La clave de la energía de los centros de datos

Las fábricas de TI de la era tecnológica

Los Centros de datos se han convertido en las fábricas de TI de la era tecnológica actual. Desde los primeros días de las instalaciones dedicadas al almacenamiento de ordenadores y cintas, hasta el desarrollo de la TI global e Internet con los servicios conectados asociados, se ha producido un crecimiento continuo de la demanda mundial de datos.

Los primeros Centros de datos se centraban inicialmente en mantener el entorno adecuado para los equipos informáticos, pero a medida que los sistemas se volvían más críticos, la fiabilidad y resistencia de la infraestructura eléctrica y de refrigeración cobraba mayor importancia.

En los últimos 10 años, la densidad de potencia de los centros de datos ha pasado de 1 kW/m2 a 4 kW/m2, los bastidores de servidores tienen ahora una densidad de potencia media de hasta 10 kW cada uno y sigue creciendo, y los propios centros de datos son cada vez más grandes a medida que instalamos más bastidores. Hace diez años, un centro de datos de 10 MW se consideraba grande; ahora, con la aparición de la computación en nube, los centros de datos se miden en cientos de MW.

El impulso se ha convertido en suministrar MW de capacidad informática a una densidad cada vez mayor. Las mayores densidades de potencia y capacidades de potencia total han llevado a la necesidad de centrarse en la eficiencia del funcionamiento, con mayor énfasis en la PUE (efectividad del uso de la energía) del centro de datos, una medida de la potencia total suministrada al centro de datos en relación con la potencia "útil" suministrada al servidor.

El quid de la cuestión

Este aumento de la demanda de datos y del consumo de energía está ejerciendo presión sobre los sistemas eléctricos. Si este crecimiento se extrapola, llegaremos a un punto en el que la presión sobre la capacidad global de suministro y distribución de energía ya no sea sostenible en coste de conexión a la red, coste de la energía, impacto sobre los recursos e impacto para el planeta.

El crecimiento actual es insostenible

El diseño actual de los centros de datos se centra en instalaciones cada vez más grandes para soportar el crecimiento de los servicios en la nube, los datos y la conexión global. Con unos Recursos finitos, una población en aumento y una comprensión cada vez mayor de nuestro impacto en el planeta, este crecimiento es insostenible.

Nos enfrentamos a un número cada vez mayor de usuarios de datos y de procesos que los utilizan.

El acceso a la fuente global de datos, su procesamiento y almacenamiento está aceptado por las Naciones Unidas como un derecho humano básico, y el acceso a internet para el resto de la población no conectada es un objetivo impulsor. Ahora, unido al creciente tráfico y almacenamiento de datos, y a los procesos y servicios, la norma mundial actual es que nuestras vidas, las instalaciones que utilizamos y los servicios de los que dependemos exigen acceso a los datos y se paralizan sin él.

Durante algún tiempo, nos hemos centrado en mejorar el PUE. La PUE ha pasado de 2,0+ hace unos años a 1,15 en la actualidad en las circunstancias adecuadas. Esta reducción se ha conseguido diseñando sistemas eléctricos y de refrigeración eficientes desde el punto de vista energético. Hemos separado los flujos de aire caliente y frío mediante la contención de pasillos; utilizamos variaciones de los sistemas de refrigeración libre, lo que permite que nuestras salas de datos funcionen a mayor temperatura, y especificamos equipos energéticamente eficientes, como SAI, transformadores, etc. Todo ello ha reducido el PUE.

Todos estos elementos han reducido el PUE, ahorrando millones de dólares en costes de electricidad a los operadores de centros de datos, pero seguimos observando una presión al alza en el consumo de energía debido a la escala de los centros de datos modernos. La reducción del PUE ya no basta para contrarrestar la creciente presión sobre el consumo eléctrico de los datos.

Esto simplemente no es sostenible por el coste de la infraestructura, el impacto en el medio ambiente y el agotamiento de la reserva mundial de recursos.

Los centros de datos de vanguardia se han centrado en la eficiencia energética y la rentabilidad. Estamos impulsando diseños para que sean más rentables en términos de capital instalado, así como de retorno de la inversión, sacando el máximo partido de nuestros centros de datos, pero todavía no tenemos la mentalidad adecuada. En general, vendemos el espacio de los centros de datos en función del uso de la energía, lo que supone un incentivo escaso o nulo para mejorar las cosas.

El futuro

Por un lado, el futuro tiene que tener un enfoque renovable y, sin duda, la industria está asumiendo ese reto. En 2018 Apple y Google informaron de que satisfacen su demanda de electricidad a través de fuentes renovables. Facebook se comprometió a ser 100% renovable en 2020. AWS está construyendo parques eólicos y granjas solares solo para compensar el uso de energía de sus centros de datos. Google anunció este año la mayor compra corporativa de energías renovables, lo que eleva su cartera total de energías renovables a 5.500 MW.

Pero las Energías renovables no bastan. Tenemos que centrarnos en los propios servidores, en la tecnología informática que consume tanta energía. En lugar de suministrar más energía para satisfacer la demanda de los servidores, tenemos que desarrollar servidores que consuman menos energía.

Tenemos que examinar la tecnología informática utilizada en los servidores. Llevamos 50 ó 60 años utilizando la misma tecnología basada en chips de silicio. Gordon Moore, cofundador de Intel, dijo en 1965 que la velocidad y el rendimiento de los ordenadores se duplicarían más o menos cada dos años, y tenía razón. Pero la eficiencia obtenida está llegando a su fin. La Ley de Moore está prácticamente agotada. Nos hemos topado con la barrera física de la limitación de los transistores.

¿Cuáles son las próximas tecnologías?

IBM, Google e Intel compiten por desarrollar el ordenador cuántico. La computación cuántica tiene la capacidad de procesar exponencialmente más datos que un ordenador clásico gracias al estado cuántico conocido como superposición, al tiempo que consume mucha menos energía.

Los ordenadores cuánticos utilizan refrigeradores criogénicos para funcionar a temperaturas extremadamente bajas. A estas temperaturas se produce la superconducción y la electricidad se conduce sin apenas resistencia y, por tanto, prácticamente sin consumo de energía ni emisión de calor.

También se están desarrollando y considerando otras tecnologías para sustituir a los ordenadores clásicos, como la computación fotónica, en la que se utiliza luz en lugar de electricidad, y la computación neuromórfica, que emplea una forma completamente distinta y energéticamente eficiente de construir y hacer funcionar un ordenador.

Aunque posiblemente falten décadas para que este tipo de tecnologías estén disponibles comercialmente y en la práctica para sustituir a los ordenadores clásicos, tenemos que seguir desarrollándolas para contrarrestar el consumo de energía que estamos experimentando.

Si nos creemos la Ciencia del calentamiento global, debería ser suficiente. Tenemos un planeta pequeño con Recursos limitados. Si no hacemos nada, se nos escapará la oportunidad de decidir nuestro futuro y puede que nos encontremos con una situación que no habíamos planeado.