El orden de mérito digital
Históricamente, los hiperescaladores se han posicionado como líderes en energía limpia mediante la firma de grandes acuerdos de compra de energía renovable (PPA) y la búsqueda de objetivos agresivos de descarbonización. Están promoviendo la IA como una herramienta vital para ayudar a desarrollar la próxima generación de tecnologías y soluciones sostenibles. Sin embargo, la carrera por construir infraestructura de IA y garantizar un suministro energético confiable y de alta calidad ha desplazado las prioridades de corto plazo, que han pasado de la sostenibilidad a la velocidad y la confiabilidad.
Esto crea una profunda paradoja: la infraestructura orientada a desarrollar un futuro bajo en carbono se está construyendo con soluciones intensivas en carbono. Este contenido forma parte de nuestra serie sobre centros de datos y suministro de electricidad para IA. En futuros blogs, se destacarán los desafíos de calidad de la energía, que abarcan desde la dinámica de carga del aprendizaje automático hasta el consumo de agua y mucho más.
El orden de mérito tradicional
En la mayoría de los mercados eléctricos, el orden de mérito clasifica los recursos de generación según su costo marginal de corto plazo, de modo que se despachan primero los más económicos —típicamente energía renovable y nuclear—, seguidos por el carbón, el gas y el petróleo. Este enfoque minimiza los costos del sistema y con frecuencia favorece la descarbonización, ya que los recursos de bajas emisiones suelen tener costos operativos reducidos. Sin embargo, el orden de despacho real definido por el operador del sistema eléctrico no se basa exclusivamente en el mérito; refleja el orden de mérito ajustado a las restricciones prácticas del sistema, como la congestión de transmisión, los requisitos de confiabilidad y los límites operativos eléctricos. Para mantener la red en funcionamiento, estas restricciones prácticas prevalecen sobre la clasificación por costos, especialmente durante los picos de demanda, lo que provoca que las plantas de mayor costo y mayores emisiones se despachen antes que los recursos más económicos.
El nuevo orden de despacho digital
Los hiperescaladores estarían encantados de obtener una interconexión de un gigavatio en menos de dos años, con una red que les ofrezca cinco nueves (99.999%) de confiabilidad. Salvo un puñado de sitios reconvertidos a partir de plantas de carbón cerradas, la mayoría de las redes carecen de capacidad de transmisión y generación para sostener esta escala de demanda, y ninguna ofrece ese nivel extremo de confiabilidad.
La construcción de nuevas líneas de transmisión puede llevar entre cinco y diez años, por lo que los operadores recurren cada vez más a la generación detrás del contador como solución provisional. Los proyectos hidroeléctricos y nucleares requieren cronogramas de una década y presentan exigentes requisitos de emplazamiento.
El estándar de confiabilidad de cinco nueves para los centros de datos de hiperescala se logra con sistemas redundantes, UPS (fuente de alimentación ininterrumpida) y generación de respaldo. Las renovables colocalizadas requerirían sistemas de almacenamiento en baterías de gran escala para cumplir con estos estándares, lo que representa un costo prohibitivo en el corto plazo. Este desafío se ve agravado por limitaciones actuales en las capacidades de formación de red de los recursos basados en inversores, lo que hace aún más difícil alcanzar la confiabilidad que requiere la hiperescala.
El resultado: Los desarrolladores están desplegando turbinas de gas modulares y motores de combustión alternativos detrás del medidor, a menudo en grupos que pueden escalar de decenas a cientos de megavatios en un plazo de 12–24 meses. Para satisfacer la demanda de los próximos dos a tres años, ’estamos viendo cómo se distribuyen las tecnologías de generación de energía en el siguiente orden:
Orden de despacho digital (próximos 2–3 años)
Las tecnologías de generación eléctrica se están despachando en el siguiente orden.
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Turbinas de gas de ciclo simple y motores de combustión alternativos
Estas máquinas dominan la estrategia de corto plazo, ya que pueden desplegarse rápidamente y escalarse de manera modular, lo que ofrece una confiabilidad probada para los requisitos de disponibilidad de hiperescala. La desventaja es su fuerte dependencia del gas natural y su exposición a la volatilidad de los precios del combustible, lo cual plantea preocupaciones en torno a las emisiones. Si bien la captura de carbono o la mezcla con hidrógeno podrían ayudar a mitigar estas emisiones, en la mayoría de los casos conectar el sitio a la red y transportar energía renovable sería una solución más económica y sostenible. La demanda de estas máquinas ha ejercido gran presión sobre la cadena de suministro, con el consiguiente aumento de costos y plazos de entrega, lo que ha llevado a los desarrolladores a considerar opciones más abajo en el orden de despacho.
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Calderas de gas
Las calderas se suelen seleccionar por su rapidez, ya que pueden instalarse en poco tiempo y escalarse para cubrir necesidades térmicas y de respaldo inmediato; sin embargo, son ineficientes y presentan alta intensidad de carbono, lo que las convierte en una solución de corto plazo más que en una opción sostenible. En el futuro, estos sistemas podrían reacondicionarse o reemplazarse por pequeños reactores modulares (SMR) para que aporten generación de vapor libre de carbono. El aumento de los costos del carbono y el endurecimiento de las normas de emisiones podrían acelerar su obsolescencia.
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Turbinas de gas de ciclo combinado
Las plantas de ciclo combinado ofrecen mayor eficiencia y son muy adecuadas para cargas altas y constantes, lo que las hace atractivas para campus de hiperescala. Sin embargo, una cadena de suministro congestionada para máquinas de gran escala capaces de entregar cientos de megavatios ha relegado esta solución en el orden de despacho digital, con tiempos de espera que superan los 5 años. Aunque más eficientes que el ciclo simple o los motores de gas, estas unidades ofrecen menor flexibilidad para el incremento rápido de carga que requieren los centros de datos de IA.
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Pilas de combustible (gas natural)
Las pilas de combustible proporcionan energía más limpia que los sistemas de combustión y entregan electricidad estable de alta calidad. Su talón de Aquiles’ es el costo y la complejidad, y ciertas tecnologías, como las pilas de combustible de óxido sólido, tienen dificultades con el seguimiento de carga, lo que limita su papel en entornos de hiperescala. Si el hidrógeno bajo en carbono (verde o turquesa) se vuelve viable, las celdas de combustible podrían evolucionar hacia un pilar de las estrategias sostenibles. Por ahora, el riesgo tecnológico y la madurez de la cadena de suministro siguen siendo obstáculos.
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Microrredes renovables con almacenamiento en baterías
La combinación de microrredes y almacenamiento ofrece beneficios de resiliencia y sostenibilidad, y pueden desplegarse con relativa rapidez como fuente energética suplementaria. Por sí solas, estas no pueden proporcionar carga base para hiperescala, y la intermitencia sigue siendo un contratiempo. Las configuraciones híbridas que combinan energías renovables con motores de gas pueden compensar los costos de combustible y mejorar la sostenibilidad, especialmente en regiones con precios elevados del gas. Las limitaciones de uso del suelo y la variabilidad de los recursos renovables son preocupaciones constantes.
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Expansión de termoeléctricas a carbón
La ampliación de las centrales de carbón puede añadir capacidad inmediata al aprovechar la infraestructura existente, pero conlleva un riesgo significativo en términos de emisiones y reputación. Aunque estas expansiones pueden apoyar la generación en redes con limitaciones, las restricciones normativas y la presión de los inversionistas las convierten en una opción de último recurso para nuevos proyectos.
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Rehabilitación de plantas nucleares
La renovación de las centrales nucleares existentes ofrece una carga base sin emisiones de carbono y una fiabilidad probada, pero los plazos y los costos son considerables, lo que limita su impacto a corto plazo. Estos proyectos son estratégicos para la descarbonización y la seguridad energética a largo plazo, aunque la oposición del público y los obstáculos regulatorios siguen siendo amenazas persistentes.
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Reactores modulares pequeños (SMR)
Los SMR prometen escalabilidad, seguridad y carga base libre de carbono, y pueden ubicarse más cerca de los centros de demanda. El éxito de los actuales pilotos de demostración determinará el ritmo de adopción. Si se superan las barreras de licenciamiento y la cadena de suministro, los SMR podrían redefinir las estrategias de energía para hiperescala en la próxima década.
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Energía nuclear a gran escala
Las centrales nucleares de gran escala ofrecen confiabilidad inigualable y generación libre de carbono, pero sus cronogramas de varias décadas y las elevadas necesidades de capital las relegan a una solución exclusivamente de largo plazo. Los sobrecostos y el riesgo político siguen poniendo en entredicho la viabilidad de algún nuevo proyecto nuclear a gran escala.
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Fusión
La fusión representa el cambio definitivo para la energía base libre de carbono, pero sigue siendo experimental y no se prevén despliegues comerciales en esta década. Para que la fusión pase a escala comercial, será necesario construir varios pilotos de demostración e incorporar las lecciones aprendidas en instalaciones comerciales, proceso que probablemente tome diez años. Dado que ahora hay un número significativo de grupos privados bien financiados que están impulsando la construcción de plantas piloto, la fusión ya no está a “diez años de distancia.” El reloj comenzará a correr cuando se inicie la construcción de más de una planta prototipo.
El camino por delante: Integración de microrredes
Aunque en materia de sostenibilidad esto parece un retroceso a corto plazo, estos activos podrían conectarse eventualmente a la red para mejorar la flexibilidad y la resiliencia. Si se conectan a la red, las instalaciones de IA podrían acceder a las energías renovables cuando estén disponibles, monetizar los servicios auxiliares de la red y mejorar la resiliencia de todo el sistema. En última instancia, esto conduciría a un sistema eléctrico más confiable y eficiente en costos para todos los consumidores.
También resulta justificada una conversación sobre confiabilidad que incorpore más matices. Aunque son altamente confiables, las redes norteamericanas no logran alcanzar una confiabilidad de cinco nueves cuando se miden según las métricas SAIDI/SAIFI. Sin embargo, una confiabilidad de cuatro nueves, con dos horas de almacenamiento en baterías y arquitecturas UPS redundantes, puede alcanzar niveles de confiabilidad adecuados para la mayoría de las operaciones de centros de datos y reservar los generadores para circunstancias excepcionales.
El nuevo orden de despacho digital da prioridad a tecnologías que puedan desplegarse rápidamente a gran escala y que ofrezcan la alta confiabilidad que exigen las operaciones de hiperescala. A corto plazo, esto no contribuye a fortalecer la red y la presión sobre las cadenas de suministro encarece la mayoría de las principales infraestructuras eléctricas. Sin embargo, si estos proyectos mantienen su compromiso con los beneficios de largo plazo de la conectividad, sus activos podrían convertirse en recursos integrados a la red. Esto ofrece a los generadores fósiles que actualmente suministran energía base a las instalaciones de IA la oportunidad de desempeñar funciones de generación de punta, lo que facilitará un mayor despliegue de energías renovables intermitentes y alineará más estrechamente el sistema con el orden de mérito previsto para el futuro.
Durante la próxima década, gracias a la integración estratégica en la red, la innovación en políticas y la maduración de los SMR junto con el almacenamiento de larga duración, será posible realinear el Orden Digital de Despacho con el Orden Digital de Mérito. El desafío energético es solo una parte de la ecuación de la sostenibilidad. En nuestro próximo artículo, abordaremos los costos ocultos del agua asociados a la IA y las soluciones ya disponibles para afrontarlos.
Acerca del autor
Kerry McKenna
Gerente de Proyectos Sénior , Energía Eléctrica
Kerry McKenna impulsa proyectos complejos en la intersección entre la energía y la innovación, y se centra en soluciones de conversión de energía (Power-to-X), donde “X” puede ser hidrógeno, combustibles alternativos, productos químicos o incluso datos. Su función consiste en habilitar infraestructura a gran escala mediante la integración de diversas tecnologías de generación de energía —renovable, térmica, hidroeléctrica, nuclear e híbrida— con el fin de ofrecer soluciones sostenibles, confiables y preparadas para el futuro. Está firmemente comprometido con aportar un cambio positivo al sector energético, en constante crecimiento.