Fuerzas de la naturaleza: La combinación de innovación y sostenibilidad en los centros de datos

Ilustración abstracta que representa a la naturaleza y los centros de datos

Publicado en: Microsoft Unlocked.

Rastreo de las raíces

Ilustración con numeralia

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 tener lugar sin ella, pero poner justo 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. Para el aire, esos ingredientes son en su mayoría moléculas de nitrógeno y oxígeno, para la nube son nuestros datos.

Pero esta comprensión fundamental solo conduce a más preguntas.

La respuesta a estas etéreas preguntas es en realidad una muy física y tangible: los centros de datos.

Los centros de datos son la columna vertebral de la Nube de Microsoft. 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.

«En la actualidad, 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.

Descripción de audio

La demanda de servicios en la nube ha aumentado de manera exponencial año tras año, debido en parte al reciente aumento en el uso de la 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.

Ilustración con una cita de Noelle Walsh

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 manera constante, los generadores de respaldo alimentados con diésel y los sistemas de alimentación ininterrumpida con baterías de plomo-ácido han sido, por tradición, 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 masiva, tienen una huella ecológica superable 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», dice Walsh. «La forma en que lo hacemos es al convertir la sostenibilidad en nuestra base a medida que trabajamos hacia nuestros compromisos, y al adaptar de manera continua 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 equipos internos de investigación y desarrollo y colaborar con expertos externos, las prácticas y políticas internas han establecido ejemplos claros para la industria de 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 3.800 millones de años de investigación y desarrollo de la naturaleza para resolver los desafíos de diseño moderno de manera sostenible. Kaitlin Chuzi, directora de biomímesis y ecosistemas avanzados, es una líder clave en ese trabajo.

«Cuando se construye cualquier edificio, hay un costo ecológico, por lo que trabajamos para mitigar esas cosas», dice Chuzi. «Lo que importa es que diseñemos el sitio de manera holística y sistémica con el ecosistema local en mente».

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Kaitlin y su equipo son expertos en biomímesis, donde utilizan y emulan soluciones de plantas, animales y los elementos que se han manifestado de manera natural 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 de manera positiva a las comunidades existentes donde operan los sitios.

Ilustración de vidro UV especial
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 se estrellan contra las ventanas, Kaitlin y su equipo exploran la integración de un vidrio UV especial que imita las características de esa enzima.

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, lo que crea hábitats para que vivan las especies locales. Otros exploran el uso de un vidrio UV especial que imita las características de las enzimas UV en las telarañas que las aves han evolucionado para detectar y evitar, lo que reduce los casos en los que se estrellan contra los edificios.

Desde muros verdes con vegetación vertical que aumentan la biodiversidad hasta pavimento permeable que permite que el agua de lluvia fluya hacia el suelo, la naturaleza ha sido una maestra increíble de formas de sincronizar los centros de datos con el entorno circundante.

Los materiales utilizados para construir centros de datos también han brindado grandes oportunidades para promover los compromisos de sostenibilidad a través de la innovación.

El hormigón, un material clave en 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 reducciones de carbono más profundas, Microsoft prueba una nueva mezcla de concreto a través de vidrio reciclado, que reducirá el carbono en las estructuras de losas a cerca de 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 el potencial de 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; de manera más específica, cómo mantener la energía 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.

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Audrey Lee, directora senior de estrategia energética de centros de datos, se encarga del «cómo» diario 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.

«A nivel histórico, 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», dice Lee.

Para comprender mejor este aumento de la demanda en la red, ahora y en el futuro, el equipo de Audrey utiliza un enfoque llamado modelado de red, que pronostica 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 de energía sostenible y tener 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 de contribuir a la red.

Lee explicó que a medida que aumenta el consumo de electricidad, la demanda y la oferta de energía en la red no siempre coinciden. Microsoft tiene sistemas de suministro ininterrumpido alimentados por batería como respaldo en caso de un corte de la red, que pueden proporcionar servicio a la red al cambiar de manera temporal parte de la demanda de electricidad de los centros de datos a esas baterías, lo que respalda la estabilización de la red.

El cultivo de 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 para la innovación.

Sonia Maleky, directora de tecnología del Hidrógeno
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, al reemplazar los generadores diésel de respaldo que respaldan operaciones continuas en caso de cortes de energía y otras interrupciones del servicio», dice 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 elabora 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 interna y será un sólido caso de uso para que otras empresas con objetivos y compromisos similares hagan lo mismo.

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 cerrado por completo, que nunca requiere 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 y reutilizar el hardware de los centros de datos, y está en camino de utilizar un 90% de servidores reciclados para 2025.

A partir de estos esfuerzos colectivos para innovar en soluciones, es evidente 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. A medida que los usos de la computación en la nube en todo el mundo continúan su crecimiento, los centros de datos de Microsoft estarán allí para satisfacer esa necesidad de la manera más sostenible posible.

Créditos de la imagen: Matt Howard, Dave Hoefler, Ivan Bandura, Yogesh Gosavi, Josh Withers