La noción de escasez de energía está quedando al descubierto en países de todo el mundo.
Con moratorias de facto sobre nuevos centros de datos en Dublín, restricciones en Ámsterdam y Singapur (aunque en la ciudad-estado están empezando a aliviarse) e informes de que los centros de datos están retrasando desarrollos residenciales en Londres debido a la escasez de energía, el mensaje es claro: los centros de datos están consumiendo demasiada energía y la red no puede manejarla.
Cuando se trata de los Estados Unidos de América, el panorama es menos claro.
“En Estados Unidos decimos que toda la política es local”, afirma el analista de IDC Sean Graham. “En Estados Unidos, toda la energía también es local. No creo que pueda decir que hay un problema general de escasez en Estados Unidos, pero definitivamente hay áreas en las que conseguir una conexión a la red eléctrica es un problema”.
A pesar de la dificultad de analizar un mercado tan enorme, se realizan estudios periódicos de la red eléctrica estadounidense y la mayoría concluye que, al igual que en otras partes del mundo, la demanda está aumentando vertiginosamente.
Junto con esta creciente demanda, el Departamento de Energía (DOE) está estudiando algunas soluciones “a nivel nacional”. Por ejemplo, a principios de este año, el DOE propuso establecer diez corredores de transmisión en todo el condado que permitirían la rápida expansión de la red eléctrica. Estos corredores se describen como “corredores de transmisión eléctrica de interés nacional” (NIETC, por sus siglas en inglés) y cubren más de 5.600 kilómetros de los EE. UU.
Un análisis de Grid Strategies, que utiliza datos de las presentaciones de las entidades de planificación de la red ante la Comisión Federal de Regulación de la Energía (FERC) de 2023, concluyó que en 2022 la previsión de demanda máxima para 2028 era de 835 GW. Para 2023, esta previsión había aumentado a 852 GW. El estudio también señaló que es probable que se trate de una subestimación: "Varias actualizaciones más recientes están añadiendo GW adicionales a esa previsión", advirtió. "Es probable que la previsión del próximo año muestre una tasa de crecimiento a nivel nacional aún mayor".
Entre los principales impulsores de este crecimiento esperado en la demanda de energía se encuentran los centros de datos.
¿Está ahí la fuente de alimentación?
Graham, de IDC, sostiene que no es práctico considerar los problemas energéticos de Estados Unidos a escala nacional, porque la demanda se concentrará en algunas zonas más que en otras. Entre los lugares clave con limitaciones de red señalados por el analista se encuentran, como era previsible, el norte de Virginia (también conocido como el callejón de los centros de datos) y California.
El norte de Virginia tiene la mayor concentración de centros de datos del mundo. Es el centro de la industria y, en 2022, la empresa de servicios públicos Dominion Energy admitió que es posible que no pueda satisfacer las demandas de energía en las áreas particularmente densamente pobladas con centros de datos, ya que sus líneas de alto voltaje simplemente no podrían soportar más energía.
La red eléctrica de EE. UU. está compuesta por nueve operadores regionales y con muchas siglas, que son responsables de la infraestructura utilizada por las compañías eléctricas: NYISO, ISO-NE, PJM, MISO, SPP, ERCOT, CAISO y Oeste (no ISO) y Sudeste (no ISO).
Según el informe "Queued Up: 2024 Edition" del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (LBNL), actualmente hay casi 12.000 proyectos con 1.570 GW de capacidad de generación y 1.030 GW de capacidad de almacenamiento "en cola" para conectarse a la red. Más del 94 por ciento de esta capacidad de generación propuesta es cero emisiones de carbono.
Si bien esto sugiere que hay proyectos de energía más que suficientes para satisfacer la creciente demanda, el LBNL señaló que más del 70 por ciento de las solicitudes de interconexión se retiran. De hecho, solo el 19 por ciento de las solicitudes entre 2000 y 2018 se construyeron para 2023.
Estos hallazgos de alto nivel nos dan una idea de la estrategia de red a largo plazo para el país, pero hacen poco para abordar el problema inmediato de la creciente demanda de la industria de los centros de datos, un problema que solo se ha visto exacerbado por el auge de la inteligencia artificial (IA).
El propio informe del LBNL señala esto y sugiere que comparar el crecimiento de carga máxima esperado en cinco años con la carga máxima de los proyectos a los que se les han otorgado acuerdos de interconexión es una mejor medición de la capacidad de la red para manejar el crecimiento de carga que está siendo "impulsado por la electrificación del transporte, el crecimiento de la manufactura y los centros de datos".
En las regiones de CAISO (California) y ERCOT (Texas), los proyectos con aprobación superan ampliamente el crecimiento de carga esperado, pero la historia es diferente cuando nos dirigimos a MISO (Operador Independiente del Sistema del Medio Continente) y PJM, que es parte de la red de Interconexión Oriental y sirve al norte de Virginia.
PJM ha dicho que espera ver un aumento de casi el 40 por ciento en la carga de la red en sus zonas de transmisión durante los próximos 15 años. Tras publicar su Informe de previsión de carga de PJM para 2024 en enero, el proveedor de la red señaló que: “La creciente demanda de energía en la región a la que presta servicios PJM está cada vez más impulsada por el desarrollo de centros de datos en toda la zona de influencia de PJM, combinado con la aceleración de la electrificación del transporte y la industria”.
En Virginia, se espera que la demanda en la parte de la red de Dominion crezca de 22 GW en 2024 a 42 GW en 2039. En abril de 2024, Dominion Energy publicó una solicitud de propuestas para proyectos de desarrollo de energía solar, eólica terrestre y almacenamiento de energía en Virginia.
A fines de 2023, PJM declaró que esperaba aprobar 300 nuevos proyectos de generación para interconectarlos en 2024 con 26 GW de capacidad de generación, aunque esto no solo cubriría el dominio de Dominion. PJM presta servicios en Delaware, Illinois, Indiana, Kentucky, Maryland, Michigan, Nueva Jersey, Carolina del Norte, Ohio, Pensilvania, Tennessee, Virginia, Virginia Occidental y la capital de Estados Unidos, Washington DC.
Si las solicitudes de interconexión se concretan y se desarrolla el suministro, las cosas van a mejorar, pero esto no es nada seguro, lo que dificulta la vida a los desarrolladores de centros de datos.
Graham, de IDC, afirma que existen distintas estrategias para gestionar las limitaciones de la red. Una de ellas es simplemente dejar de construir centros de datos en zonas donde el suministro eléctrico supone un problema.
“Lo que estamos viendo es que los centros de datos de IA que se utilizan para la capacitación están en ubicaciones muy diferentes a los mercados metropolitanos de primer nivel para conectar a los usuarios y los centros de datos”, afirma Graham.
“Por ejemplo, Meta está en Cheyenne, Wisconsin, y Amazon tiene su sede en el noreste de Pensilvania, junto a una planta de energía local”.
Señala que esto también puede aplicarse a otros centros de datos, si están dispuestos a ceder en ese pequeño margen de latencia y "en lugar de estar a 20 km de una zona metropolitana, extenderse hasta los 300 km para que la energía esté disponible".
Graham también señala otro plan que se está llevando a cabo al otro lado del Atlántico, en Irlanda, como una posible solución para las empresas de centros de datos que buscan un suministro de energía difícil de conseguir. En junio de 2024, se reveló que Amazon, Google y Microsoft estaban presionando al gobierno irlandés para que les permitiera construir sus propias líneas eléctricas privadas para conectar sus centros de datos a proyectos de energías renovables.
La idea es aliviar la presión sobre el suministro eléctrico en la zona de Dublín, donde actualmente hay una moratoria sobre las nuevas conexiones a la red para centros de datos. En la actualidad, solo la Junta de Suministro Eléctrico, de propiedad estatal, está autorizada a construir líneas eléctricas para conectar propiedades a la red. El gobierno aún no ha aprobado un plan de este tipo, pero dijo que publicará una política sobre cables privados durante el último trimestre de 2024.
La última estrategia propuesta por Graham es eliminar cualquier dependencia de la red nacional mediante la creación de un suministro eléctrico propio. “Una tendencia más emergente o en evolución es el uso de microrredes para cubrir la brecha, ya sea para obtener energía antes o como fuente de respaldo”, afirma Graham. “Esto ofrece a las organizaciones más opciones para obtener su energía, y algunos lugares incluso están considerando centros de datos para vender energía a la red”.
Microrredes: ¿Una solución viable?
Jeff Gyzen es el director del grupo de misión crítica e industrial en la consultora Arcadis y un gran creyente en las microrredes.
Gyzen afirma que los problemas de suministro eléctrico están afectando a la mayoría de los mercados de centros de datos de primer nivel. “En el condado de Loudoun, en el norte de Virginia, por ejemplo, Dominion, que proporciona toda la energía de la red eléctrica allí, les está diciendo a los desarrolladores que pasarán de tres a cinco años antes de que puedan suministrar energía, por lo que la única opción es optar por microrredes in situ”, afirma Gyzen.
Las microrredes permiten a los desarrolladores de centros de datos asumir la responsabilidad de generar energía para sus propios centros. Esto se puede hacer utilizando fuentes de energía renovables como la energía solar o eólica, células de combustible y, potencialmente, tecnologías emergentes como pequeños reactores nucleares modulares. Luego, la energía se envía directamente al centro de datos, sin necesidad de conectarse a la red eléctrica más amplia.
Gyzen señala que, a medida que haya más capacidad disponible en la red principal, los operadores de centros de datos podrían usar sus microrredes como fuente de energía de respaldo o para devolver energía a la red en momentos en que la oferta no coincida con la demanda.
En el contexto del norte de Virginia, esto podría tener mucho sentido. “El primer caso que escuché en el que un desarrollador había optado por la generación in situ fue el de Vantage Data Centers”, añade Gyzen. “En el campus de Ashburn de Vantage, instalaron turbinas alimentadas con gas natural para la generación in situ con el fin de superar la falta de disponibilidad de energía de Dominion”.
Por supuesto, además de tener que proporcionar su propia energía, los operadores de centros de datos con microrredes también deben garantizar una redundancia suficiente, pero Gyzen sugiere que esto no es exactamente un problema complejo. “Por ejemplo, se podrían tener dos turbinas que alimenten lo que se necesita y luego simplemente tener una adicional para el N+1, de modo que se tenga redundancia incorporada”, dice.
Sin embargo, los operadores de centros de datos que desean adoptar la vía de las microrredes a menudo se enfrentan a obstáculos regulatorios y, como sucede con la política, esto puede ser un problema local.
“California es probablemente el estado más complicado”, dice Gyzen, después de una pausa. “La Comisión de Energía de California (CEC) establece que, con 50 MW o más, hay que obtener una aprobación preliminar para el sitio. Y con 100 MW o más, te consideran una empresa de servicios públicos y te regulan. Pero eso es solo para fuentes de energía combustible”.
Según Gyzen, un ejemplo de cómo solucionar este problema es un proyecto en el que Arcadis está trabajando actualmente: un campus de 200 a 300 MW en San José, donde se utilizan pilas de combustible. Las pilas de combustible no son combustibles, por lo que la CEC no las regula.
Sin embargo, esto depende del tipo de pila de combustible, ya que existe cierto debate sobre si es realmente la tecnología baja en carbono que se postula.
Si bien la solución, que suele funcionar a base de gas, sigue siendo más limpia que los combustibles fósiles como el carbón y el petróleo (la Administración de Información Energética estima que el carbón produce alrededor de 1 kg de CO2 por kWh, mientras que la electricidad a partir del petróleo produce alrededor de 1,1 kg). En comparación, el gas natural produce 430 g de CO2 por kWh, pero aún no está a la altura de las emisiones de la energía solar (48 g/kWh), la eólica (12 g/kWh) y la nuclear (12 g/kWh), según las cifras de la Asociación Nuclear Mundial.
Dejando a un lado las regulaciones, la mayor barrera para quienes buscan establecer microrredes sigue siendo el costo.
“Es un gasto inicial mayor en comparación con la conexión a la red, que tiene costos inmediatos mínimos”, admite Gyzen. “Pero una microrred es a largo plazo. La inversión inicial será significativa, pero se puede compensar”. Ofrece un ejemplo de Bloom Energy, que realiza contratos de compra de energía para celdas de combustible, en los que ellos proporcionan las celdas y tú les compras la energía a una tarifa reducida.
Y añade: “Si quieres comprar la generación de energía tú mismo, puede resultar muy caro, pero hay que pensar a largo plazo. En algunos mercados, como el norte de California, donde las tarifas de los servicios públicos son de 20 a 24 centavos por kilovatio hora, podrías acabar ahorrando mucho dinero al año”.
Tal vez sea este costo inicial y la naturaleza de las economías de escala lo que lleva a Gyzen a sugerir que solo vale la pena buscar la solución de microrredes para campus más grandes. “Generalmente, se desea generar energía en el sitio en incrementos de 100 MW”, dice Gyzen. “Pero, de nuevo, si la energía no está disponible de otra manera, entonces la única otra opción es no construir”.
Sin embargo, para aquellos desarrollos de centros de datos más pequeños, Graham de IDC señala que la microrred podría verse desde una perspectiva diferente: como una especie de trampolín.
“La microrred podría ser suficiente para poner en marcha un proyecto”, afirma Graham. “Si estás construyendo un centro de datos de 10 MW, de todos modos no necesariamente vas a tener 10 MW el primer día. Una microrred podría ser una solución provisional hasta que obtengas conectividad con la red más amplia”.
Graham describe las microrredes como una tendencia “emergente” y “en evolución”, aunque coincide con Gyzen en que podrían ser un factor importante para aliviar la presión sobre la red estadounidense.
“Creo que las microrredes son el camino del futuro para los centros de datos”, sostiene Gyzen. “No deberíamos estar recurriendo a las empresas de servicios públicos y quitándoles toda la energía. No deberíamos estar creando estos problemas que más tarde estancarán otros desarrollos”.
En general, a pesar del grado de incertidumbre que rodea la disponibilidad de energía en algunas partes de Estados Unidos, Graham sigue siendo optimista.
“Estas empresas son inteligentes y tienen los recursos para resolverlo”, afirma. “¿Las microrredes son suficientes para llenar el vacío? Tal vez no. Pero si se empiezan a combinar todas estas estrategias, se elimina la presión de la red. Se abandonan los centros concentrados, se combinan con fuentes de energía distribuidas y tal vez incluso se introduzcan mejoras en la tecnología de redes y, de repente, hay una solución”.