Autor: Ramses Pech – Grupo Caraiva – Grupo Pech Arquitectos
La generación de la electricidad en el mundo no es el problema. Existen muchas formas de producirla a esta. Hoy radica la dificultad de cómo llevar a los centros de consumo, como son los hogares, comercios, industria, y ahora en una mayor proporción a los centros de carga de datos.
El mundo consume alrededor de 74 a 80 TWh al día (74 millones de MWh), a donde el 37% es consumido por la industria, la parte residencial el 27%, comercial y servicios el 22%, transporte el 3%, y los centros de datos (incluida inteligencia artificial, IA) el 2%.
Actualmente la capacidad instalada de la industria eléctrica en México está en los 94,820 MW, y los cuales el 62% del total pertenece a la CFE. La demanda neta en el país, en el pico más alto durante el día en promedio, está entre los 45 a 50 mil MW, y de los cuales el 75% de la generación para cubrir la demanda neta, es por parte de la empresa del estado.
Los centros de datos son esenciales para la operación de empresas modernas, instituciones públicas, y proveedores de servicios tecnológicos. Sus aplicaciones abarcan desde el almacenamiento seguro de información, hasta el soporte de servicios avanzados como la inteligencia artificial, la nube y el internet, convirtiéndose en un pilar fundamental para la transformación digital en México y el mundo.
Los centros de carga han tomado una gran relevancia, en la vida moderna del mundo. Esto ha ocasionado el tener una alta dependencia de la electricidad, y está empezando a crear una distorsión en el futuro, al tener sistemas de generación, que no están adaptándose a los cambios continuos de la demanda mundial en crecimiento. Espera que los centros de datos, para el 2030, puedan llegar a consumir entre el 4 y el 5% de la electricidad a nivel mundial, y para el 2050; podría llegar a estar entre el 20 y el 30%. Esto debido a una tendencia clara, en el crecimiento exponencial de la inteligencia artificial (IA) y la digitalización global, incrementando el consumo de electricidad en forma drástica en las próximas décadas.
Actualmente, se construyen instalaciones grandes, como las utilizadas por las grandes compañías tecnológicas, y de paquetería, las cuales pueden tener una demanda de electricidad mínimo de 100 MW o más. Un centro de datos puede consumir en un mes una cantidad de energía equivalente a la que utilizan entre 7 y 13 hogares durante todo un año.
Los centros de datos, su consumo de electricidad proviene de dos grandes grupos de equipos: la infraestructura de la tecnología de informática (servidores, equipos de almacenamiento, equipos de red, y dispositivos de seguridad) y la infraestructura de soporte o física (Sistemas de refrigeración, sistemas de alimentación interrumpida, sistemas de distribución de energía, sistemas de iluminación, y de seguridad contra incendios).
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Las de mayor consumo de electricidad dentro del centro de datos, está en los sistemas de refrigeración, derivado que genera una gran cantidad de calor, y hoy ante el incremento de la IA, entre ambos representan entre el 50 al 70% del total de la electricidad que es utilizada para operar el centro de datos. Hoy la IA, representan entre un 10% a 15 de la electricidad consumida en un centro de datos, y espera para el 2050 pueda llegar a un 40%.
El otro problema de los centros de datos, el alto consumo de agua, y el cual está en aproximadamente en promedio de 25 millones de litros de agua al año, lo que equivale a unos 68,000 litros por día. El centro de datos depende el tener sistemas de refrigeración eficientes, y de preferencia, no utilicen agua a gran escala. Hoy existen opciones de refrigeración por aire, o por liquido sin consumo de agua (refrigeración por inmersión, circuito cerrado refrigerante, y con recuperación de calor), pero ambos requieren de electricidad.
Los centros de datos, en el diseño se concentran en la tener la electricidad continua, confiable y las 24 horas del día durante todo el año, y el poder mantener una temperatura para toda la infraestructura tecnológica, y de servicios del centro adecuada para operar.
El dilema de un centro de datos radica, en que es primero, el tener la electricidad con toda su infraestructura o el terreno a donde ponerla.
Con datos de construcción de varios centros de datos, podemos hacer un análisis, real sobre el proyecto en México, y que está por iniciar, su construcción, y puesta en marcha, significan nueva inversión al país de más de 4,800 millones de dólares, y serian seis centros de datos, a donde incluiría la inteligencia artificial, y bajo un sistema de refrigeración, sin agua.
La demanda de carga informática critica, para que operen los centros, estará en los 600 MW, y los cuales tendrán una subestación exclusiva, y construida por la empresa del proyecto de 900 MW. La electricidad ser proporcionada por la comisión federal de electricidad, por medio de un contrato entre ambas partes, y en conjunto con el CENACE, garantizar el suministro eléctrico durante la operación del centro.
Actualmente la capacidad instalada de la industria eléctrica en México está en los 94,820 MW, y los cuales el 62% del total pertenece a la CFE. La demanda neta en el país, en el pico más alto durante el día en promedio, está entre los 45 a 50 mil MW, y de los cuales el 75% de la generación para cubrir la demanda neta, es por parte de la empresa del estado.
La CFE, genera alrededor de 30 a 35 mil MW, y cuando este en pleno uso los seis centros de carga en la planta de Querétaro, representaría alrededor del 2%, y al haber más en el país, podría disminuir la electricidad para el poder cubrir otros sectores de alto consumo como la industria y comercio. Además, al no haber una planta exclusiva para este centro de datos, deberá ser traída de diferentes partes de la república mexicana, para el poder mantener la confiabilidad del centro de datos, y todo dependerá del tener una buena red de distribución, que llegue la electricidad a la subastación construida para el proyecto.
Es debido a lo anterior, en los estados unidos, están dando proyectos exclusivos para plantas de ciclo combinado que estén ligadas a centros de datos, y que no afecten a las actuales plantas de generación de electricidad, y al mismo tiempo, están invirtiendo en poder lograr el tener prototipos de energía nuclear modular, ante el incremento de uso de la IA.
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Supongamos que la CFE, no tuviera capacidad de suministrar electricidad, y que el proyecto asumiera el costo de invertir en una planta solo para el centro de datos.
Construir con la generación de una planta solar, para el poder suministrar cuando menos 600 MW de carga critica, requerida al centro de datos, debería construir una planta de 2,000 MW, porque solo producen alrededor del 33% de la capacidad instalada, y requieren un área de 3,000 hectáreas. El costo de la planta estaría aproximadamente de 3,200 millones de dólares, además de instalar un sistema de almacenamiento, y cuyo costo podría ser de los 800 millones de dólares, para dar un total de 8,800 millones del total del proyecto, entre el centro de datos más la planta generadora de electricidad con el sistema de almacenamiento.
En el caso de hacer con ciclo combinado, requiere una planta de 1,100 MW, cuya eficiencia es del 58% de generación, y el costo estaría de 990 millones de dólares, a lo cual deberá considerar, el gas para operar en un periodo de tiempo de 30 años a 4.5 USD/MMBTU, dando un total de 4,800 millones de dólares, y el cual se paga con la venta de la electricidad. El costo total del proyecto, solo de construcción seria de 5,700 millones de dólares, y esta estaría en un área de nomas de 100 hectáreas.
Pero, si fuera realizada con Energía Nuclear Modular, tendría que construir una planta de 700 MW, cuya eficiencia de generación es del 93%, y tendría un costo de 3 mil millones de dólares. El total de proyecto seria de 7,800 millones, y en un espacio de nos mas de 50 hectáreas.
Ante este escenario de los costos calculados, podría ser considerar para el proyecto, en una primera fase, y tener un bajo costo, el instalar una planta de ciclo combinado, y en tres décadas, al reducir los costos, y mejor tecnología, una del tipo modular nuclear instalar. El objetivo, asegurar una mayor generación, ante el incremento del uso de datos para el 2050, en el mundo, y un aumento en el consumo de electricidad por la IA. Aseguraría, el tener un centro de datos confiable en el largo plazo de cuando mendos ocho décadas, esto por la vida útil de una planta del tipo nuclear (SMR).
El mundo ha dado el paso a la electrificación, siendo importante en cada país, el poder tener en el largo plazo una capacidad del poder generar, transmitir, distribuir y que llegue al consumidor final, en forma confiable, en un costo bajo, y en forma planificada, para que no genere un problema en el futuro, al haber constantes cortes al suministro de la electricidad por un sistema ineficiente.
México está preparado para aumentar el presupuesto a la CFE, para poder cubrir la demanda de los centros de datos, o dejara que los privados puedan ser parte del futuro en el mediano plazo.
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