Cuando se trata de reducir la huella del agua y la energía, muchas organizaciones solo ven obstáculos. En Ecolab, solo vemos oportunidades.

La revolución de la IA ha incrementado la demanda de energía y refrigeración a una escala sin precedentes. Esto está impulsando una migración en las arquitecturas de enfriamiento de los centros de datos para mitigar el calor generado por las aplicaciones y chips de computación avanzada de hoy en día. 

Para poner la demanda en perspectiva, una consulta típica respondida por un sistema líder de IA generativa requiere 2,9 vatios-hora (Wh) de electricidad, o aproximadamente 10 veces la cantidad de electricidad consumida para una consulta estándar en un motor de búsqueda¹. Cuando esto se multiplica por de millones de consultas diarias, el consumo crece sustancialmente. Los pronósticos actuales indican que la infraestructura de cómputo para modelos extensos de lenguaje avanzados podría, para 2030, requerir 327 gigavatios (GW) de electricidad² para mantenerse al día con la demanda. Eso es aproximadamente el 70% de la electricidad total utilizada en Estados Unidos en 2024. ³

Para seguir siendo competitivos ahora y en el futuro, los proveedores de centros de datos deben invertir en infraestructuras de refrigeración de última generación y en monitorización digital que les permitan conservar recursos, optimizar el rendimiento y adaptarse rápidamente a los cambios en la demanda.

La energía requiere agua

Hoy en día, la energía es la fuente principal que limita el crecimiento de los centros de datos. Dependiendo de la geografía y de la demanda informática, el aumento de las necesidades de agua también puede poner a prueba las cuencas hidrográficas locales. Conservar la energía y el agua es primordial para que los centros de datos obtengan una ventaja competitiva y mejoren el rendimiento operativo.

En un esfuerzo por reducir su huella hídrica, algunas organizaciones han adoptado métodos de refrigeración sin agua. Sin un análisis exhaustivo, los métodos de refrigeración sin agua pueden pasar por alto dos aspectos fundamentales que pueden aumentar la huella hidroeléctrica del centro de datos: 1) el agua es un medio de refrigeración mucho más eficiente que el aire y requiere menos energía; y 2) la propia producción de energía requiere el uso de agua.

Por ejemplo, se necesitan 570-1.100 litros de agua⁴ para generar 1 megavatios-hora (MWh) de electricidad mediante la quema de gas natural, creando una huella hídrica significativa para empezar. Dependiendo del clima local y del diseño del sistema refrigerado por líquido, los centros de datos refrigerados por agua suelen utilizar entre un 10 y un 30% menos de energía⁵ que las aplicaciones de enfriadores refrigerados por aire. Esto se debe a la termodinámica del agua misma: el agua es más densa que el aire, lo que le da casi 3.500 veces la capacidad de transporte de calor del aire y transfiere el calor 23,5 veces más rápido⁶.

Incluso con la eficiencia de refrigeración del agua en comparación con el aire, las organizaciones pueden asegurarse de que el uso del agua en sus sistemas sea estratégico, utilizando el agua allá donde tenga sentido y solo en la cantidad necesaria.

Infraestructura y monitoreo digital

El proceso comienza con la selección del emplazamiento: la evaluación del clima, la disponibilidad de agua, la fuente de energía y los impactos en las cuencas hidrográficas locales, ya que estos factores influyen sustancialmente en las opciones de refrigeración más sostenibles. Para satisfacer las demandas de refrigeración de la infraestructura digital, la topología de refrigeración de los centros de datos debe diseñarse teniendo en cuenta la versatilidad y la flexibilidad, no solo para el presente sino también para el futuro. Esta planificación se basa en un enfoque holístico, aprovechando una combinación de métodos de enfriamiento desde el sitio hasta el chip. Por ejemplo, cuando se implementa la refrigeración directa al chip, se puede aliviar la carga de los sistemas de refrigeración de las instalaciones (por ejemplo, torres de refrigeración y enfriadores), lo que ayuda a los centros de datos a reducir el consumo de agua y energía. 

Una vez que la topología del sistema está en funcionamiento, debe supervisarse y gestionarse de forma constante para garantizar que cada sistema dinámico de la infraestructura de refrigeración siga funcionando a los altos niveles para los que está diseñado.

Considere que, en promedio, el uso optimizado de agua de un centro de datos de tamaño mediano de 100 MW es menor que el consumo anual de agua de un campo de golf de 18 hoyos⁷. 

Usando la misma analogía, la demanda de potencia de cómputo y los requisitos de enfriamiento pueden aumentar o disminuir de la misma manera que las condiciones climáticas pueden afectar a la cantidad de agua necesaria para mantener un campo de golf. Sin embargo, el consumo de agua de los centros de datos puede fluctuar cada hora, independientemente de las condiciones meteorológicas, debido a factores como la carga de refrigeración, la calidad del agua, la eficiencia de los equipos, la temperatura ambiente y la humedad. Adaptarse a estas fluctuaciones de la demanda es la clave para maximizar la eficiencia del sistema.

Actualmente, el ritmo de desarrollo de los centros de datos supera la capacidad de cualquier desarrollador de pensar en cada una de las decisiones del sistema de refrigeración, desde el diseño hasta el funcionamiento y el mantenimiento. Para seguir siendo competitivos, los centros de datos pueden beneficiarse de un proveedor que planifique y gestione la refrigeración de arriba a abajo, aprovechando los datos de rendimiento para identificar áreas de mejora y ayudar a mitigar riesgos y desafíos. Esto no solo alivia la presión de los operadores individuales del sitio, sino que tiene beneficios medibles tanto para el medio ambiente como para el resultado final.

Enfoque estratégico sobre el uso del agua en los centros de datos

Los sistemas de refrigeración más eficientes requieren un enfoque de diseño integral y con visión de futuro que contextualice la comunidad local, la red eléctrica y la cuenca hidrográfica para informar de las decisiones y maximizar la eficiencia y la sostenibilidad de los recursos.

Este enfoque comienza mucho antes de que se construya un centro de datos. La elección del emplazamiento es fundamental cuando se trata de optimizar la refrigeración gratuita, así como de obtener fuentes de agua fiables. En la fase de diseño de las instalaciones, los diseños de refrigeración eficientes (como la refrigeración líquida adiabática y la refrigeración líquida directa al chip) pueden aliviar la demanda de electricidad de un centro de datos.

Una vez que un centro de datos está en funcionamiento, se pueden implementar proyectos de reutilización y reciclaje de agua para reducir la necesidad de agua potable. La monitorización digital puede mejorar aún más las oportunidades de reducción del agua al ayudar a los operadores a detectar y tratar las perturbaciones del sistema de refrigeración antes de que se conviertan en problemas mayores, y al permitir que esos sistemas se adapten a las fluctuaciones de la demanda.