Un nuevo sistema aprovecha el calor desperdiciado de los centros de datos para generar electricidad

Cada vez que alguien transmite una película, respalda una foto en la nube o hace una consulta a ChatGPT, en algún lugar del mundo hay un centro de datos que está trabajando a toda máquina. Estas instalaciones, esenciales para la economía digital, consumen cantidades enormes de electricidad, y gran parte de esa energía se pierde en forma de calor residual de baja temperatura que simplemente se libera al aire.

Un estudio de la Universidad Rice propone una solución innovadora para transformar ese desperdicio en una fuente de energía. El equipo de investigación, liderado por la profesora Laura Schaefer, jefa del departamento de Ingeniería Mecánica Burton J. y Ann M. McMurtry, presentó un sistema híbrido que combina energía solar térmica con un ciclo orgánico de Rankine (ORC, por sus siglas en inglés) para convertir el calor sobrante en electricidad.

“Hay un río invisible de aire caliente fluyendo fuera de los centros de datos”, explicó Schaefer. “Nuestra pregunta fue: ¿podemos darle un pequeño empuje con energía solar y convertir mucho más en electricidad? La respuesta es sí, y es económicamente atractivo”.

Colectores solares

El ORC utiliza un fluido de trabajo seguro para generar electricidad a partir del calor, pero hasta ahora la temperatura de los residuos de los centros de datos resultaba demasiado baja para ser eficiente. La innovación radica en incorporar colectores solares planos y de bajo costo en los techos de las instalaciones. Estos elevan la temperatura del sistema de refrigeración antes de que ingrese al ORC, permitiendo un mayor aprovechamiento energético sin necesidad de bombas de calor eléctricas, que suelen consumir más energía de la que recuperan.

“Con la energía solar térmica obtenemos el aumento de temperatura sin incrementar el consumo eléctrico”, añadió Schaefer.

Los investigadores modelaron el sistema en dos polos de la industria de centros de datos en Estados Unidos: Ashburn, Virginia, y Los Ángeles, California. Los resultados mostraron que el sistema híbrido recuperó entre un 60% y un 80% más de electricidad anual respecto a lo que se obtiene solo con el calor residual. Además, mejoró la eficiencia del ORC en más de un 8% durante las horas soleadas y redujo el costo de la electricidad recuperada en un 5,5% en Ashburn y hasta un 16,5% en Los Ángeles.

“Los Ángeles tuvo mejor desempeño por su mayor recurso solar”, indicó Kashif Liaqat, estudiante de doctorado y coautor del estudio. “Pero incluso en Ashburn, con inviernos más fríos y nublados, el sistema logra incrementos significativos en producción y reducción de costos” sumó.

Condiciones comunes

Uno de los hallazgos más sorprendentes es que el sistema funciona mejor bajo condiciones comunes en los centros de datos modernos, donde los servidores se enfrían con sistemas líquidos a temperaturas relativamente bajas. “Lo que la industria considera una debilidad se convierte en fortaleza al añadir energía solar”, explicó Liaqat.

El equipo planea probar el sistema en un centro de datos operativo y evaluar la integración de almacenamiento térmico, para conservar calor solar durante el día y aprovecharlo en la noche. También consideran analizar colectores más avanzados para climas fríos.

“No decimos que esto reemplace los esfuerzos por mejorar la eficiencia de los servidores o la refrigeración”, aseveró Schaefer. “Pero sí añadimos una nueva herramienta al arsenal: una que convierte una desventaja en un activo” concluyó.