Revolucionando el data center. Las energías renovables como detonante

La disminución de los costos de las fuentes renovables, junto a la apertura del Mercado Eléctrico Mayorista de México, está provocando una nueva revolución en el segmento de los data centers. Prueba de ello es la eclosión de oportunidades dirigidas a reducir las facturas eléctricas, al tiempo de cumplir con los compromisos y acuerdos internacionales en torno al cuidado del medioambiente

Por Miguel Ramos de León / Imágenes cortesía del autor

El calentamiento global es un fenómeno que nos atañe y afecta a todos. Desafortunadamente, el aumento en la generación de  las emisiones de CO2, cuya consecuencia más evidente es el efecto invernadero, ha logrado formar una densa envoltura de gases que impide reflejar los rayos solares, provocando que mucha de la energía quede atrapada dentro de la atmósfera y, en consecuencia, la elevación de la temperatura de la Tierra.

¿Cómo es posible constatar estos efectos? En la región del Ártico, por ejemplo, en los ciclos de congelación y descongelación de los polos durante el invierno y verano, respectivamente. Y es que, si realizamos una comparativa a través del tiempo, a finales del verano de 1984 todavía quedaba una gran parte de la superficie bajo el hielo.

Desgraciadamente, en los últimos años quedan menos áreas congeladas y eso provoca, entre otras cuestiones, que los osos polares tengan que caminar o nadar más para conseguir alimento.

Asimismo, con la emergencia del cambio climático, se han presentado más huracanes; por ejemplo, el ocurrido en Puerto Rico en 2017, tras el cual aún no se restablece al 100 por ciento la red eléctrica. Esta clase de fenómenos ha obligado a millones de personas en todo el mundo a migrar del campo hacia las ciudades porque donde antes llovía, ahora no sucede y viceversa.

Comparativa del Deshielo del Océano Ártico durante el verano de 1984 (derecha) y hoy (izquierda)

Por ejemplo, México ocupa el lugar 14 en el ranking global de generación de dióxido de carbono. Esta cifra representa el 1.4 por ciento de CO2 en el mundo. Si bien parecería que es poco, el tema es si la tendencia va hacia arriba o hacia abajo. En México, el 19 por ciento del CO2 lo produce la industria de la generación eléctrica.

Por su parte, los data centers consumen el dos por ciento de la energía a nivel global, por lo tanto, tenemos que contribuir a ser más eficientes y fomentar el uso de fuentes renovables. En los centros de datos tenemos una responsabilidad social; la buena noticia es que a nivel internacional se han logrado acuerdos de todos los gobiernos.

En 2015, como parte del Acuerdo de París, se logró el convenio de que la temperatura de la Tierra no aumente más de 2 ºC, pues rebasar este umbral podría  desembocar en catástrofes climáticas sin precedentes; la tendencia, sin embargo, no es muy alentadora. Cada país, en este sentido, tiene la misión de generar menos CO2 y promover el uso de tecnologías renovables.

Mexico se comprometió a generar 35 por ciento de su energía mediante fuentes limpias, para 2024; mientras que cada cinco años se revisará cómo van los países con los compromisos planteados.

Un buen indicador es que las renovables son cada vez más baratas, de tal manera que, si la tendencia en los costos continúa a la baja, podría apostarse que la tecnología solar llegue a costar la mitad del valor que tiene ahora, para 2020.

Al mismo tiempo, mediante la entrada en vigor de la Reforma Energética en México, se estableció una modificación al Artículo 28 Constitucional, es decir, que el Estado se queda con la transmisión y distribución de la energía, y aunque éste seguirá generando electricidad, se estipula abrir el mercado para que proveedores externos privados también puedan hacerlo (ver tabla 1):

La diferencia entre el pasado y el presente radica en que las empresas privadas ya pueden generar energía y comercializarla; no obstante, es difícil que haya proveedores diferentes a la Comisión Federal de Electricidad (CFE), porque de lo contrario veríamos controles de diferentes privados. Esto en la constitución se queda como parte estratégica del Estado.

Tabla 1

Un nuevo marco jurídico
Otro punto crítico es la nueva Ley de la Industria Eléctrica (LIE), que habla sobre cómo se establecerán los nuevos esquemas tarifarios. Haciendo un recorrido breve sobre las energías limpias y renovables, siempre tratamos de consumir menos gas o combustibles fósiles. Por ejemplo, la tecnología de ciclo combinado ya se está empleando en México, gracias a que resulta más eficiente que la infraestructura anterior.

En cuanto a la energía fotovoltaica, se utilizan paneles de silicio que captan los rayos solares para generar electricidad mediante un inversor. Lo novedoso de esta tecnología estriba en que es capaz de acumular el excedente en baterías, de mediana o gran escala con contenedores. Su función es acumular el recurso solar que por la noche no es posible generar.

De hecho, en el rubro del almacenamiento también ha habido una evolución. Antes una batería de plomo ácido de un data center pesaba casi 80 kilogramos (kg); hoy en día, pesa 30 kg, aproximadamente. Esto responde a la tendencia de migración a las baterías de ion-litio, materiales mucho más livianos y con una vida útil mayor. No obstante, demandan un mejor monitoreo para que no presenten averías.

Por su parte, el recurso eólico y geotérmico están a la alza. Cabe destacar que algunas de las plantas más grandes del mundo están instaladas en México. La hidroeléctrica, a su vez, no ha perdido su lugar, siendo la primera fuente de generación de electricidad del país.

Estas cuatro tecnologías limpias están disponibles en la república mexicana, siendo la solar la candidata para detonar la generación de mayor electricidad.

Así, el crecimiento y desarrollo de las fuentes renovables ha incrementado la producción de luz eléctrica en México. Por ejemplo, actualmente existen muchos proyectos en licitaciones para llevar la energía de los parques solares o eólicos hacia la red eléctrica de la Comisión Federal de Electricidad, de manera directa y más eficiente.

El almacenamiento en mediana y gran escala es posible con baterías de ion-litio en soluciones contenidas

Reestructuración del sistema eléctrico
La red eléctrica de transmisión y distribución del país se está robusteciendo para ofrecer mejor calidad y confiabilidad. Ésta se encuentra distribuida y se controla mediante sistemas parecidos a los de un data center, es decir, con sistemas escala, desde el Centro Nacional de Control de Energía (Cenace).

Cabe destacar que, en estos cambios de estructura derivados de la Reforma Energética, el Cenace ya no es parte de CFE, sino que depende del Estado, controla el sistema eléctrico y opera el mercado de la electricidad, y lo gobierna también la Secretaría de Energía (Sener) y la Comisión Reguladora de Energía (CRE).

En cuanto a la generación de electricidad, ésta puede llevarse a cabo por la CFE, como siempre se ha hecho, pero ahora entra la iniciativa privada para generar parques eólicos y nuevas instalaciones en los estados del país. Igualmente, la transmisión y distribución la sigue manteniendo el Estado, pero son dos compañías diferentes: CFE Transmisión y CFE Distribución.

La diferencia entre transmisión y distribución es el voltaje que manejan; la transmisión son las torres que vemos entre ciudad y ciudad, de 69 kV, y la distribución es aquella que mantiene el voltaje de 69 kV para abajo.

El Cenace, la Sener y la CRE son las instancias que gobiernan los precios y los competidores. El gobierno controla el Cenace, la CRE define los precios y la Sener gobierna en su totalidad.

Tabla 2. Mediante el esquema de Usuario Calificado es posible lograr un mejor precio por volumen en el Mercado Eléctrico Mayorista

Operatividad
En la parte operativa (cómo se transmite la energía desde que se genera hasta que se entrega a los usuarios), hoy existe CFE Generación, pero también otras empresas privadas eólicas y fotovoltaicas, lo que permite que el usuario puede tener varios esquemas. En la actualidad, se habla en las compañías del Usuario Básico.

Las empresas que cuentan con menos de 1 MW son denominadas como Usuario Básico, es decir, un segmento de menudeo; mientras que las que sobrepasan 1 MW son de mayoreo, y se les define como Usuario Calificado. Es posible comprar por mayoreo a un precio que permite ahorrar hasta un 10 por ciento, dependiendo de la negociación con el proveedor.

Por ejemplo, si la demanda está por arriba de los 5 MW pero con 20 GW anuales, entonces se trata del esquema de Usuario Calificado con participación en el mercado, es decir, que no requiere que alguien lo represente ante el Cenace. Esto implica que, como usuario, puede negociar directamente con los proveedores de generación de energía y comprarla.

En contraste, un usuario con una demanda mayor a 1 MW le corresponde un proveedor o Suministrador Calificado, el cual no necesariamente es responsabilidad de la CFE. Ahora, los clientes pueden escoger entre quedarse en el esquema Básico, Calificado, Autoabasto o Generación Distribuida. Todo esto es gobernado por la CRE, el Cenace y la Sener.

Tabla 3. Los conceptos de la factura como Usuario Básico / Calificado se detallan a partir de diciembre de 2017

Pasos a seguir
Los cambios anteriormente descritos atañen directamente a los data centers en cuanto al uso de fuentes renovables para la generación de electricidad, a fin de mantener la infraestructura digital en funcionamiento. Al respecto, una primera recomendación de la consultoría PricewaterhouseCoopers consiste en dotar a las energías renovables de una visión de negocios.

En las empresas, la decisión debe involucrar a todas las áreas, desde la dirección general, pasando por el área de finanzas, legal y de operaciones, quienes son los encargados de liderar los proyectos.

Un segundo paso consiste en definir con precisión los objetivos que pretenden lograrse; por ejemplo, especificar que la adquisición será por un 10 por ciento en una primera etapa.

El tercer paso es monitorear y optimizar la gestión de la energía en los data centers, este es un paso fundamental, pues de nada sirve comprar o generar electricidad de una forma más barata o proveniente de fuentes limpias si el centro de datos no tiene un desempeño eficiente, o si el 10 por ciento de los equipos no están haciendo nada para mejorar el uso de los recursos. Esto se logra mediante plataformas como un Building Management System o BMS.

El cuarto paso es evaluar las tecnologías renovables, así como los compromisos legales en México. En este rubro están los Certificados de Energías Limpias (CEL). La LIE define a los CELs (artículo tres, fracción VIII) como aquellos títulos emitidos por la CRE que acreditan la producción de un monto determinado de luz eléctrica a partir de fuentes limpias y que sirven para cumplir los requisitos asociados al consumo de los centros de carga.

En el futuro, se vislumbra que haya más centros de datos como el de KIO, capaces de potenciar la energía solar y eólica de México

La CRE señala que las tecnologías que tienen derecho a recibir CELs por su energía generada son aquellas que se consideren limpias, según lo definido en el artículo tres, fracción XXII de la LIE; entre ellas están la radiación solar en todas sus formas, el viento, la energía oceánica, geotérmica, bioenergética, hidroeléctrica, la cogeneración, el aprovechamiento del hidrógeno y las soluciones consideradas de bajas emisiones de carbono conforme a estándares internacionales.

De acuerdo con lo establecido en la COP21, por lo menos cinco por ciento de la energía que compren los usuarios y empresas del nuevo Mercado Mayorista del país deberá provenir de fuentes limpias, para 2018. Este mandato incluye también a los centros de datos.

Empero, junto a la compra de electricidad proveniente de fuentes limpias, evaluando a los diferentes suministradores calificados, los data center debe optar por generar su propia energía, adquirirla mediante subastas o mezclar las fuentes renovables para diversificar, además de contar con baterías para el almacenamiento del excedente o establecer un esquema para inyectarlo a la red nacional.

De hecho, existen centros de datos con autoabasto en el país que generan energía mediante una planta de cogeneración, es decir, turbinas de gas producen la electricidad y, mediante un chiller de absorción, se aprovecha el gas caliente para generar el enfriamiento para el sistema de climatización.

La empresa mexicana KIO, anunció en mayo de 2018 que cerró un contrato para que el 100 % de su energía provenga de fuentes renovables

Este es el caso de la empresa mexicana KIO, la cual anunció en mayo de 2018 que cerró un contrato para que el 100 por ciento de su energía proceda de fuentes renovables. Anteriormente, el 20 por ciento provenía de la fuente geotérmica; no obstante, la meta ahora es mucho mayor, además de que busca instalar infraestructura de motores variables y un BMS para un manejo más eficiente de los recursos energético disponibles.

Sin duda, los data centers son una ventana de oportunidad abierta por la Reforma Energética, para alcanzar un ahorro en el monto de las facturas y contribuir al cuidado ambiental desde la industria TI.

En el futuro, se vislumbra que haya más centros de datos con estas características, en los que la energía solar y eólica que tanto potencial presentan en México sean las protagonistas en términos de costo-beneficio, aunado a un robusto sistema de almacenamiento con contenedores de baterías para las operaciones ininterrumpidas 24/7.

Miguel Ramos de León
Ingeniero en Sistemas Computacionales, egresado del ITESM. Cuenta con 20 años de experiencia en data centers y TI, así como en certificaciones de Operación y Diseño: DCS Design, DCS Operation, ATS y ATD. Coordinó la adquisición de energías limpias para los centros de datos de KIO, el cumplimiento de la primera certificación CEEDA Gold en América Latina. De igual forma, desarrolló el proyecto “Macrogestiones Opertivas del Data Center” y, desde 2013, colabora como tutor de DC Professional. Actualmente ocupa el cargo de Global Data Center Operations Manager en KIO Networks.