Las minas abandonadas de Pensilvania y el reciclaje de calor residual podrían hacer que los enormes nuevos centros de datos del estado sean mucho más sostenibles

(MENAFN- La Conversación) La electricidad necesaria para alimentar los nuevos centros de datos en Pensilvania, que ya están en etapas avanzadas de planificación, podría abastecer a 11 millones de hogares, casi el doble del número total de viviendas en el estado.

Las empresas que desean construir centros de datos para ampliar su computación en la nube y en inteligencia artificial se sienten atraídas por Pensilvania debido a su proximidad a las principales ciudades de la Costa Este, terrenos y electricidad relativamente asequibles, y su infraestructura industrial heredada. Por ejemplo, hay un plan para convertir una fábrica de acero abandonada en Pittsburgh en un centro de datos de alta densidad que pueda aprovechar la infraestructura existente para el suministro de electricidad y agua.

Si se construyen todos los centros de datos en planificación avanzada, la capacidad total sería de aproximadamente 13 gigavatios.

A medida que se proponen más centros de datos en todo el estado, residentes y responsables políticos plantean preguntas importantes: ¿Cuánta energía y agua usarán estos centros? ¿Y qué se puede hacer para gestionar su huella ambiental?

Como profesor de ingeniería arquitectónica en Penn State, mi investigación se centra en el diseño y control óptimo de los sistemas de enfriamiento de los centros de datos. Sé que una parte clave para minimizar los efectos negativos de los centros de datos radica en el enfriamiento.

Los centros de datos generan mucho calor

Cada bit de electricidad que consume un centro de datos se convierte en calor que debe ser eliminado y liberado al entorno. Los sistemas de enfriamiento, incluyendo enfriadores y torres de enfriamiento, son infraestructuras críticas.

Sin un enfriamiento efectivo, las temperaturas en los dispositivos informáticos aumentarían rápidamente a niveles dañinos, lo que obligaría a apagar los sistemas. En noviembre de 2025, la Bolsa de Comercio de Chicago sufrió una interrupción importante cuando falló el sistema de enfriamiento de un centro de datos. Esto detuvo las operaciones durante horas.

Actualmente, los centros de datos representan aproximadamente el 4.4% del consumo total de electricidad en EE. UU. y se proyecta que aumenten al 6.7% a 12.0% en 2028, según el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley.

También consumieron casi 211 mil millones de galones de agua en 2023, en su mayoría de forma indirecta y vinculada a la generación de electricidad. Dentro de las instalaciones, solo el enfriamiento representa aproximadamente el 40% del consumo total de electricidad.

La eficiencia con la que los habitantes de Pensilvania enfrían los centros de datos tiene importantes implicaciones para el consumo de energía, la demanda de agua y el impacto en las comunidades.

Los desafíos del enfriamiento

Las cargas de trabajo de IA demandan mucha potencia de cálculo y, por lo tanto, generan más calor que debe ser eliminado.

Los sistemas tradicionales de enfriamiento por aire dependen de ventiladores potentes y enfriadores mecánicos, ambos con un consumo significativo de electricidad.

Durante los veranos calurosos y húmedos en Pensilvania, las necesidades energéticas para enfriar los centros pueden aumentar considerablemente. Este aumento en la demanda de electricidad requiere costosas mejoras en la infraestructura, y el costo suele ser compartido por todos los usuarios, incluidos los residentes, lo que genera preocupaciones sobre la equidad.

La agua es otra preocupación. Muchas instalaciones grandes utilizan torres de enfriamiento evaporativas que consumen millones de galones de agua al día. En regiones con sequías periódicas o suministros de agua estresados, esto puede frustrar a las comunidades locales.

El ruido es un tercer problema, a menudo pasado por alto. La mayoría de las quejas de quienes viven cerca de los centros de datos no son sobre los servidores, sino sobre los sistemas de enfriamiento. Los ventiladores de las torres de enfriamiento, las unidades de manejo de aire en los techos y los enfriadores secos generan un ruido de baja frecuencia constante. Los enfriadores y compresores añaden vibración y un zumbido tonal. En entornos rurales o suburbanos tranquilos, especialmente por la noche, este sonido constante puede viajar sorprendentemente lejos.

El clima de Pensilvania presenta tanto desafíos como oportunidades en cuanto al enfriamiento de centros de datos. Los inviernos fríos pueden soportar enfriamiento eficiente durante parte del año. Sin embargo, los veranos calurosos y húmedos limitan la efectividad de esas estrategias de enfriamiento gratuito.

Al mismo tiempo, muchos sitios propuestos están cerca de infraestructura industrial heredada, incluyendo minas de carbón abandonadas, que podrían facilitar enfoques innovadores.

Convertir el calor en oportunidad

Mejorar la eficiencia del enfriamiento es una forma sencilla de minimizar el impacto negativo de los centros de datos.

En un proyecto del Departamento de Energía de EE. UU. en el que trabajó mi equipo, demostramos una reducción del 74% en el consumo de energía de enfriamiento en un centro de datos en Massachusetts. Esto se logró mediante el uso de un gemelo digital del centro de datos. Un gemelo digital es una representación virtual de un sistema real. Con este gemelo digital, pudimos identificar y corregir diferentes fallas en el sistema de enfriamiento. También utilizamos el gemelo digital para optimizar los puntos de control en función de la carga del centro de datos y las condiciones climáticas, para satisfacer las necesidades de enfriamiento con mucho menos consumo de energía.

Además, se puede lograr más ahorro integrando los gemelos digitales con IA, que puede realizar el control de enfriamiento óptimo con intervenciones humanas mínimas. Este concepto —que llamo “IA para una IA sostenible”— busca reducir la huella ambiental de los propios sistemas que impulsan la revolución de la IA. Actualmente, estamos trabajando con el centro de datos Alerify en Harrisburg para reducir su consumo de energía en enfriamiento usando esta tecnología.

Pensilvania también tiene potencial para enfriamiento geotérmico a partir de sus minas abandonadas en todo el estado. Un ejemplo es el centro de datos subterráneo de Iron Mountain en el oeste de Pensilvania, a aproximadamente una hora al norte de Pittsburgh. El centro de datos está ubicado a 220 pies bajo tierra en una antigua mina de piedra caliza. El ambiente subterráneo estable y naturalmente frío —alrededor de 11 grados Celsius (52 grados Fahrenheit)— y el lago subterráneo reducen la dependencia del enfriamiento mecánico convencional.

Más allá de la eficiencia, reutilizar el calor residual puede transformar la forma en que pensamos sobre los centros de datos. En Idaho, una startup utiliza el calor residual de los servidores para apoyar invernaderos hidropónicos y producir alimentos durante todo el año. En París, el calor excedente de los centros de datos ha calentado piscinas utilizadas durante los Juegos Olímpicos de 2024, y uno de los centros de datos de Meta en Dinamarca suministra calor a una red de calefacción distrital que atiende aproximadamente a 11,000 hogares locales. En Colorado, el Laboratorio Nacional de los Rockies recupera calor de sus sistemas de computación de alto rendimiento para calentar espacios y derretir nieve.

También existen oportunidades en procesamiento de alimentos y acuicultura. En Noruega, el calor residual de un centro de datos se usa para calentar agua para la cría de peces en tierra. Estudios sugieren que el calor residual de los centros de datos también podría apoyar procesos de secado de alimentos, como granos de café, frutas y verduras.

Para que sean económicamente viables, estas soluciones a menudo requieren una demanda constante de calefacción ubicada junto al centro de datos, lo cual puede no estar disponible en algunos casos.

Es probable que los centros de datos desempeñen un papel cada vez mayor en la economía de Pensilvania. La pregunta no es si usarán energía y generarán calor, sino si los diseñamos para simplemente liberar ese calor al aire y al agua, o si creamos sistemas de enfriamiento que puedan aprovecharlo para usos más sostenibles.

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