Con la duplicación de las demandas de refrigeración y alimentación de los centros de datos para 2030, ¿cuál es el camino respetuoso con el medio ambiente hacia la infraestructura de IA?
Cada vatio que alimenta la computación genera calor. Y las cargas de trabajo informáticas de alto rendimiento (HPC) de hoy en día están empujando las densidades de rack más allá de los 140 kilovatios (kW) (consulte la Figura 1), con algunos chips que superan los 1000 vatios (W) en potencia de diseño térmico (TDP). Los sistemas de refrigeración están trabajando más intensamene para gestionar cargas térmicas elevadas, lo que aumenta el consumo de energía. Y con la aceleración de la adopción de IA, se prevé que la demanda global de energía de los centros de datos se duplique para 2030.
Figura 1. La densidad del rack está aumentando, lo que indica una mayor concentración de servidores o equipos dentro de un espacio definido. Fuente – Omdia, datos de densidad de rack
Los resultados no constituyen un respaldo a Vertiv. Cualquier confianza depositada en estos resultados será bajo la propia responsabilidad de la tercera parte.
Para hacer frente a este desafío en medio de las limitaciones de energía y la evolución de las normativas de emisiones, los operadores están recurriendo a soluciones de energía híbrida. Al combinar energía alternativa, o fuentes no basadas en fósil, con otros recursos energéticos distribuidos (DER), los centros de datos pueden reducir la dependencia de redes forzadas. La integración de energía alternativa con DER, como pilas de combustible de hidrógeno, sistemas de almacenamiento de energía de baterías (BESS) y sistemas de alimentación ininterrumpida (SAI) interactivos en la red, puede mejorar la eficiencia energética y el perfil de carbono.
La refrigeración del centro de datos no puede fallar
La inestabilidad de la alimentación amenaza los sistemas de refrigeración del centro de datos e incluso las interrupciones breves pueden desencadenar apagados térmicos que dañan el hardware y causan costosos apagones. Según el Uptime Institute, uno de cada cinco apagones cuesta ahora más de 1 millón de dólares, mientras que muchos otros superan los 100 000 dólares (ver Figura 2). Con la IA apoyando sectores críticos como finanzas, gobierno y atención sanitaria, incluso los fallos de refrigeración cortos conllevan riesgos considerables.
La demanda está superando la oferta
Pero incluso con las soluciones de energía híbrida, los operadores siguen enfrentándose a la presión normativa global. Europa aplica límites de capacidad y aprobaciones por fases (p. ej., Irlanda) para gestionar la estabilidad de la red. EE. UU. prioriza los incentivos fiscales y la modernización de la red, con mandatos de eficiencia más estrictos. En mercados urbanos más densos como Singapur, los elevados estándares energéticos dictan el diseño. Para los operadores, el desafío es claro: cumplir con las reglas cambiantes mientras escalan la computación.
Figura 2. Más de la mitad (57 %) de los participantes en la encuesta del Uptime Institute de 2025 informaron de su coste de interrupción más reciente significativo de más de 100 000 USD, con un 20 % que superaba el millón de USD, lo que reflejaba los costes directos, de oportunidades y de reputación. Fuente: Instituto de tiempo de actividad
Aplicaciones de energía alternativa para centros de datos
La integración de energía alternativa implica conectar fuentes de energía como la solar, la eólica y la bioenergía a las redes eléctricas existentes. Este enfoque requiere gestionar su salida variable para mantener un suministro eléctrico estable y fiable. La integración de energía alternativa utiliza tecnologías como el almacenamiento de energía y los controles inteligentes para mejorar la eficiencia y la resiliencia de la red a la vez que reduce el impacto ambiental.
Acuerdos de compra de energía (PPA)
Los acuerdos de compra de energía (PPA) permiten a los centros de datos contratar energía solar o eólica directamente desde los generadores. Los operadores pueden mantener una electricidad predecible y ambientalmente responsable para las operaciones continuas de refrigeración de centros de datos al asegurar contratos de capacidad fija. Además, los PPA pueden reducir la dependencia de la energía volátil de la red y proteger contra las fluctuaciones de precios.
Microrredes siempre activas con BESS
Los operadores pueden implementar microrredes siempre activas integrando la generación de energía solar o eólica con BESS para estabilizar la energía para sistemas críticos, como la refrigeración de centros de datos. Las baterías almacenan el excedente de energía y la liberan bajo demanda, eliminando las interrupciones debidas a la generación intermitente. Esto mantiene una refrigeración ininterrumpida incluso cuando cae la generación en tiempo real. En el Customer Experience Center de Vertiv en Delaware, Ohio, Vertiv implementó una matriz solar fotovoltaica (PV) de CA de 1 megavatio (MW) y un BESS 1-MW en una microrred siempre activa (consulte la Figura 3).
Figura 3. Los sistemas de almacenamiento de energía en baterías (BESS) Vertiv™ DynaFlex utilizan baterías de litio-hierro (LFP) para proporcionar un suministro eléctrico a escala de red eléctrica y siempre activo. Cuando se integran con los sistemas de gestión energética (EMS) Vertiv™ DynaFlex, estos sistemas permiten una gestión energética sofisticada, incluida la gestión de la demanda y el potencial de monetizar el exceso de energía de vuelta a la red. Esta integración mantiene transiciones fluidas entre varias fuentes de energía, incluida la energía solar o eólica, para maximizar la eficiencia y la fiabilidad.
BESS con sistemas de alimentación ininterrumpida (SAI) interactivos en red
Cuando la generación de energía solar o eólica del centro de datos cae, un SAI interactivo en red cambia sin problemas a BESS para descargar la energía almacenada. Al mismo tiempo, estos SAI estabilizan la frecuencia de la red ajustando rápidamente los ciclos de carga/descarga para compensar la intermitencia energética. Esta doble función de almacenamiento y equilibrio de red permite a los centros de datos maximizar el uso de energía alternativa a la vez que mantienen el tiempo de actividad, incluso con una producción de energía variable.
Celdas de combustible de hidrógeno como fuente de alimentación de reserva y de red eléctrica
Las pilas de combustible de membrana electrolítica polimérica (PEM) de inicio rápido instaladas en el SAI reducen la dependencia del generador diésel y mantienen la refrigeración durante los cortes. Las pilas de combustible de óxido sólido (SOFC) pueden sustituir la entrada de la red, proporcionando una potencia de carga base estable para entornos de refrigeración de alta eficiencia (consulte la Figura 4). En el Customer Experience Center de Vertiv, los sistemas de pilas de combustible se han integrado correctamente con el SAI para demostrar esta aplicación en condiciones de funcionamiento reales.
Figura 4. Cuando se integra con pilas de combustible, Vertiv™ Liebert® EXL S1 puede mantener la continuidad durante fluctuaciones repentinas de potencia y admite cargas críticas. Los operadores pueden conectar estas unidades a la red mediante el modo de soporte de red dinámica de Vertiv, suministrando energía desde la pila de combustible y proporcionando servicios de red como regulación de frecuencia y reducción de picos.
Ventajas de la integración de energía alternativa en la refrigeración del centro de datos
Estabilidad de la red
La integración de energía alternativa con otros DER ayuda a reducir el pico de demanda en los servicios públicos y absorbe las fluctuaciones locales, mejorando la fiabilidad de la energía para los sistemas de refrigeración de centros de datos. Según el Departamento de Energía de EE. UU., la integración de la energía solar del centro de datos con BESS puede reducir la carga máxima de la red hasta en un 20 % en zonas de alta demanda. Cuando la generación in situ supera las necesidades de refrigeración y TI, los sistemas pueden exportar el excedente de energía a la red, respaldando la regulación de la frecuencia y la tensión de la red durante periodos de inestabilidad.
Reducción de carbono
Los centros de datos pueden reemplazar el uso de generadores diésel con pilas de combustible de hidrógeno para reducir las emisiones de alcance 1. Las pilas de combustible PEM generan electricidad a través de la conversión electroquímica, emitiendo solo agua. A diferencia de los generadores diésel, estas pilas de combustible pueden funcionar continuamente con un impacto de carbono casi cero cuando se alimentan con hidrógeno de fuentes alternativas. La integración de la energía solar o eólica del centro de datos para producir hidrógeno mediante electrólisis a los niveles de generación y respaldo es más eficiente en carbono (consulte la Figura 5).
Figura 5. Las fases 2 y 3 son objetivos a corto y medio plazo para la independencia energética de los centros de datos: reducir los arranques de los generadores diésel desde las instalaciones de microrredes y reemplazarlos con pilas de combustible PEM y SOFC como fuentes de energía de backup y primarias, respectivamente.
Eficiencia energética
Las pilas de combustible y BESS ofrecen una mayor eficiencia de conversión que los sistemas de backup tradicionales. Aunque los generadores diésel suelen funcionar con un rendimiento del 30-35 %, las pilas de combustible PEM y SOFC pueden alcanzar un rendimiento del 50-60 % en condiciones óptimas. Además, los DER permiten a los operadores almacenar energía alternativa fuera de temporada o in situ y asignarla directamente a las cargas de refrigeración del centro de datos. Esto reduce las pérdidas de conversión innecesarias y optimiza la distribución de energía en los centros de datos HPC.
Rentabilidad
La refrigeración de centros de datos consume alrededor del 40 % de la energía de una instalación, con cargas de trabajo de IA que aumentan esta cifra. Los precios de la electricidad han aumentado un 17,2 % en EE. UU., un 35,1 % en Alemania y un 10,5 % en Japón desde 2018, lo que convierte a la Thermal Management en un desafío de costes creciente. Los sistemas de energía alternativa reducen el tiempo de autonomía del generador, el uso de combustible y las necesidades de mantenimiento, liberando eficiencias de costes a largo plazo a la vez que respaldan las operaciones continuas.
Fiabilidad operativa
Los DER pueden mejorar el tiempo de actividad al permitir la independencia de la red y reducir los arranques de los generadores diésel. Las microrredes con paneles fotovoltaicos, pilas de combustible y BESS pueden funcionar en modo isla, proporcionando una alimentación constante a los sistemas de refrigeración incluso durante fallos de red. Los sistemas SAI actúan como centros de energía en tales configuraciones, conmutando sin problemas entre fuentes, gestionando fluctuaciones de frecuencia y proporcionando una conmutación por error rápida en milisegundos para la infraestructura crítica de refrigeración de centros de datos (consulte la Figura 6).
Figura 6. Un ecosistema energético dinámico o híbrido puede reducir la vulnerabilidad de un centro de datos a una red inestable al combinar múltiples fuentes de energía y agilizar los mecanismos de almacenamiento, distribución y contingencia.
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