El crecimiento acelerado de los centros de datos ha incrementado significativamente la demanda mundial de electricidad y las emisiones asociadas a su operación, impulsado por la expansión de servicios digitales como la computación en la nube, el almacenamiento masivo de información, la inteligencia artificial y las plataformas de transmisión de contenidos. Este escenario plantea la necesidad de replantear los esquemas tradicionales de suministro energético, históricamente sustentados en la red eléctrica y generadores diésel de respaldo, debido a sus elevados niveles de pérdidas energéticas, emisiones de carbono y dependencia de combustibles fósiles. Bajo este contexto, el desarrollo de infraestructuras digitales sostenibles requiere complementar las estrategias de eficiencia energética orientadas a reducir el consumo con enfoques que transformen también las fuentes de abastecimiento eléctrico. La transición hacia modelos energéticos de menor impacto ambiental adquiere mayor importancia en regiones donde las condiciones climáticas limitan el aprovechamiento de recursos renovables como la energía solar y eólica, obligando a explorar alternativas capaces de garantizar confiabilidad operativa, continuidad del servicio y reducción de emisiones sin comprometer el desempeño de instalaciones que operan de forma ininterrumpida.

A partir de estas condiciones, se evalúan cuatro configuraciones energéticas para un centro de datos hipotético de 5 MW ubicado en la región del Golfo, donde la disponibilidad de gas natural y la cercanía de la red eléctrica ofrecen alternativas diferentes al aprovechamiento directo de fuentes renovables intermitentes. La comparación considera un modelo convencional basado en la red eléctrica y generadores diésel, junto con tres configuraciones híbridas que incorporan celdas de combustible de óxido sólido (SOFC), microturbinas de gas (MGT) y celdas de combustible de membrana de intercambio de protones (PEMFC). Cada propuesta analiza la combinación de estas tecnologías como fuente principal, respaldo secundario o suministro de emergencia, considerando aspectos relacionados con capacidad instalada, tiempos de respuesta, eficiencia energética, requerimientos de espacio y emisiones de dióxido de carbono. Paralelamente, el análisis incorpora el indicador Power Usage Effectiveness (PUE), ampliamente utilizado para medir la eficiencia de los centros de datos mediante la relación entre el consumo energético total y la energía utilizada directamente por los equipos informáticos. Reducir este indicador implica disminuir las pérdidas asociadas a sistemas auxiliares, mejorar el aprovechamiento de la energía suministrada y optimizar el funcionamiento integral de la instalación. Asimismo, el estudio incorpora principios de economía circular mediante el aprovechamiento del calor residual generado por las celdas SOFC para alimentar la microturbina de gas, incrementando la eficiencia global del sistema y reduciendo el desperdicio energético.

Posteriormente, la comparación técnica evidencia diferencias importantes entre las alternativas analizadas. El sistema convencional presenta una confiabilidad dependiente del desempeño de la red eléctrica y registra pérdidas energéticas cercanas al 66 %, resultado de las ineficiencias acumuladas durante la generación centralizada, la transmisión, la distribución y los equipos internos de conversión eléctrica. En contraste, los modelos basados en generación distribuida mediante SOFC-MGT reducen las pérdidas hasta aproximadamente el 42 %, gracias a una eficiencia global cercana al 65 % y a la eliminación de diversos equipos de conversión presentes en los diseños tradicionales. Sin embargo, las configuraciones que dependen exclusivamente del suministro de gas natural o de un único sistema de respaldo presentan limitaciones frente a fallas de combustible, mantenimientos programados o indisponibilidad de alguno de sus componentes. Bajo estas condiciones, la configuración integrada por SOFC-MGT como fuente principal, la red eléctrica como respaldo secundario y PEMFC como respaldo de emergencia ofrece el mayor nivel de confiabilidad al disponer de tres niveles independientes de suministro capaces de mantener la continuidad operativa incluso durante mantenimientos o contingencias simultáneas.

La evaluación ambiental confirma que la transformación del esquema energético también genera reducciones significativas en la huella de carbono de los centros de datos. Mientras el modelo convencional produce aproximadamente 23.004 toneladas equivalentes de dióxido de carbono, las configuraciones híbridas disminuyen estas emisiones alrededor de un 66 %, manteniendo diferencias relativamente pequeñas entre ellas. Además de reducir las emisiones, el modelo más completo ofrece ventajas operativas adicionales, como la posibilidad de intercambiar energía con la red, realizar estrategias de reducción de demanda durante horas pico, evitar el sobredimensionamiento de equipos de generación y extender la vida útil de los sistemas mediante una utilización más equilibrada de las distintas fuentes disponibles. De esta manera, la integración de celdas de combustible, microturbinas de gas y sistemas de respaldo diversificados constituye una alternativa para avanzar hacia centros de datos con mayor eficiencia energética, menores pérdidas eléctricas, menor impacto ambiental y mejores condiciones de confiabilidad, respondiendo al crecimiento sostenido de la infraestructura digital mediante soluciones compatibles con los objetivos globales de descarbonización y sostenibilidad.

Para leer más ingrese a:

https://cse.cigre.org/cse-n041/developing-sustainable-system-for-future-data-centers.html

https://cse.cigre.org/cse-n041/developing-sustainable-system-for-future-data-centers.pdf