Por Rob Thornton, presidente y director ejecutivo de la Asociación Internacional de Energía de Distrito (IDEA)
Los centros de datos son el motor de nuestra economía de innovación: impulsan la infraestructura de nube en la que confiamos todos los días y serán fundamentales para nuestras necesidades informáticas durante muchos años, ya que brindan soporte crítico para la nube y las tecnologías emergentes, incluida la IA generativa.
Esas tecnologías también requieren enormes cantidades de energía, gran parte de la cual se emplea para enfriar los servidores, procesadores y otros equipos. Según una investigación reciente, alrededor del 40 por ciento del uso total de energía de un centro de datos se destina a refrigeración. El exceso de calor se libera a la atmósfera a través de torres de enfriamiento o condensadores evaporativos, literalmente desperdiciando calor. En un centro de datos de 100.000 metros cuadrados con 12.000 racks, los costos anuales de refrigeración podrían oscilar entre 5 y 10 millones de dólares al año, dependiendo de la ubicación y las tecnologías.
Sin embargo, como señala el Departamento de Energía, existen oportunidades de ahorro tanto de energía como de costos en los centros de datos. El camino para lograr ese objetivo puede ayudar al planeta y contribuir a los esfuerzos de las organizaciones para alcanzar objetivos netos cero, así como mejorar la rentabilidad, al convertir el costo del "excedente de calor" rechazado en un subproducto útil como "insumo" a un sistema de energía de distrito.
Un sistema de energía de distrito normalmente utiliza una planta central para recuperar, producir y suministrar calefacción y refrigeración a través de una red de tuberías subterráneas a un conjunto de edificios para formar un "distrito de energía". El distrito puede ser el área comercial del centro de una ciudad, un campus universitario, un grupo de investigación corporativa, una base militar o un aeropuerto. Algunos distritos energéticos pueden incluir más de 200 edificios.
Con un sistema de energía urbana, un gran porcentaje del calor excedente puede recuperarse mediante intercambiadores de calor y transferirse como energía térmica útil para dar servicio a los clientes. Esencialmente, este proceso es similar a encontrar piezas de un rompecabezas donde las dos partes encajan perfectamente: los centros de datos generan calor que no necesitan o no quieren, y los operadores de sistemas de energía urbana necesitan volúmenes significativos de calor para calefacción de espacios, agua caliente sanitaria y cargas de proceso para edificios de clientes conectados.
Si bien la recuperación del calor residual de los centros de datos se emplea ampliamente en todo el norte de Europa, particularmente en países como Finlandia, Suecia y Dinamarca, en Estados Unidos el uso de esta tecnología aún no es tan común. Sin embargo, está empezando a cobrar fuerza. Una razón importante de estas diferencias regionales está en la naturaleza del vapor mismo.
En gran parte del mundo, incluida Escandinavia, los sistemas térmicos distritales se basan en agua caliente. Sin embargo, en Estados Unidos, la mayoría de los sistemas de calefacción existentes distribuyen vapor a los clientes.
En otras palabras, el calor recuperado de un centro de datos a menudo se integra fácilmente en un sistema de agua caliente, aunque como calor de baja calidad puede requerir un aporte de calor adicional para "recargar" el agua calentada con una bomba de calor o una caldera para alcanzar temperaturas de suministro adecuadas para los requisitos de la red del distrito.
El calor del centro de datos también puede servir como calor de primera etapa para sistemas de vapor de distrito, precalentando el agua de reposición de la caldera antes de que se convierta completamente en vapor. Otras consideraciones para la recuperación de calor del centro de datos incluyen los costos de proximidad e interconexión, la calidad y el mantenimiento del agua y las funciones de medición y facturación.
Si bien existen obstáculos para la implementación, la recuperación de calor de los centros de datos en Estados Unidos y Canadá está ganando terreno. Puede resultar ventajoso incorporar la recuperación del calor residual al inicio de la fase de planificación y desarrollo de nuevos sistemas o proyectos de ampliación. California ha exigido la recuperación del calor residual para los centros de datos como parte de sus Estándares de eficiencia energética de edificios de 2022, conocidos como Título 24.
La innovación en este espacio está surgiendo del sector privado. Grandes corporaciones están empleando estas estrategias en Estados Unidos, incluida Amazon, uno de los mayores operadores de centros de datos del mundo y uno de los pioneros de la computación en la nube. En 2017, Amazon desarrolló un sistema de recuperación de calor en su sede corporativa en Seattle, como parte de la estrategia más amplia de la compañía para cumplir sus objetivos de emisiones netas cero.
El edificio de Amazon en el centro de Seattle alberga una planta central que da servicio a un sistema de distrito y está ubicado frente a un centro de datos. El centro de datos de Amazon proporciona hasta 5 MW de exceso de calor para abastecer el sistema de energía del distrito de Amazon, satisfaciendo las necesidades anuales de calefacción de espacios y agua caliente para aproximadamente 1'5 millones de metros cuadrados de espacio.
El uso de calor recuperado de los centros de datos en un sistema de energía distrital proporciona una fuente de energía confiable y rentable que puede beneficiar tanto al operador del centro de datos como a los propietarios de edificios cercanos.
Si bien los sistemas de energía de distrito han sido parte del panorama energético durante más de 140 años, la conexión a fuentes renovables como la recuperación de calor residual demuestra cómo los sistemas de energía de distrito también pueden desempeñar un papel fundamental en la transición energética hacia un futuro descarbonizado y neto cero.