Fuerzas de la naturaleza
Rastreando las raíces
Pedir a alguien que dé una descripción visual de «la nube» o de los servicios de computación en la nube, es como pedirle que haga una de 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 él, 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 él, 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 predominantemente moléculas de nitrógeno y oxígeno, en el caso de la nube, son nuestros datos.
Sin embargo, esta comprensión fundamental solo conduce a más preguntas.
¿Cómo llegaron nuestros datos a la nube en primer lugar? ¿Adónde van a partir de 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 unos 700 campos 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, debido en parte al 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 a un ritmo rápido.
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 los hogares, las oficinas y los semáforos. Dado que deben funcionar constantemente, los generadores diésel de respaldo 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, presentan una huella ecológica significativa en las áreas donde existen.
«Una parte fundamental 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», afirma Walsh. «Nuestra forma de hacerlo es tomando la sostenibilidad como base a medida que trabajamos para lograr nuestros compromisos, adaptando continuamente nuestras operaciones diarias para minimizar nuestro impacto en el medio ambiente».
El enfoque central para mejorar la sostenibilidad de los centros de datos es la innovación. Al trabajar con los equipos de I+D internos y colaborar con expertos externos, las prácticas internas y las políticas han establecido ejemplos claros para la industria sobre los beneficios de probar e implementar nuevos enfoques para construir y operar estos centros.
Ser un buen vecino
El punto de partida de la innovación en un centro de datos de Microsoft se basa en los 3.800 millones de años de I+D de la naturaleza para resolver los desafíos del diseño moderno de manera sostenible. Kaitlin Chuzi, directora de Biomímesis y ecosistemas avanzados, es una líder clave en ese trabajo.
«Cuando se construye un edificio, hay un coste ecológico, por lo que estamos trabajando para mitigar esos costes», explica Chuzi. «Lo importante es diseñar el sitio de manera holística y sistémica teniendo en cuenta el ecosistema local».
Kaitlin y su equipo son expertos en biomímesis, que utiliza y emula soluciones de plantas, animales y los elementos que se han manifestado naturalmente a lo largo de millones de años de evolución. Aprovechar la biomímesis puede remodelar la relación de los centros de datos con el planeta y sus ecosistemas. Se trata de estar en sintonía y contribuir positivamente a las comunidades existentes donde operan los centros.
Por ejemplo, algunos centros han transformado los tradicionales estanques de retención de aguas pluviales en humedales artificiales que ayudan a filtrar y mejorar la calidad del agua, creando hábitats para las especies locales. Otros están explorando la posibilidad de utilizar un vidrio UV especial que imita las características de las enzimas UV en las telas de araña que las aves han aprendido a detectar y evitar, reduciendo los casos en los que se estrellan contra los edificios.
Las aves han evolucionado para 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 pavimentos permeables que permiten que el agua de lluvia fluya hacia el suelo, la naturaleza ha sido una maestra increíble a la hora de crear formas de sincronizar los centros de datos con el entorno que los rodea.
Los materiales utilizados para construir centros de datos también han ofrecido grandes oportunidades para fomentar el compromiso por la sostenibilidad a través de la innovación.
«Si usamos un hábitat de referencia saludable e intacto como punto de referencia, ese ecosistema tendrá una función del 100 %. Nuestros modelos iniciales muestran que podemos diseñar centros de datos que mantengan el 75 % de esa función».
Kaitlin Chuzi
El hormigón, un material clave de los centros de datos, representa el 8 % de todas las emisiones globales de carbono, lo que lo convierte en uno de los mayores contribuyentes de gases de efecto invernadero en la tierra. Para impulsar mayores reducciones de carbono, Microsoft está probando una nueva mezcla de hormigón utilizando vidrio reciclado, que reducirá la huella de carbono de las estructuras de losas aproximadamente a la mitad. Otro proyecto piloto a escala de laboratorio, en colaboración con Prometheus Materials, utiliza materiales estructurales hechos de piedra caliza y hormigón a base de algas con el potencial de reducir la huella de carbono de las instalaciones a casi cero.
Sin embargo, innovar soluciones sostenibles para lo que sucede fuera 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 todos los días, las 24 horas del día, los 7 días de la semana, en todos estos centros. 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 esa enorme tarea a diario. Audrey supervisa la compleja planificación y estrategia involucradas en el aprovisionamiento de energía para los centros de datos, y determina cómo ese uso afecta a las comunidades con las que comparten la red.
«Históricamente, los centros de datos de Microsoft necesitaban una parte más pequeña de la red. Pero, a medida que la demanda ha aumentado, hemos requerido una mayor participación en la red, por lo que es importante comprender nuestro impacto», explica Lee.
Para comprender mejor este aumento de la demanda de la red, ahora y en el futuro, el equipo de Audrey utiliza un enfoque llamado “modelado de la red”, que pronostica el uso de la red para que pueda planificarse de manera adecuada, sostenible y de la manera más oportuna.
Aunque Microsoft no es una empresa de energía, sí es, en muchos sentidos, una empresa de infraestructura, y un recurso fundamental para cualquier infraestructura en la nube es la energía. Por esa razón, las prácticas de energía sostenible y la generación de un impacto positivo en la comunidad son las principales responsabilidades de la empresa.
Una forma de lograr ese 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 tiene sistemas de suministro ininterrumpido con baterías de respaldo para casos de interrupción de la red, que pueden proporcionar servicio de retorno a la red al cambiar temporalmente parte de la demanda de electricidad de los centros de datos a esas baterías, lo que facilita la estabilización de la red.
El cultivo de fuentes de energía alternativas para esos sistemas de respaldo, así como para los sistemas de enfriamiento del servidor dentro de los centros de datos, ha demostrado ser otra gran oportunidad para la innovación.
Innovando con la naturaleza
Biomímesis
La biomímesis consiste en aprender del maestro más antiguo de la historia: la naturaleza. Ocultas a simple vista, existen soluciones atemporales que pueden integrarse y emularse para resolver problemas contemporáneos. Así es cómo mejoramos la función ecológica de los propios centros de datos.
Hidrógeno verde
El hidrógeno verde se crea a través de un proceso llamado electrólisis, donde 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 en 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 la base de la estabilización de la red. Los centros de datos tienen un sistema de suministro de energía de respaldo ininterrumpido que funciona constantemente en caso de una interrupción. Es posible cambiar parte de nuestra propia demanda de electricidad a esas fuentes de energía cuando existe una mayor demanda en la red, lo que posteriormente respalda su estabilización.
Sonia Maleky, directora de Tecnología del 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, reemplazando a los generadores diésel de respaldo que soportan operaciones continuas en caso de cortes de energía y otras interrupciones del servicio», explica 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 desarrollando 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 del hidrógeno verde que incluya el suministro de hidrógeno verde, las pilas de combustible de hidrógeno y el almacenamiento de hidrógeno para implementar los generadores de combustible de hidrógeno como opciones viables de energía de respaldo y 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 primer programa de Centros Circulares de su tipo puede reutilizar y reciclar el hardware de los centros de datos y está en camino de utilizar un 90 % de servidores reciclados para el año 2025.
A partir de estos esfuerzos colectivos para innovar soluciones, es evidente que un futuro en el que los centros de datos no solo tengan un impacto neto neutro en el medio ambiente, sino también un impacto positivo, está a nuestro alcance. A medida que los usos de la computación en la nube en todo el mundo continúen creciendo, los centros de datos de Microsoft estarán ahí para satisfacer esa necesidad de la manera más sostenible posible.
Créditos de imagen: Matt Howard, Dave Hoefler, Ivan Bandura, Yogesh Gosavi, Josh Withers
