Así es MAD4: tecnología puntera al servicio del centro de datos y la sostenibilidad

Digital Realty, anteriormente conocida como Interxion, está especializada en la construcción de instalaciones para centros de datos, que comercializa normalmente bajo la modalidad de Colocation. Básicamente, permite que sus clientes lleven su infraestructura de computación, almacenamiento y redes hasta estas instalaciones, para aumentar considerablemente su disponibilidad, refrigeración y conectividad al mundo exterior.

Debido a dicha especialización, estas instalaciones están ganando una enorme relevancia en el mundo híbrido multicloud, ya que las empresas pueden situar aquí sus centros de datos privados y dejar en manos de Digital Realty la alimentación electrica o conectividad, pudiéndose centrar de esta forma en sus negocios.

En una reciente visita al centro de datos MAD4 de Digital Realty, Raquel Figueruelo, Directora de Marketing, Desarrollo de Negocios y Relaciones Institucionales en Digital Realty España, nos ha explicado cómo el uso optimizado de la energía en estos centros no solo beneficia a los clientes, sino que también contribuye a la sostenibilidad ambiental.

1 – Introducción

Raquel Figueruelo comenzó destacando un dato impresionante: “Nuestro índice PUE es de tan sólo 1,2. Ese cliente consumiría 2,5 si no estuviese aquí.” Este dato es significativo ya que, por cada proceso digital que ocurre en el centro de datos, se ahorra 1,3 en términos de PUE (Power Usage Effectiveness). La PUE es una medida de la eficiencia energética, y en este caso, una PUE de 1,2 indica un uso extremadamente eficiente de la energía.

Reducción de Costes y Eficiencia Energética

Raquel enfatizó que el 35% de los costes operativos están relacionados con el consumo eléctrico. Por esta razón, la empresa está altamente motivada para minimizar este consumo, sin sacrificar la operatividad. “Nosotros somos los más interesados en que el consumo eléctrico sea el mínimo posible”, afirmó. Sin embargo, también dejó claro que es imposible cortar completamente el consumo de energía, ya que los procesos digitales deben continuar operando de manera ininterrumpida.

Uno de los puntos clave que Raquel mencionó es la comparación del consumo energético entre centros de datos profesionales y no profesionales. En términos absolutos, los centros de datos consumen grandes cantidades de energía, con cifras que pueden llegar a 65 o 100 gigavatios/hora. Sin embargo, en un entorno no profesional, la refrigeración es mucho menos eficiente, lo que resulta en un consumo aún mayor de energía. “Esos 100 gigavatios/hora están evitando que se consuman otros 100 gigavatios/hora”, explicó.

Digital Realty invierte significativamente en ingeniería de datos para mantener el PUE lo más bajo posible. Raquel comentó: “Nosotros gastamos dinero en que este ratio de 1,2 sea lo menor posible. Ojalá fuese cero, pero eso es imposible.” Alcanzar una PUE de cero es una utopía debido a las necesidades inherentes de refrigeración y espacio de los servidores.

El Equilibrio Entre Espacio y Refrigeración

Raquel también subrayó la importancia de encontrar un equilibrio adecuado entre el espacio físico que ocupan los servidores y la necesidad de refrigeración. “Para eso pondríamos un bastidor en medio de una sala de 100 metros cuadrados. Y ese bastidor no necesitaría refrigeración,” dijo, explicando que aunque esto reduciría la necesidad de refrigeración, no es una solución práctica debido a las limitaciones de espacio y eficiencia operativa.

2 – Electromecánica

En la visita al centro de datos, Figueruelo nos introduce a la sección de electromecánica, la cual es esencial para el suministro eléctrico y la refrigeración de los servidores. Este aspecto del centro es clave para garantizar que los servidores operen en condiciones óptimas y sin interrupciones. A continuación, se detallan las innovaciones y características que hacen a este centro de datos único en su clase.

Suministro Eléctrico de Alta Tensión y Escalabilidad

Una de las principales diferencias de este centro de datos es su acometida de alta tensión. A diferencia de los centros de datos empresariales que operan con baja o media tensión, aquí se reciben 45.000 voltios a través de una subestación de Unión Fenosa. Esta energía se transforma internamente en dos acometidas eléctricas que, a su vez, se dividen en cuatro sistemas eléctricos independientes. Cada sistema alimenta una sala específica, asegurando que un fallo eléctrico en una sala no afecte a las demás.

Actualmente, el centro de datos cuenta con una planta operativa que incluye cuatro salas. Conforme el centro crezca, se agregarán más plantas, y cada nueva sala tendrá su propio sistema eléctrico independiente. La meta es construir 24 Centros de Procesamiento de Datos (CPDs) dentro del edificio, cada uno con unos 700 metros cuadrados. Este diseño modular garantiza que cada CPD sea autónomo y pueda operar sin interferencias de otros.

La elección de una acometida de alta tensión no solo incrementa los costos iniciales en generadores y transformadores, sino que también ofrece significativos beneficios en términos de eficiencia energética. Al gestionar su propia subestación, el centro de datos minimiza las pérdidas de energía, que pueden alcanzar hasta un 8% en la distribución desde subestaciones externas. Esta medida de eficiencia permite que cada kilovatio hora consumido se utilice de manera más efectiva en los procesos digitales, reduciendo el desperdicio energético.

Refrigeración y Eficiencia Energética

Además de la gestión del suministro eléctrico, la eficiencia energética se extiende a los sistemas de refrigeración e iluminación. Estos sistemas están diseñados para consumir la mínima cantidad de energía posible, garantizando que la mayor parte de la energía se destine a la carga del proceso digital. Esta estrategia es crucial para la sostenibilidad y el ahorro en el largo plazo.

3 – Transformadores de Alta Tensión

La eficiencia y estabilidad en el suministro eléctrico son esenciales para el funcionamiento de los centros de datos modernos. En este contexto, los transformadores de alta tensión juegan un papel crucial. En nuestra visita reciente al centro de datos, tuvimos la oportunidad de conocer de cerca cómo se gestionan estos transformadores y las innovaciones que están implementando para optimizar el rendimiento y reducir pérdidas energéticas.

Los transformadores de alta tensión son fundamentales para convertir la energía recibida de la red eléctrica en un voltaje adecuado para el consumo interno del centro de datos. En este caso específico, la energía se recibe a 45,000 voltios y se transforma a 10,000 voltios mediante dos centros de transformación. Esta configuración permite manejar la energía de manera eficiente y segura.

Una de las características más destacadas de este centro de datos es su construcción modular. Según nos explicó nuestra guía, la infraestructura se desarrolla por fases, permitiendo incorporar las mejores tecnologías disponibles en cada momento. Este enfoque no solo mejora la eficiencia operativa sino que también asegura que el centro de datos siempre cuente con los equipos más avanzados.

El centro de datos cuenta con cuatro transformadores, dos de los cuales actúan como respaldo y están ubicados en un área separada. Esta redundancia es esencial para garantizar la continuidad del servicio en caso de fallos o mantenimiento.

Conexión Directa a la Red Eléctrica

Una de las innovaciones más significativas en este centro de datos es su conexión directa a la red eléctrica de alta tensión, evitando la distribución convencional. Este enfoque no solo reduce las pérdidas energéticas asociadas a la distribución sino que también ayuda a estabilizar la red eléctrica en su conjunto. Los centros de datos, al tener una carga constante y predecible, contribuyen a equilibrar las fluctuaciones en la demanda eléctrica diaria, mejorando la eficiencia del sistema eléctrico global.

El objetivo a largo plazo del centro de datos es integrarse aún más profundamente en la red eléctrica, convirtiéndose en una especie de “micro red” que estabiliza la carga y reduce los costos asociados a los picos de demanda. Esta estrategia no solo beneficia al centro de datos sino que también tiene implicaciones positivas para el proveedor eléctrico y, en última instancia, para los consumidores.

4 – Sistemas Eléctricos y Energía Renovable

Los centros de datos son el corazón de las operaciones de muchas empresas en la era actual, ya que albergan grandes volúmenes de información y proporcionando servicios críticos. La gestión eficiente de la energía es esencial para garantizar un funcionamiento ininterrumpido y sostenible. En este artículo, exploraremos cómo los centros de datos utilizan sistemas de alimentación ininterrumpida (UPS) y baterías para asegurar un suministro eléctrico fiable y limpio, además de su compromiso con el uso de energía 100% renovable.

Transformación de la energía: Filtración de energía con UPS

Al ingresar al centro de datos, la acometida eléctrica llega a 45.000 voltios y se transforma en 10.000 voltios. Posteriormente, esta energía se divide y se transforma nuevamente a una media tensión de 10.000 voltios antes de ser reducida a 400 voltios, que es la tensión utilizada por los equipos informáticos.

Las barras blindadas, conocidas como blindobarras, juegan un papel crucial en la distribución segura de energía. Estas estructuras permiten el transporte eficiente de grandes cantidades de energía sin riesgo de sobrecalentamiento o incendio, garantizando la seguridad y la continuidad del suministro eléctrico.

Las UPS actúan como filtros, eliminando las impurezas y garantizando que la energía suministrada a los equipos sea constante y sin fluctuaciones. Este proceso es esencial para mantener la estabilidad de los sistemas informáticos y evitar interrupciones debido a picos de tensión o caídas de la red eléctrica.

Baterías de respaldo y Generadores de media tensión

En caso de una falla en la acometida eléctrica, las baterías de respaldo entran en acción, proporcionando energía durante un corto periodo (entre 6 y 10 minutos) hasta que los generadores se ponen en marcha. Estas baterías son capaces de sostener la carga completa del centro de datos, asegurando que los servicios no se interrumpan.

Los generadores, diseñados para operar a 10.000 voltios, garantizan una transición suave y eficiente cuando se activa el sistema de respaldo. Estos generadores envían la energía al transformador, que luego la entrega filtrada a los equipos del cliente, manteniendo la estabilidad del suministro sin que los usuarios noten la diferencia entre la energía de la red y la generada internamente.

Una de las promesas clave del centro de datos es el uso de energía 100% renovable. Han firmado un acuerdo de compra de energía (PPA) con ACCIONA, garantizando un suministro continuado de energía renovable durante diez años. Además, utilizan una plataforma de blockchain para certificar la fuente y cantidad de energía utilizada, asegurando transparencia y sostenibilidad en sus operaciones.

Monitorización, Simulacros y Blackouts

El centro de datos implementa sistemas avanzados de monitorización, incluyendo el software Apolo, que permite una vigilancia continua de cada batería y otros componentes críticos. Este sistema facilita el mantenimiento predictivo, identificando potenciales fallos antes de que ocurran y permitiendo intervenciones proactivas para mantener la operatividad.

Para asegurar la eficacia de sus sistemas, el centro de datos realiza simulacros de apagones (blackouts) anualmente. Durante estos eventos, se corta la acometida principal y se verifica que los sistemas de respaldo entren en funcionamiento correctamente. Este proceso asegura que, en caso de una emergencia real, los sistemas responderán de manera eficaz y rápida.

5 – Generadores y su Importancia en los Centros de Datos

En el mundo digital actual, la infraestructura que soporta nuestros datos y servicios en línea es vital. Los centros de datos juegan un papel crucial en este ecosistema, y uno de los componentes más importantes de estos centros son los generadores de energía. Raquel Figueruelo, experta en la materia, nos brinda una visión detallada sobre el funcionamiento, la innovación y la sostenibilidad de estos generadores.

Generadores Activos y Futuras Instalaciones

En el centro de datos visitado, actualmente hay cinco generadores activos, cada uno equipado con su propia chimenea. Además, se están montando otros cinco generadores, lo que subraya la importancia de tener sistemas de respaldo robustos. Estos generadores están diseñados para entrar en acción en caso de un corte eléctrico, garantizando que el centro de datos pueda seguir operando sin interrupciones.

Los generadores utilizan diesel como combustible principal, pero también tienen la capacidad de funcionar con biodiesel. Esto es parte de un esfuerzo más amplio por reducir la huella de carbono y avanzar hacia una mayor sostenibilidad. Uno de los depósitos de combustible ya contiene HVO (aceite vegetal hidrotratado), un tipo de biodiesel.

Una característica distintiva de estos generadores es que generan energía en media tensión. Esto permite que la energía sea transformada y filtrada de manera más eficiente antes de ser utilizada por el centro de datos.

Uno de los aspectos más innovadores de estos generadores es cómo reutilizan el calor generado. El aire caliente sobrante de las salas del centro de datos se convierte en agua caliente a través de un enfriador. Esta agua caliente se utiliza para mantener los generadores en un estado de “hibernación” o ralentí, lo que facilita su arranque cuando sea necesario. Este proceso no solo mejora la eficiencia operativa sino que también contribuye a cumplir con las normativas de neutralidad climática.

Normativas del Pacto por la Neutralidad Climática

El centro de datos está comprometido con el Pacto por la Neutralidad Climática, que establece varias medidas a cumplir para el año 2030:

• Energía Verde: El 100% de la energía utilizada debe ser de fuentes renovables.
• Reciclaje de Equipos: Todos los equipos deben ser reciclados adecuadamente.
• Eficiencia Energética (PUE): El centro de datos debe mantener un ratio de eficiencia energética óptimo. En climas cálidos como Madrid, el PUE no debe superar 1.4, aunque el centro ya ha diseñado sistemas para alcanzar un PUE de 1.2.
• Reutilización del Calor: Compromiso para reutilizar el calor generado, aunque actualmente no se dispone de una red de “street heating” en Madrid.

En otros países, el calor sobrante de los centros de datos se utiliza para calentar hospitales o piscinas climatizadas. Sin embargo, en Madrid, la falta de una red de “street heating” y la baja calidad del calor extraído (entre 28 y 31 grados) limitan su reutilización externa. Por lo tanto, el centro de datos reutiliza este calor internamente para mantener los generadores en estado de hibernación, lo que optimiza su rendimiento y reduce costos operativos a largo plazo.

Aunque la inversión en tecnología de reutilización del calor y en generadores eficientes es alta, el compromiso del sector va más allá del costo-beneficio inmediato. La huella de carbono del centro es notablemente baja, con solo 252 toneladas de CO2 generadas en 2023, lo cual es menos de lo que generan diez personas juntas anualmente.

Operación, Mantenimiento y el futuro de Generadores

Los generadores no están en funcionamiento constante. De hecho, se estima que operan menos de 18 horas al año, incluyendo pruebas y situaciones de emergencia. Recientemente, durante un mantenimiento con Unión Fenosa, los generadores fueron activados por ocho horas para evitar interferencias en la subestación.

El futuro de los centros de datos incluye la consolidación de líneas de energía y una mayor dependencia en generadores como respaldo. Los centros con capacidad de más de 20 megavatios probablemente tendrán una única línea principal y dos niveles de backup, lo que refleja una evolución en el diseño y la gestión de estos centros críticos.

6 – Sistema de Refrigeración del Centro de Datos

En la actualidad, la gestión eficiente de los centros de datos es crucial para el funcionamiento de innumerables servicios digitales. Figueruelo nos guió a través de una visita detallada en la que desglosó el sofisticado sistema de refrigeración implementado en su centro de datos. Este sistema no solo garantiza un funcionamiento ininterrumpido, sino que también optimiza el uso de energía y agua, haciendo del centro un modelo de sostenibilidad y eficiencia.

Enfriadoras y el Proceso de Enfriamiento

El sistema de refrigeración es una pieza fundamental en el centro de datos, donde grandes máquinas se encargan de mantener la temperatura adecuada para el funcionamiento óptimo de los equipos. Estas enfriadoras son esenciales, ya que regulan la temperatura del aire que circula en las salas de servidores. El proceso es complejo y meticuloso: el aire frío pasa a través de una máquina que genera frío adicional según sea necesario, ajustando su operación en función de la temperatura inicial del aire.

Una de las características más destacables de este sistema es su eficiencia energética. El sistema permite reducir el consumo energético al enfriar el aire de manera más efectiva, logrando un Power Usage Effectiveness (PUE) de 0.2, una métrica impresionante en la industria. Este nivel de eficiencia se debe a la capacidad del sistema para operar durante más horas a temperaturas óptimas, disminuyendo el uso de energía en comparación con sistemas menos avanzados.

Capacidad y Escalabilidad

El sistema de refrigeración está diseñado para escalar según las necesidades del centro. Actualmente, cada sala de servidores cuenta con su propio sistema de enfriamiento, y se han dejado espacios para añadir más unidades conforme crezca la demanda. En total, se planea instalar 32 unidades de refrigeración para garantizar un enfriamiento adecuado en todo el centro de datos.

Aunque el centro no busca certificaciones Tier 4, que requieren un doble sistema de frío, su enfoque se centra en la eficiencia y la gestión óptima de recursos. La certificación Tier 4 exige una infraestructura duplicada, lo que no necesariamente incrementa la eficiencia. En cambio, este centro prioriza el uso responsable del agua y la electricidad, operando con un circuito cerrado de agua que minimiza el consumo y maximiza la reutilización.

Circuito Cerrado de Agua y Adaptación a Condiciones Climáticas

El uso de un circuito cerrado de agua es una característica clave del sistema de refrigeración. Este circuito permite que el agua fría baje hacia las salas técnicas, absorbiendo el calor generado por los equipos y retornando como agua caliente para ser enfriada nuevamente. Este proceso cíclico no solo es eficiente en términos de energía, sino que también reduce significativamente el consumo de agua.

El sistema está diseñado para adaptarse a diversas condiciones climáticas, incluyendo la necesidad de calentar el aire durante el invierno para mantener la humedad adecuada y evitar la condensación. Esto asegura que el aire impulsado a las salas de servidores siempre esté a la temperatura óptima de 18 grados, independientemente de la temperatura exterior.

7 – Gestión energética en salas de cliente del centro de datos

La gestión de la infraestructura en un centro de datos es crucial para garantizar el rendimiento continuo y eficiente de los sistemas. La visita guiada también recorrimos las salas de cliente, que destacan por las innovadoras estrategias de eficiencia energética y la tecnología de refrigeración utilizada.

Sistemas de alimentación y redundancia

El centro de datos cuenta con cuatro sistemas eléctricos: uno principal y tres de respaldo. Cada bastidor de servidores tiene dos tomas eléctricas, una conectada al sistema principal y otra a un sistema de respaldo. Esta configuración garantiza que, incluso si falla uno de los sistemas eléctricos, los servidores seguirán funcionando gracias a las conexiones redundantes.

Las máquinas de refrigeración son fundamentales para mantener la temperatura adecuada en el centro de datos. El aire frío se genera en un circuito cerrado de agua y se impulsa bajo un falso suelo de un metro de altura, optimizando la distribución del aire sin requerir mucha energía. Este sistema asegura una mayor eficiencia energética al reducir la fuerza necesaria para mover el aire.

Los bastidores de servidores están diseñados para encerrar el aire frío en lo que se conoce como el “pasillo frío”. Aquí, los servidores toman el aire fresco y expulsan el aire caliente al “pasillo caliente”. Esta separación evita la recirculación del aire caliente y maximiza la eficiencia de la refrigeración.

El centro de datos utiliza tuberías rojas decorativas que analizan la calidad del aire constantemente. En caso de detectar humo, un sistema de extinción por gas se activa automáticamente para proteger los equipos, evitando el uso de agua que podría dañarlos.

Salas de cliente personalizadas

Las salas de cliente están diseñadas para ser altamente personalizables. Cada cliente puede instalar sus propios equipos según sus necesidades, y el centro de datos mide continuamente la temperatura y la humedad para ajustar la refrigeración en consecuencia. Las bandejas para el cableado de datos están cuidadosamente organizadas para mantener el orden y la eficiencia.

Cada bastidor en el centro de datos puede proporcionar hasta 70 kilovatios de potencia, equivalente al consumo de un edificio de 25 viviendas. Esta alta capacidad es esencial para soportar aplicaciones avanzadas como la inteligencia artificial. Si las necesidades superan los 70 kilovatios por rack, se considera la refrigeración por agua, que enfría directamente los chips o servidores.