La inteligencia artificial y la nube tienen un apetito energético voraz que las baterías actuales ya no pueden saciar. Pero, ¿y si los centros de datos dejaran de ser una carga para la red y se convirtieran en pequeñas centrales eléctricas de agua y energía limpia? Las pilas de combustible de hidrógeno han pasado de ser un respaldo de emergencia a ser el motor principal de la infraestructura digital del mañana.
El sector de los centros de datos (Data Centers) se enfrenta a un trilema: escalabilidad, fiabilidad y sostenibilidad. Tradicionalmente, la continuidad del servicio ante fallos en la red eléctrica dependía de generadores diésel, ruidosos, contaminantes y con complejos sistemas de mantenimiento. La transición hacia el uso de pilas de combustible alimentadas con hidrógeno verde elimina de raíz las emisiones de CO2 y partículas finas en el lugar de operación.
Más allá del respaldo: Generación de carga base
Desde un punto de vista técnico, la ventaja de la pila de combustible no es solo su capacidad de respuesta rápida, sino su densidad energética. A diferencia de las baterías de litio, que sufren de autodescarga y degradación química, las pilas de combustible pueden generar energía de forma continua mientras reciban suministro de hidrógeno. Esto permite que los centros de datos operen de forma independiente a la red (off-grid), actuando como vectores energéticos que estabilizan el sistema eléctrico general en lugar de saturarlo.
Sostenibilidad Industrial
Un aspecto crítico que suele ignorarse es la cogeneración. La electrólisis y el funcionamiento de las pilas de combustible generan calor residual que, en un diseño de sostenibilidad industrial avanzado, puede aprovecharse para los propios sistemas de refrigeración del centro de datos mediante ciclos de absorción. Este enfoque holístico mejora la efectividad del uso de la energía (PUE, por sus siglas en inglés), reduciendo drásticamente el consumo de agua y electricidad. La integración de hidrógeno en la infraestructura digital es el paso lógico para una transición energética real. No se trata solo de alimentar servidores; se trata de diseñar ecosistemas donde el residuo de la computación sea, simplemente, vapor de agua pura.
Aumento de inversiones en pilas de combustible para centro de datos
Las inversiones en centros de datos están aumentando en respuesta a la creciente demanda de potencia de computación y servicios digitales por parte de consumidores y empresas. Al mismo tiempo, las normativas relativas a requisitos de sostenibilidad en los centros de datos se están volviendo más exigentes.
Se están realizando buenos avances en los centros de datos y las iniciativas voluntarias del sector, como por ejemplo el Pacto de la UE sobre centros de datos climáticamente neutros. Este ha sido elaborado entre proveedores de infraestructuras en la nube y operadores de centros de datos. Estos acordaron lograr que los centros de datos europeos sean climáticamente neutros para 2030.
Las pilas de combustible están reconocidas como una solución energética más limpia y silenciosa que puede reducir el estrés de las redes eléctricas urbanas. Se pueden implementar in situ en un campus de centro de datos y operar usando gas natural, biogás, gas licuado de petróleo (GLP) o hidrógeno. Actualmente se está investigando cómo transportar hidrógeno verde y distribuir a través de las redes de gas existentes.
Un caso real ha sido la integración de pilas de combustible de óxido sólido en sistemas de alimentación ininterrumpida (SAI) y baterías de ion litio para suministrar energía primaria limpia en centros de datos y otras infraestructuras críticas.
Caterpillar pone en marcha este sistema
Una iniciativa pionera es liderada por Caterpillar en asociación con Microsoft y Ballard Power Systems. Su objetivo es demostrar la viabilidad de utilizar centros de datos con pilas de combustible de hidrógeno de gran formato como fuente de energía de reserva.
Esta colaboración de vanguardia no sólo presenta la capacidad de las pilas de combustible para abastecer centros de datos de varios megavatios, sino que también asegura que el sistema de alimentación ininterrumpida. El SAI de Microsoft reune requisistos rigurosos de tiempo de actividad del 99,99%.
El proyecto se llevó a cabo en condiciones desafiantes. El rendimiento del sistema de alimentación mediante pilas de combustible de hidrógeno se ha probado a una altitud de 1.855 metros sobre el nivel del mar y en temperaturas bajo cero. La prueba de funcionamiento de alimentación de reserva de 48 horas se realizó en el centro de datos de Microsoft en Cheyenne, Wyoming (EE.UU.). Este evento integró con éxito una pila de combustible de hidrógeno de 1.5 MW en la planta eléctrica para respaldar cargas críticas.
Prueba real de pilas de combustible de hidrógeno en un centro de datos
El controlador de microrred de Caterpillar orquestó la operación de dos sistemas de almacenamiento de energía de batería Cat® Power Grid Stabilization (PGS) 1260 junto con la mencionada pila de combustible de hidrógeno. La demostración exhaustiva evaluó los aspectos de costes y rendimiento de los sistemas de pilas de combustible a escala. Se utilizó hidrógeno de baja intensidad de carbono. También, se analizó el funcionamiento con combustible in situ, el tiempo de transferencia de potencia y la capacidad de aceptación de carga.
Este proyecto se está estudiando en los valles de hidrógeno de España. Fue lanzado en noviembre de 2021 y tiene una duración de tres años, por lo que está pronto a su finalización. Cuenta con el respaldo y financiación parcial del Departamento de Energía de Estados Unidos (DOE) en el marco de la iniciativa H2@Scale. Además, recibe el respaldo del Laboratorio Nacional de Energías Renovables (NREL). El éxito de esta colaboración no solo abre nuevas posibilidades para los proveedores de hiperescala sino que también impulsa innovaciones en la sostenibilidad de las tecnologías de generación de energía.
Fuente: Tecpa y Caterpillar
