Cómo las microrredes impulsan el auge de los centros de datos

Vista aérea de un gran centro de datos. Imagen: Adobe Stock

Este hecho ha llevado al rápido crecimiento de los centros de datos, los más grandes de los cuales pueden cubrir cientos de miles de metros cuadrados con potencia informática, unidades de almacenamiento y hardware de red.

Un centro de datos a gran escala puede consumir cientos de megavatios (MW) de energía al día. Esto suele ser más energía de la que puede proporcionar una red local.

El resultado podría ser un tiempo de inactividad, pero eso es tremendamente caro: un estudio reciente estima que el costo promedio es más de US$ 14.000 por minuto.

Para mitigar el riesgo, un número cada vez mayor de empresas están instalando microrredes, fuentes de energía que pueden mantener el flujo de datos.

Energía ininterrumpida

Frank Moyer es director de ventas globales del proveedor de soluciones energéticas ANA Inc. Gran parte de su tiempo lo dedica a hablar con las empresas de datos más grandes del mundo sobre sus necesidades energéticas, que involucran cada vez más a las microrredes.

Moyer describe una microrred como un sistema coordinado de múltiples fuentes de energía, como energía solar, baterías, suministros de servicios públicos y generadores diésel, que trabajan juntos para brindar una salida confiable las 24 horas.

Al integrar múltiples fuentes, el sistema puede compensar instantáneamente si un flujo de energía disminuye o falla.

Moyer explica que existen distintos modelos de microrredes, que pueden ser temporales o permanentes.

Vista del paquete de baterías, que muestra la bandeja y el contenedor para baterías LTO (óxido de titanio y litio)

Las microrredes híbridas temporales se utilizan comúnmente para abastecer obras de construcción cuando la compañía eléctrica no puede suministrar suficiente electricidad para satisfacer la demanda. En estas situaciones, se utilizan generadores diésel, baterías y, a veces, energía solar para cubrir la demanda hasta que la conexión permanente a la red esté lista.

Las microrredes permanentes permanecen en el sitio a largo plazo y operan a una escala mucho mayor. Estos sistemas pueden variar desde unas pocas docenas de megavatios hasta varios cientos, y los campus de centros de datos más grandes están evolucionando hacia clústeres de gigavatios. Incluso durante la construcción, un sitio puede necesitar entre 50 y 100 megavatios, y esa demanda aumenta drásticamente una vez que la instalación entra en funcionamiento.

Mantenlo seguro, mantenlo verde

Moyer señala que muchos operadores de centros de datos siguen utilizando microrredes in situ incluso cuando la red eléctrica está disponible, ya que proporcionan mayor resiliencia y ayudan a cumplir con los estrictos objetivos de sostenibilidad. El impulso hacia los sistemas híbridos proviene principalmente de los usuarios finales que buscan menores emisiones, mayor ahorro de combustible y un rendimiento fiable.

En las aplicaciones adecuadas, las microrredes híbridas pueden reducir drásticamente el uso de diésel, generando a menudo ahorros de entre el 70 y el 80 % en cargas variables o temporales.

Como la microrred híbrida utiliza baterías, la salida limpia e ininterrumpida de las baterías es crucial, ya que incluso interrupciones breves pueden dañar los servidores o poner en riesgo la pérdida de datos.

En materia de seguridad, Moyer señala que los generadores tienen una mayor probabilidad de sufrir eventos térmicos que las baterías con química avanzada como LTO, que ofrecen una estabilidad térmica superior.

Así que, para los propietarios, las tres prioridades son seguridad, ahorro y fiabilidad.

Las últimas iteraciones del diseño de microrredes toman mucho de otros sectores de misión crítica, como bases militares, hospitales e incluso operaciones de transmisión en vivo como el Super Bowl o la Copa Mundial de la FIFA, donde la pérdida de energía simplemente no es una opción.

Esos mismos principios de redundancia y confiabilidad ahora sustentan las microrredes de los centros de datos modernos.

Las empresas de alquiler también juegan un papel clave en este ecosistema.

Frank Moyer, Director de Ventas Globales de ANA Inc.

Moyer señala que las grandes empresas tecnológicas a menudo prefieren no poseer generadores o activos de almacenamiento de energía y, en cambio, confiar en contratistas generales y proveedores de alquiler para suministrar y mantener el equipo necesario.

La demanda ha crecido rápidamente y las empresas de alquiler están invirtiendo cada vez más en sistemas de baterías a medida que los usuarios finales solicitan opciones más sostenibles y resistentes.

Microevolución

Y la tecnología de las baterías evoluciona rápidamente. Hace apenas cinco años, los sistemas de almacenamiento de energía utilizaban principalmente baterías de plomo-ácido, que eran pesadas, ineficientes y peligrosas.

Luego llegaron las baterías de fosfato de iones de litio (LFP), popularizadas por Tesla.

La industria está adoptando ahora el óxido de litio y titanio (LTO), una composición química sin riesgo de fugas térmicas y con un sólido perfil de seguridad. ANA es una de las pocas empresas que implementa LTO en sistemas móviles y permanentes.

Moyer compara el cambio de las químicas tradicionales a LTO con el salto tecnológico de los primeros teléfonos inteligentes a los modelos modernos, describiéndolo como un claro avance de próxima generación.

Otras tecnologías de rápida evolución en las microrredes incluyen la telemetría y el control remoto, que se han convertido en componentes esenciales de los sistemas modernos.

El controlador se ha convertido en el diferenciador clave entre los sistemas de almacenamiento de energía, actuando como la capa de inteligencia que gestiona la telemetría, el mantenimiento predictivo, la programación y los informes.

La telemetría permite la detección de fallas, estrategias de carga optimizadas y la generación de datos verificados de CO2 y ahorro de combustible.

Para las empresas de alquiler y los contratistas, este nivel de prueba operativa se ha convertido en un factor clave para ganar proyectos importantes.

Potencia compacta

Moyer señala que la IA también influirá en las operaciones de las microrredes al optimizar los ciclos de carga y descarga, pronosticar la demanda y automatizar aún más el rendimiento del sistema.

Añade que las aplicaciones actuales representan solo las primeras etapas de lo que las microrredes habilitadas con IA eventualmente soportarán. Moyer también cree que los avances en ingeniería transformarán el diseño físico de las microrredes.

Los módulos de batería ayudan a eliminar la redundancia de energía innecesaria en un sistema de microrred

De cara al futuro, preveo avances en ingeniería que impulsarán la reducción de la huella ambiental y una mayor densidad de las microrredes. Por ejemplo, comprimiremos lo que ahora cabe en un contenedor de 12 metros en uno de unos 6 metros, y apilaremos los sistemas verticalmente para ahorrar espacio en los campus de los centros de datos.

Independientemente de los avances que se realicen, Moyer cree que actualmente solo las microrredes pueden satisfacer las demandas de la implementación de los centros de datos.

“Hoy en día, todos los proyectos importantes de centros de datos dependen de microrredes”, afirma, “sobre todo en regiones como el norte de Virginia, por donde pasa el 80% del tráfico de datos del mundo.

“Simplemente no se pueden operar estos sitios sin sistemas híbridos que combinen energía de la red, del generador y de la batería.

Suministro de próxima generación

A escala mundial, el crecimiento es impresionante, pero en EE. UU. el mercado de centros de datos simplemente ha explotado.

Señala que se prevé que el mercado de centros de datos de Estados Unidos, valorado en aproximadamente 18.000 millones de dólares en 2024, alcance los 30.000 millones de dólares en 2027, y añade que Europa está siguiendo una tendencia similar, aunque los sitios europeos tienden a ser más pequeños e integrar mayores niveles de energía eólica.

Moyer afirma que la energía nuclear vuelve a estar en el punto de mira, ya que los operadores buscan nuevas maneras de satisfacer las enormes demandas energéticas de la IA. Los pequeños reactores modulares y los microrreactores están recibiendo mucha atención, pero aún faltan algunos años para que se utilicen a gran escala.

Moyer también anticipa que los activos nucleares podrían eventualmente complementar las microrredes, con sistemas híbridos que ayudarían a equilibrar y apoyar la generación nuclear. La energía solar es valiosa, pero actualmente no es lo suficientemente eficiente para la mayoría de las microrredes temporales.

Dicho esto, durante los próximos cinco a diez años, los sistemas híbridos de diésel y batería seguirán siendo los reyes hasta que las turbinas y los pequeños reactores modulares se vuelvan más viables comercialmente.

Cualquier opción energética elegida tiene un costo. Las últimas estimaciones sitúan el costo promedio de instalar un sistema de baterías entre $1,000 y $1,500 por kWh en gastos de capital instalados para productos químicos de alta seguridad como LTO y LFP.

Es más, para un sitio grande, podría requerirse un sistema multimillonario.

Sin embargo, actualmente el mercado de centros de datos está en auge y estos costos se absorben fácilmente en la búsqueda de energía ininterrumpida.

Y si bien puede haber incertidumbre sobre las futuras fuentes de energía, una pausa en la expansión de los centros de datos actualmente no es una opción.

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Este artículo fue producido por KHL Content Studio, en colaboración con expertos de ANA Inc.

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Todas las imágenes son cortesía de ANA Inc.

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