¿Pueden los centros de datos salvar el mundo con energía renovable?

Los centros de datos tienen un impacto significativo en el mercado mundial de la energía. El consumo mundial actual de los centros de datos supera el 2% de toda la electricidad producida, y Greenpeace prevé que alcance el 13% de la demanda mundial de electricidad en 2030 [1]. En consecuencia, el diseño de los centros de datos está en una posición única para influir positivamente en la generación renovable a escala mundial. Grandes actores del sector, como Facebook, Microsoft y Google, se han comprometido a ser «100% renovables» a través de una iniciativa mundial de colaboración denominada RE100 [2]. Discutiremos: ¿por qué hacerse renovable, cómo se ha conseguido y dónde están ubicados los centros de datos renovables?

Las energías renovables se consideran caras e ineficaces, así que ¿por qué las grandes empresas se comprometen a abastecerse de energía 100% renovable? La respuesta es sencilla: tiene sentido desde dos puntos de vista. La primera es que el abastecimiento de energía renovable permite a las empresas fijar una tarifa fija para los costes energéticos. Esta fijación de tarifas tiene un impacto considerable en la estabilización y reducción de los costes operativos de un centro de datos, porque la energía es el mayor gasto recurrente. La energía renovable puede bloquearse a un precio fijo durante 10-25 años [3]. La segunda es que el cliente lo exige. Al buscar un proveedor de coubicación, un gran cliente de servicios de streaming ha exigido un 100% de energía de origen renovable en sus solicitudes de propuestas [4] en 2018. Entonces, si la energía renovable puede reducir los gastos operativos de tu empresa y aumentar tu atractivo para los clientes, ¿por qué no es más habitual? El plan de abastecimiento energético de una empresa se basa en la disponibilidad de generación y la ubicación del emplazamiento. Éstas son las partes complejas para conseguir abastecerse al 100% de energía renovable. Una empresa puede abastecerse de energía renovable de dos formas: construyendo o contratando. En la primera opción, una empresa construye la generación renovable in situ en forma de parque eólico o solar, pila de combustible de biogás, etc. En este caso, la empresa es propietaria de la generación renovable y se alimenta directamente de ella. Por el contrario, un acuerdo de compra de energía (PPA) y un certificado de energía renovable (REC) son relaciones contractuales en las que la generación renovable no alimenta directamente al cliente, sino que éste se compromete a comprar la energía generada a una tarifa fija por kWh [3]. Los socios deben estar en la misma red, aunque el cliente no puede abastecerse directamente de la electricidad generada por la fuente renovable. El cliente puede recibir crédito por su energía renovable mediante un REC para demostrar su compra de energía a través de un PPA. Como la ubicación de los centros de datos no suele coincidir con la de la generación óptima de energía renovable, el PPA es una fuente más habitual de energía renovable. Los CCE permiten un mayor alcance geográfico para acceder a la generación de energía renovable, así como aprovechar los activos ya operativos sin tener que construir fuentes dedicadas.

Se prevé que la generación sólo alcance el 22,5% del suministro mundial de energía en 2020, lo que hace más difícil la consecución del 100% de renovables por parte de las empresas. Este reto deja al descubierto un componente oculto de la ecuación para alcanzar la energía totalmente compensada: aumentar la eficiencia energética y reducir el consumo de energía. Para los centros de datos, la principal métrica de eficiencia energética se denomina efectividad del uso de la energía (PUE), un valor de ratio > 1,0 de la energía total consumida frente a la energía consumida por los equipos informáticos. La potencia total consumida por un centro de datos, además de los equipos informáticos, suele ser la climatización, la iluminación y las fuentes de energía de reserva. Cuanto menor sea el número de PUE, más eficiente será el funcionamiento del centro de datos.

La geografía tiene un impacto significativo en el PUE de un centro de datos y en la cantidad de energía renovable disponible en la red local. Por ejemplo, un clima más frío reducirá la carga y el uso del sistema de calefacción, ventilación y aire acondicionado y dará lugar a una PUE más cercana a 1. En cuanto al acceso renovable a la red, los países escandinavos se anuncian como los que tienen una de las huellas de carbono por kWh producido más bajas, con Noruega a 8 gramos CO2/kWh. En comparación, la red de Estados Unidos emite una media de 489 gramos CO2/kWh [6]. En Europa y Norteamérica se ven centros de datos energéticamente eficientes y alimentados con energías renovables que demuestran métodos creativos para alcanzar objetivos renovables. En 2009, se construyó el centro de datos de Apple en Maiden, Carolina del Norte, donde no hay acceso por red a energía renovable. Su respuesta: construir una huerta solar de 20 megavatios al otro lado de la calle para compensar el consumo de energía del centro de datos. Gracias a éste y otros esfuerzos similares, Apple ha alcanzado desde entonces un 100% de operaciones con energía renovable en 2013, a través de construcciones y PPAs [10]. La construcción de 2014 de Microsoft en Cheyenne, Wyoming, fue una prueba de concepto de un centro de datos de 200 kilovatios que funcionaba con una pila de combustible de 300 kilovatios alimentada con biogás generado por la planta local de tratamiento de aguas. El diseño alimentaba tanto las necesidades energéticas de todo el centro de datos como las de la planta de tratamiento de aguas residuales. El paquete de infraestructuras se donó posteriormente a la comunidad local para que siguiera investigando soluciones energéticas limpias de circuito cerrado [7]. Apple también ha utilizado tecnologías similares de pilas de combustible en sus operaciones. En 2017, Microsoft alcanzó el 50% de energía renovable en sus operaciones y centros de datos, y se ha comprometido a seguir aumentando el abastecimiento de energía renovable [11].

En 2017, Google también consiguió un 100% de energía renovable a nivel mundial para compensar los centros de datos y las oficinas. Tienen acuerdos con generadores de 2,6 gigavatios de energía renovable [8]. En una operación específica en Hamina (Finlandia), Google consiguió un impresionante PUE de 1,14 utilizando agua de mar naturalmente fría como agua de refrigeración. El diseño también reutilizó un antiguo edificio de una fábrica de papel para reducir el impacto de la construcción [9]. Su centro de datos ejemplifica la combinación de la reducción de energía mediante la utilización de los recursos locales, así como la contratación de PPA para lograr las compensaciones deseadas.

El centro de datos de Facebook en Lulea (Suecia) es un ejemplo de aprovechamiento de una red local renovable y del clima local para aumentar la huella renovable y disminuir el uso de energía. La red sueca se compone en un 80% de fuentes nucleares e hidroeléctricas con bajas emisiones de carbono [12]. La energía hidroeléctrica ha permitido que su funcionamiento reduzca el número de generadores de reserva necesarios en el diseño debido a la alta fiabilidad de la energía. Además, redujeron su PUE a 1,07 con refrigeración libre utilizando el aire y el agua refrigerados de forma natural. La red nativa sueca tiene una huella de carbono de 13 g CO2/kWh [6], inferior a la de la mayoría de los países. Hasta la fecha, Facebook ha compensado sus operaciones con aproximadamente un 50% de fuentes de energía renovables [10].

Existen varias organizaciones que intentan identificar y conectar la generación con los clientes. Algunos ejemplos son la Alianza de Compradores de Energías Renovables (REBA) y Bitpower. Estos intermediarios ayudan a aumentar la concienciación, reducir la complejidad y mantener un registro de nuevos acuerdos para conectar a productores y clientes [4].

Una compensación energética totalmente renovable es posible para la industria de los centros de datos; sin embargo, requiere pensamiento estratégico e inversión. Requiere una planificación precisa de la ubicación para construir donde haya recursos renovables disponibles y una importante inversión de capital en diseños eficaces y eficientes energéticamente. Los ejemplos anteriores demuestran la posibilidad de la eficiencia energética, el uso de tecnologías novedosas y el compromiso con las fuentes de energía renovables incluso cuando no es conveniente. El futuro parece prometedor para el aumento de las energías renovables en el sector de los centros de datos, liderado por los actores más significativos, y CAI se enorgullece de ayudar a sus clientes a alcanzar sus objetivos en materia de energías renovables. Visita nuestra página de Puesta en Servicio de Centros de Datos para obtener más información, y ponte en contacto con nuestro Director Global de Puesta en Servicio de Edificios, Niall Killeen(niall.killeen@cagents.com), para hablar de tu próximo proyecto.

Sobre el autor:

Ann Schneider aporta 2,5 años de experiencia como Ingeniera de Proyectos y Directora de Proyectos de construcción en el sector del petróleo y el gas. Su experiencia en ingeniería incluye revisiones de diseño, apoyo operativo para instalaciones existentes y análisis hidráulico de sistemas. Antes de trabajar en el sector del petróleo y el gas, Ann trabajó como becaria en una empresa de suministro eléctrico.