Fuerzas de la naturaleza
Rastreando las raíces
Pedirle a alguien que dé una descripción visual de “la nube” o de los servicios de computación en la nube es como pedir una descripción visual del aire. Las actividades cotidianas, como los pedidos en línea, las aplicaciones de mensajería y las redes sociales, no pueden suceder sin ella, pero poner exactamente lo que es en palabras es complicado.
Sin embargo, la nube y el aire comparten cualidades similares que son fáciles de comprender. Al igual que el aire, sabemos que la nube siempre está a nuestro alrededor. Sabemos que sin ella, la vida sería muy difícil, y sabemos que, aunque ambos son invisibles para nosotros, llevan algunas cosas invaluables en su interior. En el caso del aire, esos ingredientes son principalmente moléculas de nitrógeno y oxígeno, mientras que en el caso de la nube son nuestros datos.
Pero esta comprensión básica solo lleva a más preguntas:
¿Cómo llegaron nuestros datos a la nube en primer lugar? ¿A dónde van desde ahí? ¿Dónde se almacenan y cómo están disponibles las 24 horas del día, los 7 días de la semana?
La respuesta a estas preguntas etéreas es, en realidad, muy física y tangible: los centros de datos.
Los centros de datos son la columna vertebral de Microsoft Cloud. Son la infraestructura física que alberga y mantiene miles de servidores, que almacenan y mueven nuestros datos a través de la nube. Proporcionan una fuente constante de energía, así como el entorno limpio y fresco necesario para mantener los servidores en funcionamiento.
“Actualmente, operamos más de 300 centros de datos en más de 34 países. Nuestra flota de centros de datos equivale a unas 700 canchas de fútbol”, afirma Noelle Walsh, vicepresidenta corporativa de Operaciones e Innovación en la Nube de Microsoft.
La demanda de servicios en la nube ha aumentado exponencialmente año tras año, en parte por el reciente aumento en el uso de IA a nivel mundial, lo que significa que la infraestructura del centro de datos de Microsoft también ha tenido que crecer rápidamente.
Una consideración importante para ese crecimiento es cómo los centros de datos pueden satisfacer la creciente demanda mundial de computación en la nube de una manera que sea sostenible con la menor cantidad de impacto ambiental y comunitario.
Los centros de datos utilizan energía de la misma red eléctrica que alimenta hogares, oficinas y semáforos. Dado que deben funcionar de forma constante, los generadores de respaldo alimentados con diésel y los sistemas de alimentación ininterrumpida con baterías de plomo-ácido han sido tradicionalmente el pilar de las operaciones en caso de cortes de energía.
Además, debido a que la escala física de los centros de datos puede ser enorme, tienen una huella ecológica considerable en las áreas donde ubican.
“Una parte esencial de nuestro trabajo diario es mejorar el diseño y la eficiencia operativa de nuestros centros de datos para reducir la cantidad de recursos naturales que utilizamos”, dice Walsh. “La forma en que lo estamos haciendo es convirtiendo a la sostenibilidad en nuestra base a medida que trabajamos para alcanzar nuestros compromisos, y adaptando continuamente nuestras operaciones diarias para minimizar el impacto en el medio ambiente”.
El enfoque clave para mejorar la sostenibilidad de los centros de datos es la innovación. Al trabajar con equipos internos de I+D y colaborar con expertos externos, las prácticas y políticas internas han establecido ejemplos claros para la industria sobre los beneficios de probar e implementar nuevos enfoques para construir y operar estos sitios.
Ser un buen vecino
El punto de partida de la innovación en un centro de datos de Microsoft se basa en los 3800 millones de años de I+D de la propia naturaleza para resolver los desafíos del diseño moderno de forma sostenible. Kaitlin Chuzi, directora de Biomimética y Ecosistemas Avanzados, es una figura clave en ese trabajo.
“Cuando se construye un edificio, hay un costo ecológico, así que estamos trabajando para mitigar esas cosas”, cuenta Chuzi. “Lo que importa es que diseñemos el sitio de manera holística y sistémica teniendo en cuenta el ecosistema local”.
Kaitlin y su equipo son expertos en biomímesis: utilizando y emulando soluciones de plantas, animales y los elementos que se han evolucionado durante millones de años. Aprovechar la biomímesis puede transformar la relación de los centros de datos con el planeta y sus ecosistemas. Se trata de estar en sintonía y contribuir positivamente con las comunidades donde operan.
Por ejemplo, algunos sitios han transformado los estanques tradicionales de retención de aguas pluviales en humedales artificiales que ayudan a filtrar y mejorar la calidad del agua, y han creado hábitats para que vivan las especies locales. Otros están explorando el uso de un vidrio UV especial que imita las características de las enzimas UV de las telarañas que las aves han logrado detectar y evitar, reduciendo los choques contra los edificios.
Las aves han evolucionado hasta ser capaces de detectar y evitar las enzimas UV que se encuentran en algunas telarañas. Para reducir el número de incidentes en los que las aves chocan contra las ventanas, Kaitlin y su equipo están explorando la integración de un vidrio UV especial que imita las características de esa enzima.
Desde muros verdes con vegetación vertical que aumentan la biodiversidad hasta pavimento permeable que permite que el agua de lluvia filtre hacia el suelo, la naturaleza ha sido una maestra increíble para sincronizar los centros de datos con su entorno.
Los materiales usados en la construcción de centros de datos también han ofrecido grandes oportunidades para promover los compromisos de sostenibilidad a través de la innovación.
“Si usamos un hábitat de referencia sano e intacto como punto de comparación, ese ecosistema tiene un 100% de funcionalidad. Nuestros modelos iniciales muestran que podemos diseñar centros de datos que mantengan el 75% de esa funcionalidad.”
Kaitlin Chuzi
El concreto, un material clave en los centros de datos, representa el 8 % de todas las emisiones globales de carbono, siendo uno de los mayores contribuyentes de gases de efecto invernadero en la tierra. Para reducir profundamente el carbono, Microsoft está probando una nueva mezcla de concreto utilizando vidrio reciclado, que reducirá el carbono en las estructuras de losas a aproximadamente la mitad. Otro piloto a escala de laboratorio, en colaboración con Prometheus Materials, utiliza materiales estructurales hechos de piedra caliza y hormigón a base de algas con potencial para reducir el carbono en las instalaciones a casi cero.
Sin embargo, innovar soluciones sostenibles para lo que sucede en el exterior y alrededor de un centro de datos es solo la mitad del trabajo. Lo que sucede en el interior es igual de importante; Más específicamente, cómo mantener la energía encendida todos los días, las 24 horas del día, los 7 días de la semana, en todos estos sitios. Incluso el corte de energía más breve causaría un inmenso efecto dominó en toda la infraestructura de la nube.
Audrey Lee, directora sénior de Estrategia Energética de Centros de Datos, aborda el “cómo” del día a día de esa enorme tarea. Audrey supervisa la compleja planificación y estrategia involucradas en la adquisición de energía para los centros de datos, y determina cómo ese uso afecta a las comunidades con las que comparten una red.
“Históricamente, los centros de datos de Microsoft necesitaban una parte más pequeña de la red. Pero a medida que la demanda ha aumentado, necesitamos una mayor participación, así que es importante entender nuestro impacto”, afirma Lee.
Para entender mejor esta demanda creciente, ahora y en el futuro, el equipo de Audrey utiliza un enfoque llamado “modelado de la red”, que permite prever el uso de la red para que pueda planificarse de manera adecuada, sostenible y de la manera más oportuna.
Si bien Microsoft no es una empresa de energía, es, en muchos sentidos, una empresa de infraestructura, y un recurso invaluable para cualquier infraestructura en la nube es la energía. Es por eso que las prácticas energéticas sustentables y un impacto positivo en la comunidad son las principales responsabilidades de la empresa.
Una forma de lograr un impacto positivo es a través de la estabilización de la red y la contribución a la red.
Lee explicó que, a medida que aumenta el consumo de electricidad, es posible que la demanda y la oferta de energía en la red no siempre coincidan. Microsoft cuenta con sistemas de respaldo de energía con baterías que, en caso de una falla en la red, pueden devolver energía temporalmente al sistema al cambiar parte del consumo de los centros de datos a esas baterías, ayudando a estabilizar la red.
Cultivar fuentes alternativas de energía para esos sistemas de respaldo, así como para los sistemas de enfriamiento de servidores, dentro de los centros de datos, ha demostrado ser otra gran oportunidad de innovación.
Innovando con la naturaleza
Biomímesis
La biomímesis consiste en aprender del maestro más antiguo de la historia: la naturaleza. A simple vista, se esconden soluciones atemporales que pueden integrarse y emularse para resolver problemas contemporáneos. Así es como mejoramos la función ecológica de los propios centros de datos.
Hidrógeno verde
El hidrógeno verde se crea a través de un proceso llamado “electrólisis”, en el que el hidrógeno se separa de las moléculas de agua sin subproductos nocivos. Los esfuerzos de Microsoft para escalar este tipo de energía de hidrógeno para la flota de centros de datos serán los primeros para el sector energético en todo el mundo.
Estabilización de la red
A medida que aumenta el consumo de electricidad, es posible que la demanda y la oferta no siempre coincidan. Ayudar a la red a mantener ese equilibrio es el núcleo de la estabilización de la red. Los centros de datos tienen un sistema de suministro de energía de respaldo ininterrumpido que siempre funciona en caso de una interrupción. Es posible trasladar parte de nuestra propia demanda de electricidad a esas fuentes de energía cuando hay una mayor demanda en la red, lo que favorece su estabilización.
Sonia Maleky, directora de Tecnología de Hidrógeno
Un futuro impulsado por la innovación
“La tecnología de pila de combustible de hidrógeno se ha comercializado a escalas más pequeñas, pero Microsoft es el primero en demostrar la generación de varios megavatios a escala para centros de datos en reemplazando los generadores diésel de respaldo que soportan operaciones continuas en caso de cortes de energía y otras interrupciones del servicio”, afirma Sonia Maleky, directora de Tecnología de Hidrógeno de Microsoft.
El hidrógeno verde tiene el potencial de ser la fuente de energía sostenible perfecta en diferentes industrias, incluidos centros de datos, edificios comerciales y hospitales. Las pilas de combustible PEM combinan hidrógeno y oxígeno en una reacción química que genera electricidad, calor y agua, sin combustión, sin partículas y sin emisiones de carbono.
El equipo de Sonia está elaborando innovaciones energéticas que tienen el potencial de cambiar el sector energético tal y como lo conocemos hoy en día. Demostrar la aplicación del hidrógeno verde a escala industrial aportará una mayor sostenibilidad a nivel interno y será un caso de uso sólido para que otras empresas con objetivos y compromisos similares hagan lo mismo.
“Necesitamos una economía robusta de hidrógeno verde que incluya el suministro de hidrógeno verde, las pilas de combustible de hidrógeno y el almacenamiento de hidrógeno para la implementación exitosa de los generadores de combustible de hidrógeno como opciones viables de energía de respaldo para avanzar hacia soluciones de cero emisiones.”
Sonia Maleky
Otra innovación en desarrollo que es tan emocionante como la pila de combustible de hidrógeno es la tecnología de placa fría. La aplicación de esta tecnología, que recicla el agua caliente extraída de los sistemas de refrigeración en forma de agua fría, ya ha hecho que los sistemas de Microsoft sean un 90% más eficientes que los sistemas tradicionales. Con el tiempo, este será un sistema de circuito completamente cerrado que nunca requerirá agua de fuentes externas.
Además de reciclar el agua para los sistemas de refrigeración, el programa Circular Centers, el primero de su tipo, puede reutilizar el hardware de los centros de datos y está camino a utilizar un 90% de servidores reciclados para 2025.
Es evidente, a partir de estos esfuerzos colectivos para innovar soluciones, que un futuro en el que los centros de datos no solo tengan un impacto neutro neto en el medio ambiente, sino que también tengan un impacto positivo, está al alcance de la mano. Mientras el uso de la computación en la nube en todo el mundo continúe creciendo, los centros de datos de Microsoft estarán allí para satisfacer esa necesidad de la manera más sostenible posible.
Créditos de imagen: Matt Howard, Dave Hoefler, Ivan Bandura, Yogesh Gosavi, Josh Withers
