La evolución de los data centers

Los centros de datos son necesarios e indispensables. Su alto consumo de electricidad y las tendencias verdes han propiciado la integración de otras alternativas de generación de energía, como la eólica y la solar. Hoy por hoy, esto marca una tendencia para las compañías que resguardan la valiosa información de millones de usuarios a nivel global

Por Benjamín Alonso

De acuerdo con el reporte Clicking Clean, elaborado por Greenpeace, la fabricación y alimentación de todos los dispositivos y centros de datos que mantienen al mundo digital en línea exige una enorme cantidad de energía. El documento señala que “la huella energética del sector de las Tecnologías de la Información (TI) consume aproximadamente el siete por ciento de la electricidad mundial y se pronostica que esa estadística aumentará aún más, ya que las actuales proyecciones anticipan un triple aumento en el tráfico global de internet para 2020”.

Por esto, la industria vive una transición en la forma de mantener la infraestructura digital. Desde 2009, Greenpeace emprendió una evaluación comparativa acerca de la eficiencia energética del sector TI, exhortando a las empresas a comprometerse con el uso de energías renovables. A esta estrategia, en 2013, se sumaron los líderes de plataformas pioneras en el tema, como Facebook, Apple y Google.

La meta es impulsar la utilización de fuentes limpias para proveer de energía a la industria digital. Tanto el recurso eólico como el solar pueden y deben emplearse para garantizar el funcionamiento continuo de los centros de datos. De ahí que se hayan construido en áreas cercanas a estos parques, a fin de dotarlos de energía.

Considerado uno de los más eficientes de la industria, el centro de datos de Facebook, en Prineville, Oregon, utiliza paneles solares para generar energía eléctrica

Fuentes alternativas
Aunque en el pasado la solar fotovoltaica era una tecnología bastante cara, su costo ha disminuido entre 60 y 80 por ciento en el último lustro. De igual forma, la eficiencia de las celdas solares ha aumentado de 12 a 44 por ciento, de 1985 a la fecha. Por ello, cada vez son más los grandes jugadores que emplean paneles solares para suministrar electricidad a sus centros de datos.

Un ejemplo claro es el data center de AISO.net, en California, el cual funciona cien por ciento a partir de la energía del sol. Otros proveedores tecnológicos que operan de forma similar son: Lifeline Data Centers-Indianapolis (4 MW), Apple-Nevada (20 MW), Mc Graw Hill-New Jersey (14 MW), IO Data Centers-Arizona (4.5 MW), Sonoma Mountain Data Center-California (1MW) e Intel-New México (en prueba de la tecnología).

Para su funcionamiento, en un esquema de Corriente Alterna (AC, por sus siglas en inglés), generalmente se utiliza un transformador de 480 volts en las subestaciones; de ahí pasa por el switchgear al UPS y el PDU baja a 208 volts. Luego, para alimentar la fuente de poder del servidor, la corriente se convierte de alterna a directa.

Por su parte, un esquema de distribución en Corriente Directa (DC, por sus siglas en inglés) permite eliminar varios equipamientos para una operación más eficiente; por ejemplo, en lugar de un UPS se requiere un rectificador que convierte a DC, mientras que la distribución se realiza hasta los servidores en corriente directa, eliminando conversiones AC-DC. Las celdas solares generan energía en DC, por lo que es más fácil integrarlas en un esquema como el antes mencionado.

En relación a la energía que procede del viento, ésta se aprovecha más ampliamente en los data centers cercanos a los parques eólicos, con los que las empresas de tecnología establecen contratos de largo plazo para el suministro eléctrico.

Por mencionar algunos casos, Apple tiene un centro de datos de 200 MW en Oregon; Facebook cuenta con uno de 202 MW en Las Vegas, mientras que Microsoft posee uno de 237 MW que aprovecha la energía eólica, el más grande hasta ahora.

Otra opción son las celdas de combustible, una tecnología basada en la plataforma solid oxide fuel cell, con raíces en Desarrollo de Productos Espaciales de NASA. Funcionan a base de gas natural y, aunque tienen el mismo principio que un generador tradicional, representan un proceso más limpio, pues el servidor convierte el combustible en electricidad mediante un procedimiento electroquímico que emite menos gases de efecto invernadero.

Además de la energía disponible 24/7, otras ventajas de las celdas de combustible son: protección contra apagones extendidos, supresión de sobretensiones, caídas de tensión e interferencias; costos más predecibles debido a que el precio del gas natural es más estable, así como un diseño modular, redundante, escalable y tolerante a fallas.

La tecnología lleva 15 años en el mercado y existen centros de cómputo y edificios que la prefieren en lugar de los generadores diésel, como respaldo en caso de que falle el suministro. En el mundo, los data centers de compañías como Facebook y Apple ya utilizan celdas de combustible, principalmente en California, región donde se destinan incentivos para las empresas que usan energías no contaminantes en sus procesos.

El sistema puede emplear biogás, lo que abre una posibilidad para México, ya que en el país se generan diariamente cerca de 100 mil toneladas de basura, una cantidad suficiente para producir 400 MW. De hecho, se tiene contemplado que en Ciudad de México se construya una planta de biogás en la Central de Abasto, lo que implicaría una ventana para el uso de las celdas de combustible.

Tecnologías de almacenamiento
Uno de los principales desafíos que enfrentan las fuentes solar y eólica es el almacenamiento de energía, debido a que el costo de las baterías sigue siendo elevado. Por ejemplo, en el país, casi el cien por ciento de los centros de datos emplean baterías; sin embargo, nuevas tecnologías que prometen ser menos costosas representan un reto, pues el reciclaje de las baterías de litio no es económicamente viable sin apoyos gubernamentales.

Otra tecnología de almacenamiento en “etapa de madurez” está representada por los supercapacitores que suministran respaldo energético durante segundos, en lo que se enciende el generador y con la capacidad de soportar niveles altos de corriente. Dado que guardan la energía electrostáticamente requieren un mantenimiento mínimo y ofrecen alta confiabilidad con un tiempo de vida de 15 a 20 años. Además, no transfieren sustancias tóxicas, son fáciles de reciclar y su tiempo de recarga es de unos minutos, lo que los ha vuelto muy populares.

De igual manera, están los flywheels, un sistema de volante de inercia que funciona como una batería mecánica, almacenan la energía cinética en forma de una masa rotativa y utilizan su inercia para generar electricidad y recolectarla por un tiempo corto. Como beneficio, pueden emplearse con los UPS existentes en el centro de datos, además de que no requieren un control de temperatura como las baterías y tienen una huella de carbono menor.

Un flywheel puede combinarse con un sistema de baterías para protegerlas de descargas cortas y, al conectarse al UPS como fuente de almacenamiento, permite casi 30 segundos de respaldo, tiempo suficiente para que el generador inicie su operación.

A futuro
En la actualidad, otras tecnologías de almacenamiento que están desarrollándose se vislumbran prometedoras. Algunas de ellas son: aire comprimido, energía térmica, hydropower y ultra baterías, que combinan una batería con un supercapacitor.

Como dio a conocer el presidente ejecutivo de Google, Eric Schmidt, las baterías de estado sólido podrían cambiar la integración de la energía solar y eólica en los centros de datos, ya que utilizan sodio y ofrecen tres veces más densidad energética que sus similares de litio y a un costo menor. La proyección es que sean lanzadas al mercado en un par de años y representen una alternativa más viable, con menores riesgos de explosión en lo que refiere a su manejo y seguridad, tanto que podrían utilizarse en vehículos eléctricos.
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Benjamín Alonso
Director comercial en ALPE, empresa con 27 años de experiencia en centros de datos y calidad de energía. Ingeniero Industrial y de Sistemas egresado del ITESM, tiene estudios de maestría en Ingeniería Energética. Miembro de AFCOM, 7×24 Exchange y participó en el comité para la nueva Norma ICREA 2017.