Cada correo electrónico enviado, foto o video capturado, token criptográfico comercializado y artículo en línea publicado se suma a la creciente masa de datos digitales en todo el mundo.
Sólo el año pasado, se crearon y consumieron casi 100 billones de gigabytes de datos, según el investigador de mercado International Data Group, lo que equivale a 4,5 billones de veces el contenido total de texto de Wikipedia. Y la cifra casi se duplicará nuevamente para 2025.
El motor de este crecimiento son los centros de datos que consumen mucha energía en todo el mundo y que procesan, alojan y almacenan información digital, pero cuya capacidad se está volviendo rápidamente insuficiente.
Los desarrolladores están luchando por ampliar los centros existentes o construir otros nuevos para satisfacer la demanda. Un número cada vez mayor de personas y dispositivos se conectan en línea; los servicios de streaming como Netflix y Spotify tienen millones de usuarios simultáneos; y la llegada de las criptomonedas y sus métodos de minería de procesamiento intensivo han aumentado la tensión. La minería y el comercio de Bitcoin consumieron casi el triple de electricidad que toda la isla de Irlanda el año pasado, estima el Centro de Finanzas Alternativas de Cambridge.
Nuestra dependencia de los centros de datos para el funcionamiento de la vida moderna no hará más que afianzarse. En los próximos años, “dos de los principales impulsores serían la IA y el Internet de las cosas”, dice Petroc Taylor, analista de investigación de Statista que cubre centros de datos y telecomunicaciones. “Estos algoritmos de IA necesitan cantidades masivas de datos de entrenamiento y, a medida que se vuelven más complejos, [will] Necesitamos filtrar más datos”.
Grandes modelos de lenguaje como GPT-4, que impulsa ChatGPT, requieren grandes cantidades de potencia informática para crear y mejorar. Si bien OpenAI, la compañía detrás de ChatGPT, no publica cifras exactas, se estima que entrenar su modelo más antiguo, GPT-3, costó entre 3,2 y 4,6 millones de dólares en potencia de procesamiento. Para la formación de GPT-4, ese costo había aumentado a más de $100 millonessegún una estimación de Sam Altman, director ejecutivo de OpenAI.
Resolver la crisis que se avecina en los centros de datos no es tan simple como simplemente crear nuevas operaciones o expandir las existentes. Los desarrolladores deben superar obstáculos que incluyen restricciones de planificación local, la necesidad de una mayor generación de electricidad y actualizaciones de los sistemas de transmisión nacionales.
En las regiones que albergan grupos de centros de datos, estas limitaciones están limitando el desarrollo de nuevos centros, lo que podría obligar a los desarrolladores a buscar en otra parte.
La cantidad de electricidad que consumen los centros de datos también ha planteado dudas sobre su sostenibilidad y el impacto que tienen en los objetivos netos cero de los países.
“Ciertamente es físicamente posible adaptarse a este crecimiento de la demanda, descarbonizar y tener suficiente generación”, dice Mark Turner, socio de la consultora energética Baringa. “Pero equilibrar todas esas cosas se vuelve particularmente difícil”.
Anatomía de un centro de datos.
Una computadora personal contiene un disco duro para almacenar datos, un procesador capaz de modificar esos datos, hardware de red para conectarse a Internet y una batería o fuente de alimentación para proporcionar energía para todo. A medida que la electricidad pasa a través del hardware de su computadora portátil, produce calor que es enfriado por un ventilador.
Los centros de datos toman estos conceptos básicos de una computadora estándar y los escalan a un nivel enorme. En lugar de un disco duro en su computadora para almacenar fotos y videos caseros, un centro de datos contendrá miles de discos duros y potentes procesadores dentro de “servidores” que almacenan, procesan y alojan grandes cantidades de datos, por ejemplo, todo el catálogo de videos de YouTube.
Grandes conjuntos de servidores se almacenan en filas de “bastidores” que consumen mucha energía y producen cantidades increíbles de calor. Este calor requiere sistemas de enfriamiento especializados para regularse. Un centro de datos debe mantenerse entre 18 y 27 grados centígrados para evitar que el hardware se deteriore.
Los centros de datos tienen varias estructuras de propiedad diferentes. Las organizaciones pueden construir y operar sus propios centros de datos para sus propias necesidades específicas, y esto puede ser preferible para operaciones gubernamentales o militares sensibles a la seguridad. En el otro extremo de la escala, el espacio de servidor se puede alquilar por períodos cortos a empresas que poseen y operan centros de datos conocidos como “proveedores de nube”, como Amazon Web Services o Google Cloud. Independientemente de cómo operen, todos los centros de datos requieren un gran suministro de electricidad confiable para alimentar su hardware y sistemas de refrigeración.
Si bien la eficiencia energética de los centros de datos ha mejorado sustancialmente en la última década, la demanda cada vez mayor de datos ha impulsado aumentos en el uso general de energía.
La eficiencia energética de un centro de datos se mide en una escala de efectividad en el uso de energía (PUE), que equivale a la potencia total que ingresa a un centro de datos dividida por la energía total utilizada para hacer funcionar el equipo dentro de él. Por lo tanto, la eficiencia perfecta recibiría una puntuación PUE de 1.
Hasta 2018, los centros de datos estaban logrando grandes avances en eficiencia energética, debido a la consolidación y mejoras en los sistemas de refrigeración. Sin embargo, estos aumentos de eficiencia se han estancado.
Cuando las rutas de fibra convergen
Debido a factores como la geografía, el clima y el acceso a una fuerza laboral calificada, los centros de datos tienden a estar agrupados geográficamente; Los grandes centros incluyen Dublín, Amsterdam, Zurich y Virginia.
Structure Research, una consultora especializada en infraestructura de Internet, estima que los centros de datos consumieron electricidad equivalente a aproximadamente el 1 por ciento de la demanda energética total del mundo el año pasado. Sin embargo, debido a la agrupación, la demanda de electricidad no se distribuye equitativamente en todo el mundo.
Los centros más activos tienen “enlaces a las redes troncales de fibra que atraviesan diferentes continentes”, afirma Turner, que también ha investigado las particularidades del mercado irlandés de centros de datos. “Ahí es donde lugares como Ámsterdam y Dublín realmente ganan, porque tienen muchas rutas de fibra que convergen en un solo lugar”.
Hay 82 centros de datos operando en la República de Irlanda, por ejemplo, y la mayoría en el área metropolitana de Dublín. Otros 40 tienen aprobación de planificación y 12 están en construcción, según Bit Power, una firma irlandesa de investigación de mercado.
Estos centros consumieron el 19 por ciento del uso total de energía de Irlanda en 2022. Se espera que esta proporción aumente al 28 por ciento para 2031, según Eirgrid, el operador del sistema de transmisión irlandés. Debido a las preocupaciones sobre la capacidad de su red, Eirgrid dejó de emitir nuevas conexiones de red a centros de datos en el área de Dublín hasta 2028.
“Definitivamente existe un deseo de reforzar la red alrededor de Dublín”, dice Turner. “Aunque es muy difícil hacer eso”. . . “En particular, obtener el permiso de planificación adecuado y, en general, es muy difícil conseguir la planificación de nuevos cables, especialmente en zonas urbanizadas”.
Los problemas de suministro y transmisión de energía no son exclusivos de Irlanda. El estado estadounidense de Virginia cuenta con uno de los mayores grupos de centros de datos del país: el 27 por ciento de toda la capacidad de los centros de datos del país, según Structure Research. Sus 300 centros consumen el 20 por ciento de toda la demanda de electricidad del estado.
Las empresas de tecnología preocupadas por cómo este nivel de demanda afecta el medio ambiente están planificando e invirtiendo en servicios en la nube más sostenibles. Sundar Pichai, director ejecutivo de Google, anunció en 2020 un “compromiso de operar con energía libre de carbono las 24 horas del día, los 7 días de la semana, en todos nuestros centros de datos y campus en todo el mundo” para 2030.
La empresa planea comprar energía limpia las 24 horas del día en los mercados en los que opera y también está invirtiendo en energías renovables. Otros operadores de centros de datos han hecho promesas similares para descarbonizar sus redes.
Los centros de datos están surgiendo como importantes actores del mercado mayorista de energía, capaces de influir en la dirección de la inversión en generación de energía.
En abril, Google llegó a un acuerdo de poder adquisitivo directo para comprar 150 megavatios de energía eólica a Ørsted, una empresa energética danesa que opera parques eólicos en Estados Unidos.
Estos acuerdos energéticos celebrados por los operadores de centros de datos pueden ayudar a asegurar la financiación de la construcción al garantizar un flujo de ingresos fijos a los proveedores de energía limpia durante varios años. Un experto en energía le dice al Financial Times que “los acuerdos de compra de energía son uno de los factores clave que deciden si se construye o no un parque eólico”.
Esto, dice Turner, sugiere que los nuevos centros podrían desempeñar un papel en la satisfacción de la demanda futura, junto con la expansión de los centros existentes.
“Las ubicaciones más obvias y buenas en todos los aspectos probablemente hayan sido aquellas que ya se han desarrollado”, dice. “En el cuadro de mando de los factores relacionados con la ubicación de su centro de datos, la disponibilidad de suficiente espacio y capacidad en la red, y la disponibilidad de energía baja en carbono, idealmente a un precio bajo, [the latter] es cada vez más crítico. Esto puede llevar a los operadores a buscar en otra parte”.
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