Cómo la conversión de energía y el suministro controlable ayudan a los centros de datos de IA a mejorar la resiliencia y gestionar los costos energéticos

Los retrasos en la conexión a la red eléctrica de Estados Unidos, que provocan esperas de varios años en la mayoría de las regiones, coinciden claramente con el aumento de las inversiones de los centros de datos en energía in situ.

Eso puede incluir generación —incluida solar fotovoltaica y generadores de respaldo a gas o diésel—, sistemas UPS convencionales y almacenamiento de energía en baterías a gran escala.

En toda esa cartera, una capa determina qué tan bien funciona todo el sistema: la conversión de energía y el suministro de energía controlable. Los sistemas de conversión de energía (PCS), transformadores, aparamenta eléctrica y controles rigen cómo se mueve la electricidad entre las fuentes y las cargas críticas, y con qué suavidad el sitio atraviesa las perturbaciones.

El almacenamiento de energía puede cubrir brechas de generación y aportar flexibilidad. Pero entrega el mayor valor cuando está plenamente integrado en una arquitectura energética y una estrategia operativa más amplias.

Al evaluar activos de tan alto costo, los operadores de centros de datos deben priorizar soluciones que respalden una puesta en marcha rápida y una operación fiable a largo plazo. Las baterías deben integrarse limpiamente con el equipo de conversión de energía, los controles y los UPS. Y deben cumplir con las normas locales de seguridad y cumplimiento.

Satisfacer el desafío energético con una cartera diversa

Los centros de datos ya consumen más del 4,4% de la electricidad de Estados Unidos. Se proyecta que eso aumente en tres años a entre el 6,7% y el 12%, a medida que avanza aceleradamente la adopción de la IA.

Los pioneros de la IA que construyen estos centros de datos ahora sienten el dolor de todos los que han trabajado durante décadas en transmisión eléctrica y fiabilidad: tener que conectarse a una red eléctrica con infraestructura obsoleta y una capacidad menguante para responder al primer crecimiento de la demanda en una generación, especialmente en horas pico, cuando el costo de la capacidad se dispara.

Estados Unidos prevé actualmente retirar 104 gigavatios (GW) de generación firme para 2030, justo cuando se perfila una brecha en el nuevo suministro. De los 154 GW en desarrollo avanzado, solo 19 GW pueden operar las 24 horas del día, los 7 días de la semana.

Según Open AI, Estados Unidos necesita 100 GW al año en nuevos electrones.

Esto no ocurrirá de la noche a la mañana, por lo que los centros de datos deben invertir ahora en soluciones de autoabastecimiento energético para mantener operaciones 24/7 y contener costos que aumentan rápidamente.

Desafíos de política

Los recortes a los incentivos fiscales de la Ley de Reducción de la Inflación han aumentado la incertidumbre y los costos para quienes buscan desarrollar solar y almacenamiento de energía.

Los programas estatales y locales pueden ayudar. El Programa de Incentivos a la Autogeneración de California (SGIP) favorece el almacenamiento en baterías y otras inversiones en energía limpia. Pero no todos los estados cuentan con una herramienta similar.

En algunos estados, la energía in situ puede ser un paso intermedio para participar en servicios de red que apoyen la fiabilidad general, como la regulación de frecuencia, la respuesta a la demanda y la gestión de la carga pico.

Los recursos flexibles y controlables pueden responder a estas oportunidades de mercado y compensar el costo de la energía in situ.

Sin embargo, el entorno regulatorio sigue fragmentado, y los plazos de permisos e interconexión varían ampliamente.

Evaluación de la energía in situ

Además de abordar el problema de la red, los sistemas modernos de energía in situ ofrecen ventajas operativas convincentes para los centros de datos.

A medida que se expanden las aplicaciones a escala de servicios públicos y comerciales, los fabricantes han refinado la pila energética subyacente —incluidos PCS, controles y baterías— para lograr mayor eficiencia, una vida útil más prolongada y una puesta en marcha más sencilla.

Sin embargo, estos sistemas complejos pueden introducir riesgos si no están diseñados, puestos en marcha y mantenidos adecuadamente. Ningún activo por sí solo marca la diferencia: lo importante es si la capa de conversión de energía y control puede coordinar múltiples recursos —incluidos sistemas UPS, solar fotovoltaica, otra generación y baterías— mientras mantiene la calidad de la energía y transiciones previsibles.

Los operadores de centros de datos deben evaluar:

• Conversión de energía y controlabilidad

Los centros de datos requieren equipos que puedan convertir electricidad de manera eficiente y operar de forma fiable en los modos previstos del sitio. Más allá de la eficiencia en estado estable, los operadores deben considerar cómo se comporta el sistema durante las transiciones, cómo mantiene estables el voltaje y la frecuencia, y qué tan bien el monitoreo y los controles respaldan las operaciones.

• Puesta en marcha más rápida e integración más sencilla

La puesta en marcha suele pasarse por alto. Las baterías y los sistemas de conversión de energía, incluidos inversores, transformadores, aparamenta eléctrica y controles, deben configurarse adecuadamente para integrarse con los sistemas de protección y cualquier requisito específico del sitio. Los sistemas modernos pueden ahorrar tiempo mediante interfaces estandarizadas y mejor software y monitoreo.

• Durabilidad a largo plazo y desempeño durante el ciclo de vida

Los centros de datos exigen previsibilidad. La energía in situ debe mantener la fiabilidad durante años de respuesta a las condiciones de la red y a los patrones de carga del sitio. Los operadores deben evaluar cuidadosamente las garantías y los planes de servicio.

• Seguridad y cumplimiento

La seguridad es vital. Regulaciones más estrictas, mejores diseños y pruebas mejoradas han reducido el riesgo. Pero los operadores aún deben exigir sistemas robustos de supresión de incendios, mitigación de fuga térmica y cumplimiento de normas regionales.

Normas esenciales de seguridad y salud que deben cumplirse

Las certificaciones y el cumplimiento de códigos son fundamentales. Obtener la aprobación de las Autoridades con Jurisdicción (AHJ) impacta directamente en el tiempo de actividad y la asegurabilidad, así como en la seguridad.

La norma UL 9540 cubre la integración de baterías, conversión de energía y software de control, mientras que UL 9540A prueba el comportamiento de las baterías durante la fuga térmica, incluida la propagación del fuego y la liberación de gases.

A nivel de componentes, UL 1973 garantiza que los módulos y paquetes de baterías cumplan normas de seguridad eléctrica, mecánica y ambiental, reduciendo fallas internas.

En la interconexión, normas como UL 1741, IEEE 1547/1547a y CSA C22.2 verifican que los inversores y PCS se conecten de manera fiable y segura a la red, manteniendo la respuesta de voltaje y frecuencia, y evitando el funcionamiento en isla inseguro.

Los jefes de bomberos, aseguradoras y equipos de respuesta a emergencias también deben quedar satisfechos. La adhesión protege a los equipos de las instalaciones y reduce el riesgo operativo.

Seguridad y resiliencia en un mundo volátil

A medida que los centros de datos se vuelven más críticos para la infraestructura nacional, enfrentan mayores riesgos por fenómenos meteorológicos extremos y perturbaciones físicas. Las operaciones que dependen exclusivamente de la transmisión a larga distancia pueden tener más motivos de preocupación.

Algunos sistemas de energía in situ permiten la operación autónoma durante perturbaciones de la red, cada vez más comunes a medida que la energía se vuelve menos fiable en general.

Las baterías funcionan mejor cuando se evalúan como un módulo dentro de una arquitectura energética general. Además del costo y la larga vida útil, los gestores deben considerar la seguridad, la eficiencia energética, la complejidad de la puesta en marcha y qué tan bien se integran con los sistemas UPS, los generadores y la capa de conversión de energía y control del sitio.

Andy Han es director de Soluciones Técnicas e Ingeniería de ESS en Sungrow North America, donde se especializa en el diseño y despliegue de sistemas de almacenamiento de energía a escala de red y sistemas de conversión de energía.