La evolución de la refrigeración de los centros de datos
Los centros de datos son la espina dorsal de la era digital, ya que albergan los servidores y los equipos de red que lo alimentan todo, desde la computación en nube hasta los servicios de streaming. A medida que estas instalaciones crecen en tamaño y complejidad, también lo hace el reto de mantenerlas refrigeradas. Tradicionalmente, las tecnologías de refrigeración por aire han sido la solución preferida para gestionar el inmenso calor generado por los centros de datos, pero a medida que estos se hacían más grandes y potentes, los sistemas de refrigeración por agua empezaron a sustituir o a aumentar los sistemas de refrigeración por aire.
En la actualidad, la industria se está moviendo más allá del aire y el agua hacia nuevos métodos de refrigeración más sostenibles. Este artículo explora el uso histórico de las tecnologías de refrigeración por agua, los retos a los que se enfrentan, los posibles sustitutos y los avances tecnológicos y políticos que configuran el futuro de la refrigeración de los centros de datos.
Uso histórico de las tecnologías de refrigeración por agua
La refrigeración por agua ha sido un elemento básico en las operaciones de los centros de datos durante décadas. El método principal consiste en utilizar agua para absorber el calor de los equipos de tecnología de la información (TI), que luego se expulsa en forma de líquido o gas caliente. Este método es necesario para los grandes centros de datos que albergan gran cantidad de equipos informáticos y generan mucho calor. Los primeros sistemas se basaban en sistemas de agua fría, en los que el agua se enfriaba mediante enfriadoras y circulaba por el centro de datos para absorber el calor. Con el tiempo, surgieron métodos más sofisticados, como la refrigeración directa al chip y la refrigeración por inmersión, que ofrecían mayor eficiencia y rendimiento.
A pesar de su eficacia, las tecnologías de refrigeración por agua se enfrentan a varios retos. Garantizar una refrigeración uniforme en numerosos e intrincados sistemas puede resultar difícil. Un flujo de agua y una producción de calor del servidor incoherentes pueden crear zonas excesiva o inadecuadamente refrigeradas, causando ineficiencia y sobrecalentamiento. Además, uno de los mayores consumidores de energía en los centros de datos es el sistema de refrigeración, y los sistemas ineficientes pueden desviar la energía, lo que se traduce en mayores costes operativos. Los sistemas de refrigeración por agua requieren una supervisión y un mantenimiento periódicos para evitar fugas y garantizar un rendimiento óptimo. La complejidad de estos sistemas puede conllevar mayores costes de mantenimiento y posibles tiempos de inactividad.
Posibles sustitutos de las tecnologías de refrigeración por agua
La búsqueda de métodos de refrigeración más sostenibles y eficientes ha llevado al desarrollo de varias alternativas prometedoras, como la refrigeración directa al chip y la refrigeración por inmersión, sobre todo porque los equipos informáticos modernos de mayor rendimiento producen más calor. La combinación de refrigeración por aire y refrigeración líquida avanzada puede ayudar a optimizar el rendimiento y la eficiencia. Los sistemas híbridos permiten que la refrigeración líquida complemente a la refrigeración por aire en zonas de alta densidad, maximizando cualquier inversión en actualizaciones de refrigeración líquida en un centro de datos existente refrigerado por aire. Tecnologías emergentes como la refrigeración por inmersión bifásica, en la que los servidores se sumergen en un fluido no conductor que hierve para eliminar el calor, están siendo exploradas por su potencial para revolucionar la refrigeración de los centros de datos. Estos métodos de refrigeración alternativos ofrecen una eficiencia superior y un menor consumo de energía.
Los avances tecnológicos y las políticas estadounidenses influyen en las tecnologías de refrigeración
Los avances tecnológicos y los cambios políticos están impulsando la evolución de la refrigeración de los centros de datos. El auge de la inteligencia artificial (IA) y la informática de alto rendimiento han aumentado la demanda de soluciones de refrigeración eficientes. Las tecnologías de refrigeración líquida, como la refrigeración directa al chip y la refrigeración por inmersión, son cada vez más frecuentes debido a su rendimiento superior a la hora de gestionar cargas de trabajo de alta densidad.
Aunque los sistemas evaporativos y de circuito cerrado se utilizan mucho en los centros de datos por su eficiencia hídrica, aún no son tan eficientes térmicamente como las tecnologías de refrigeración directa al chip o por inmersión. Sin embargo, la innovación en este campo se está acelerando. Las investigaciones llevadas a cabo por universidades de élite de Estados Unidos muestran que los sistemas de desalinización alimentados por energía solar son cada vez más rentables que el agua del grifo y ofrecen soluciones escalables y aisladas de la red para el abastecimiento de agua. Avances como éste están ayudando a los centros de datos a reducir el impacto ambiental y a superar con más eficacia los problemas de permisos.
El Departamento de Energía y la Agencia de Protección Medioambiental de Estados Unidos (EPA) han introducido normas e incentivos para promover la eficiencia energética en los centros de datos, con programas como Energy Star para centros de datos, que fomentan la adopción de tecnologías de refrigeración eficientes. Además, muchos estados han aprobado leyes o introducido proyectos de ley que abordan las conexiones y tarifas de los servicios públicos, la disponibilidad de fuentes de energía alternativas y las divulgaciones públicas obligatorias. Estas políticas están empujando al sector hacia métodos de refrigeración más eficientes en el uso del agua.
Escasez de agua
La refrigeración líquida puede requerir un uso intensivo de agua: un centro de datos de un megavatio utiliza hasta 25,5 millones de litros de agua al año. Los centros de datos actuales alcanzan fácilmente los cientos de megavatios, y se están planificando varios campus multimillonarios con picos de consumo medidos en gigavatios. Una importante aplicación de IA generativa utiliza aproximadamente 500 mililitros de agua por cada 10 o 50 respuestas. Aunque en la actualidad sólo menos de un tercio de los centros de datos realizan un seguimiento del uso del agua, medidas como la eficacia del uso del agua pueden ayudar a llevar un control de dicho uso.
Algunos centros de datos han empezado a hacer de la gestión del agua una consideración central en sus operaciones. Una solución prometedora consiste en sistemas de refrigeración de circuito cerrado, en los que se recicla el agua o se utiliza agua de lluvia, y estas soluciones prometen un posible ahorro del 50% al 70% en el uso del agua. Otras empresas del sector de los centros de datos han empezado a tener en cuenta el contexto hídrico local a la hora de diseñar un centro de datos, lo que incluye considerar el agua disponible en la zona y cómo respondería ésta a un mayor uso del agua. Una importante empresa tecnológica ha empezado a considerar el abastecimiento de agua como un factor más, junto con el acceso a la energía sin carbono, como parte de un enfoque amplio de la sostenibilidad.
Afrontar los retos legales del acceso al agua
Dado que los centros de datos necesitan grandes cantidades de agua, el acceso al agua -incluidos los derechos legales sobre los recursos hídricos- es crucial para su funcionamiento, lo que plantea posibles retos en el contexto de la escasez de agua. Por ejemplo, en Texas, la posible escasez de agua ha llevado a algunos municipios a comprar derechos de aguas subterráneas de forma preventiva. La ciudad de El Paso compró 70.000 acres de 2016 a 2021 para garantizar el acceso a sus aguas subterráneas. Los municipios también pueden imponer restricciones al uso del agua, con algunos condados de Texas -principalmente alrededor de las principales ciudades de Houston, Dallas-Forth Worth y Austin- imponiendo aproximadamente 200 restricciones al uso del agua en 2024.
Teniendo en cuenta estos esfuerzos locales para comprar derechos de aguas subterráneas y restringir el uso del agua, navegar por los desafíos legales que rodean los derechos de agua y las restricciones será crucial para las operaciones de los centros de datos, especialmente a medida que el crecimiento de los centros de datos obliga a más municipios a tener en cuenta las operaciones de los centros de datos a la hora de elaborar políticas locales de uso del agua y mitigación de la escasez de agua. Para los promotores, es fundamental obtener los derechos de agua adecuados, ya sea por contrato o a través de permisos, y adaptar las condiciones de suministro a los compromisos de nivel de servicio en los contratos de arrendamiento. Especialmente en el caso de los grandes campus, la obtención de los derechos de agua es un primer paso fundamental en el proceso general de desarrollo.
También pueden surgir problemas de «No en mi patio trasero» (NIMBY) cuando hay oposición pública al desarrollo de un centro de datos que se propone cerca de un núcleo de población. Para abordar de forma proactiva este posible problema, los promotores de centros de datos se comprometen cada vez más con las comunidades locales y los organismos reguladores en las primeras fases del proceso de concesión de permisos. Esto incluye una comunicación transparente y campañas de educación pública sobre los impactos ambientales, especialmente en torno al uso del agua y la energía, y la demostración de cómo los centros de datos pueden servir como activos regionales. Estrategias como la integración de los centros de datos en la infraestructura de red, el uso de energías renovables y la minimización del ruido y las molestias visuales están resultando eficaces para reducir la oposición de los NIMBY y acelerar las aprobaciones.
Dependiendo de las circunstancias, puede haber otras soluciones creativas. Por ejemplo, un centro de datos puede considerar la posibilidad de ubicar su instalación junto a otra de generación de energía convencional que ya disponga de una asignación de agua de refrigeración. El centro de datos podría beneficiarse no sólo de un suministro eléctrico estable, sino también de la posibilidad de utilizar volúmenes de agua de refrigeración superiores a las necesidades de la instalación de generación.
La evolución de las tecnologías de refrigeración de los centros de datos refleja la respuesta del sector a la creciente preocupación por el medio ambiente y la necesidad de una mayor eficiencia. Aunque la refrigeración por agua ha sido una solución fiable durante décadas, sus deficiencias están provocando un cambio hacia alternativas más sostenibles. Los avances en refrigeración líquida, sistemas híbridos y otras tecnologías innovadoras, junto con políticas de apoyo, están allanando el camino para una nueva era en la refrigeración de centros de datos. A medida que la industria sigue evolucionando, mantenerse informado sobre estos desarrollos será crucial para los profesionales del derecho que asesoran a clientes en los sectores de la energía y los centros de datos.
(datacenterdynamics.com)
Les estaremos informando con mucho más detalle, en el marco del informe especial: “Soluciones de infraestructura de Data centers y edge computing, componentes activos (UPS, AAC, generadores, tableros eléctricos, PDU) y pasivos (cables, gabinetes, pisos, accesorios, conectores). Climatización. IA y Ciberseguridad. Buenas prácticas ambientales», que estamos preparando para nuestra edición 216 y publicaremos en el mes de noviembre.
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