo y podamos comprar materiales a granel, los precios bajarán".

"La otra ventaja para el tipo de cargas que requieren los centros de datos es que podemos realizar muchos ciclos. Nuestras baterías no se degradan con los ciclos, como ocurre con las de iones de litio. Se trata más bien de una degradación constante según el calendario de vida útil, por lo que la vida útil es de 10 a 15 años antes de tener que renovar la batería."

Amortiguadores

Con tantas ventajas potenciales, no es de extrañar que los operadores de centros de datos estén considerando las baterías de flujo líquido como parte de sus soluciones energéticas.

XL Batteries ha acordado una asociación con Prometheus Hyperscale, que permitirá instalar baterías en los centros de datos de la empresa en varias fases. En la fase inicial, XL suministrará e instalará una batería de flujo orgánico autónoma de 333 kW a escala de demostración en un centro de Prometheus no revelado en 2027. A continuación, Prometheus tiene previsto adquirir un sistema a escala comercial de 12,5 MW/125 MWh en 2028, al que seguirá otro sistema idéntico en 2029.

nos adaptamos a muchos casos de uso, pero en el caso concreto de Prometheus, se utilizará como "amortiguador" de las grandes oscilaciones de la potencia de cálculo", explica Sisto, en referencia a la enorme variación del consumo energético de las GPU, sobre la que DCD informó en abril. "Así, cuando suban y bajen la potencia muy rápidamente, nosotros estaremos ahí como amortiguadores"

Sisto cree que la tecnología será útil no sólo para almacenar energía procedente de fuentes intermitentes como las renovables, sino también para tecnologías de generación de energía "plana" como los pequeños reactores nucleares modulares, que se espera que se implanten en los centros de datos en las próximas décadas.

"La generación de energía nuclear no se cambia rápidamente", afirma. "Así que el almacenamiento te permite igualar la variabilidad de la demanda con una línea plana de generación"

La tecnología de CMBlu se está desplegando en un centro de datos de DataHall en Saale (Alemania), que entrará en funcionamiento en 2027/28. Inicialmente contará con una batería de 4 MW, con el objetivo de ampliarla a 50 MW.

"Tenemos algunos clientes en Europa con los que estamos trabajando porque se enfrentan a limitaciones locales específicas en torno al suministro eléctrico y los precios, y quieren una batería in situ", explica Damato.

Desafíos futuros

Aunque las baterías de flujo son muy prometedoras, la tecnología sigue planteando problemas de escalabilidad.

El año pasado, el proveedor australiano Redflow Batteries se declaró en suspensión de pagos al no conseguir inversión para su batería de flujo, que utilizaba un electrolito líquido combinado con bromuro de zinc en lo que Redflow consideraba una solución respetuosa con el medio ambiente.

A pesar de haber recibido varias subvenciones públicas y de haber conseguido un contrato para suministrar 15,4 MWh de baterías a una microrred de California, la empresa declaró que "no había podido atraer el capital necesario" para seguir adelante, y los administradores no lograron encontrar un comprador, lo que demuestra cierta reticencia de los inversores ante el potencial de las baterías.

A pesar de que el ión-litio es una tecnología tan probada, Damato admite que las baterías de flujo todavía tienen un largo camino por recorrer antes de que se utilicen ampliamente en centros de datos y más allá.

"El ión-litio ha tardado 60 años en llegar a donde está hoy", afirma. "Nos estamos acercando a un despliegue comercial completo [de las baterías de flujo], pero va a hacer falta mucho capital paciente para que las cosas sigan avanzando. Estamos en ese valle entre lo precomercial y lo comercial, y la aceleración es nuestro principal reto ahora mismo"

Sisto, de XL Batteries, confía en que las baterías de flujo tengan un papel que desempeñar, junto con otras tecnologías de almacenamiento, en la transición energética de los centros de datos. "El mercado mundial de la energía es uno de los mayores que existen", afirma. "Las cifras de las que hablamos son tan astronómicas que resultan casi incomprensibles.

"Si vamos a modernizar la que es la máquina más compleja del mundo, creo que hará falta todo el mundo, y tengo la esperanza de que la industria y los mercados avancen juntos hacia una nueva era de generación, almacenamiento y consumo de energía"

Este artículo apareció por primera vez en el suplemento Critical Power de la DCD. Regístrese aquí para leer el suplemento gratuitamente.