Circuitos líquidos y calidez urbana: la próxima frontera en el rendimiento de los centros de datos

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Cada centro de datos del planeta es un horno silencioso. La corriente eléctrica que se alimenta a los procesadores, la memoria y los dispositivos de almacenamiento no dura mucho tiempo como la electricidad. Cada cálculo, cada consulta, cada inferencia de IA termina con calor. Nada se almacena o encierra químicamente como energía potencial. La física es cierta: cada MWh que entra en un centro de datos lo deja en forma de energía térmica. En una era en la que millones de servidores funcionan todo el tiempo. Ese calor se suma a un enorme subproducto global. El desafío no es crearlo. Se trata de atraparlo antes de que desaparezca en el cielo.

Históricamente, la industria veía el calor como un problema que debía eliminarse. no es un recurso Centros de datos en sus inicios Al ventilar grandes sistemas HVAC, los sistemas de enfriamiento a menudo usan entre el 20% y el 40% de su energía total solo para mantener el equipo a una temperatura de funcionamiento segura. La idea tenía sentido cuando la potencia de procesamiento era baja y la electricidad barata. Pero el auge de las instalaciones a hiperescala del grupo de inteligencia artificial y el presupuesto de carbono están cambiando la ecuación.

Esto no era un problema en el pasado. Esto se debe a que las afirmaciones basadas en datos sobre un crecimiento exponencial de la demanda de electricidad no se materializan todos los años. Ha pasado una década desde que me di cuenta de ellos por primera vez como profesional en la industria tecnológica. Esto puede convertirse en una preocupación real en la era de la IA, aunque espero que la economía impulse una gran eficiencia del software. En cambio, arrojó más problemas al hardware de los que esperaban la mayoría de los analistas. Esto es lo que muestran los resultados de DeepSeek y los centros de datos oscuros en China.

Pero aún así, cada centro de datos tiene grandes perspectivas. Cuando una planta utiliza 100 MW de potencia continua, a menudo surge la pregunta de si los mismos 100 MW de calor se pueden utilizar más allá de la sala de servidores.

La respuesta depende de cómo se captura el calor. ¿Y adónde irá el calor? El enfriamiento por aire sigue siendo común. Pero el aire es un mal transportador de energía térmica. El aire de escape caliente sale del servidor a una temperatura de alrededor de 30-40 °C, lo que es demasiado frío para procesos industriales y demasiado baja para un transporte eficiente. La refrigeración líquida, especialmente los sistemas de inmersión y directo al chip, cambia esa ecuación. Cuando el servidor se baña en agua circulante o fluido dieléctrico. La temperatura de salida puede alcanzar entre 50 y 60 °C. Esto abre la puerta a la conexión directa a redes de calefacción centralizadas modernas que ya no requieren temperaturas del nivel del vapor. La física de la transferencia de calor por fluidos también significa menos energía de bombeo y un control más consistente. lo que reduce las pérdidas

En el norte de Europa, donde las redes de calefacción son densas, este cambio ya es visible. en la ciudad de Odense, Dinamarca El calor residual del centro de datos de Meta fluye a través de grandes bombas de calor hasta el sistema de calefacción urbana local. Esto cubre aproximadamente 100.000 MWh de demanda residencial cada año. En Finlandia, la nueva instalación Azure de Microsoft suministrará 250 MW de energía térmica a la red de Fortum, suficiente para calentar un cuarto de millón de hogares. Estocolmo, Helsinki y Oslo han establecido proyectos para tratar el calor de los centros de datos como parte de su planificación energética municipal. El proyecto funcionó porque la temperatura del agua y las expectativas de la red convergieron. Los sistemas de calefacción central de cuarta generación funcionan a temperaturas de 60 a 70 °C, mientras que los sistemas de quinta generación utilizan calefacción cíclica o de baja temperatura, donde cada edificio tiene su propia pequeña bomba de calor. En ambos casos, los servidores refrigerados por líquido entregan calor a temperaturas óptimas con poca energía adicional.

El panorama termodinámico se vuelve más interesante cuando se combina con acuíferos o almacenamiento de calor en pozos. Estos sistemas subterráneos almacenan calor en verano. Aquí es cuando los centros de datos y la producción de electricidad renovable alcanzan su punto máximo. Luego, el calor se extrae en invierno, cuando aumenta la demanda de calefacción. Los sistemas acuíferos de baja temperatura recuperan habitualmente entre el 70% y el 90% de la energía almacenada durante toda la temporada. Cuando se conecta a un centro de datos refrigerado por líquido, reduce el desajuste entre la carga de procesamiento constante y la demanda de calefacción estacional. En lugar de tirar el calor en julio, la misma agua puede traer calor a tu hogar en enero. La tecnología convierte los residuos en inventario gestionado.

Incluso en la mejor forma. Bueno, no se pueden recuperar todos los julios. Pérdidas por bombeo Funcionamiento de la bomba de calor Las pérdidas de calor de las tuberías y el tiempo de inactividad por mantenimiento erosionan la suma total. Pero con una integración completa, como la refrigeración líquida, la calefacción urbana a baja temperatura, el almacenamiento de calor y un fuerte apoyo regulatorio, la proporción recuperable puede llegar al 70-85% del calor residual anual de un centro de datos. En algunos campus muy renovados donde hay una demanda constante y distancias cortas, esto puede llegar al 90%. Eso significa que un centro de datos de 100 MW puede proporcionar entre 70 y 90 MW de calefacción comunitaria continua. El límite teórico es mayor. Pero las tasas de seguridad del hardware y los requisitos variables hacen que esas cifras sean realistas.

La economía también mejoró. La venta de calor rara vez constituye un centro de ganancias para las empresas de informática. Pero existen costos de enfriamiento evitables y valores de contabilidad de carbono. Cuando el gas natural es caro o está sujeto a impuestos, los operadores de calefacción urbana también son socios dispuestos. El programa Open District Heating de Stockholm Exergi paga por el calor residual que se envía al centro de datos. Ofrecen contratos predecibles a largo plazo. En Dinamarca, los cambios regulatorios han abolido el impuesto sobre el calor residual. Desbloquea proyectos que están estancados por malos incentivos. La nueva Ley de Eficiencia Energética de Alemania exige que los nuevos centros de datos reutilicen al menos el 10 % de su calor a partir de 2026, aumentando al 20 % para 2028. La Directiva de Eficiencia Energética actualizada de la UE exige que se evalúen todas las instalaciones de más de 1 MW. y buscar la recuperación de calor cuando sea posible. La política se está poniendo al día con la física.

La licencia social es otro factor. Las comunidades que albergan centros de datos preguntan cada vez más qué reciben a cambio de la electricidad, el agua y el terreno que utilizan estas instalaciones. El trabajo y los impuestos pueden ayudar. Pero el continuo calor por las bajas emisiones de carbono es tangible de una manera que las declaraciones ESG no lo son. La visión de una casa o un invernadero calentado por el calor del servidor reduce la resistencia a la expansión. En Noruega, la asociación entre un centro de datos y una piscifactoría se ha convertido en un motivo de orgullo local. Esto demuestra que el calor industrial puede sustentar la vida en lugar de desperdiciar energía. Estos gestos son importantes en el proceso de concesión y en la conversación más amplia sobre infraestructura digital y sostenibilidad.

Exploro el potencial de enfriamiento geotérmico de los centros de datos míos. informe recién elaborado Acerca de la energía geotérmica Pero me di cuenta de que valía la pena explorar esto con un poco más de detalle. como parte de una red energética más integrada. Esto se inspiró en parte en mi trabajo en la Hoja de Ruta Energética 2050 de Irlanda y en mi trabajo con Tennet en los Países Bajos este verano. Lo que en ambos casos requiere que el centro de datos dirija el calor hacia algún tipo de red de calefacción como componente clave de la solución general. Ambos países son centros de centros de datos. Está junto al mar, con numerosos cables de datos transatlánticos descansando en playas, dunas y promontorios.

Las redes de refrigeración y calefacción líquidas de próxima generación también encajan bien en redes basadas principalmente en energía renovable. Transforman los centros de datos de cargas pasivas en activos energéticos integrados. La planta utiliza energía solar o eólica durante el día y exporta calor a una red de baja temperatura durante la noche. Sirve tanto como infraestructura digital como como planta de energía térmica. con almacenamiento de hielo Se convierte en una fuente de almacenamiento de energía estacional. que puede convertir la electricidad renovable para los meses más cálidos del invierno. Los mismos sistemas que respaldan las cargas de trabajo de IA y la computación en la nube pueden estabilizar los suministros de energía municipales. y reducir la necesidad de respaldos fósiles.

La física lo hace posible La tecnología lo hace práctico y comenzaron a aplicarse regulaciones. Las barreras que persisten son en gran medida organizativas y financieras: ajustar las empresas de servicios públicos, los municipios y los operadores de hiperescala para compartir infraestructura y riesgos. Pero cuando las piezas se juntan, los resultados fueron convincentes. El calor proporcionado por los servidores ha sustituido cientos de millones de metros cúbicos de gas natural en toda Escandinavia. Varios ejemplos Demuestra que este concepto ya no es un concepto teórico. Es un principio de diseño emergente para centros de datos en climas fríos y, cada vez más, para todos los campus urbanos.

La historia de la reutilización del calor de los centros de datos es un recordatorio de que los problemas energéticos suelen ser un problema de percepción. Durante décadas, los ingenieros han considerado que el calor residual es algo que debe eliminarse. Ahora es un recurso que gestionar. Cada MWh de electricidad que ingresa a un centro de datos se compone de dos productos: trabajo digital y energía térmica. Con refrigeración líquida, conexión en red Gen-5 y almacenamiento de hielo, la mayor parte de la energía térmica se puede volver a utilizar. Lo que alguna vez fue un costo computacional puede convertirse en parte de la solución a la calefacción urbana. Las máquinas silenciosas en las afueras de nuestras ciudades también pueden ayudarnos a mantenernos calientes.