En los centros de datos, el agua se utiliza principalmente para la refrigeración y humidificación. Con el aumento de la demanda de aplicaciones en la nube y de IA de alto rendimiento en los últimos años, se han impulsado las aplicaciones de los clientes y facilitado oportunidades para el descubrimiento y la innovación. Este crecimiento ha incrementado los requisitos energéticos de los chips de silicio, que son fundamentales para la computación en la nube y la IA y están instalados en los racks y servidores de los centros de datos. A medida que los chips avanzados consumen más energía, también generan más calor, lo que requiere una refrigeración más intensiva y, tradicionalmente, llevando a un mayor consumo de agua.
Para reducir el uso de agua en las operaciones, una medida clave en el objetivo de ser water positive para 2030 para Microsoft, es la innovación en todos los aspectos, desde la infraestructura de los centros de datos hasta los propios chips. Desde la primera generación de los centros de datos de Microsoft, a principios de la década de 2000, hasta la generación actual en 2023, se ha logrado reducir la intensidad hídrica (agua consumida por kilovatio-hora) en más de un 80%. Esto demuestra que es posible reducir significativamente el consumo de agua por cada kilovatio de energía en los centros de datos, aún cuando la infraestructura en la nube sigue creciendo.
Descubre en detalle dos áreas clave para continuar reduciendo la intensidad del consumo de agua: la conservación del agua en todas las fases de las operaciones y las tecnologías innovadoras que reducen la cantidad de agua necesaria para la refrigeración.
Conservación del agua en todas las fases de las operaciones
En todas las ubicaciones, se busca minimizar la cantidad de agua necesaria para la refrigeración. Esto incluye operar los centros de datos a una temperatura que permita la refrigeración con aire exterior durante la mayor parte del año, reduciendo así la necesidad de sistemas de refrigeración tradicionales y conservando agua en todas las etapas de las operaciones diarias.
Microsoft realiza auditorías periódicas en los centros de datos para identificar ineficiencias y discrepancias entre el diseño y el uso diario. La auditoría de 2022 dio como resultado la puesta en marcha de mejoras específicas que eliminaron el 90% de los casos de uso excesivo de agua. Además, se están desarrollando modelos avanzados de predicción que ayudan a anticipar las necesidades hídricas, basándose en datos meteorológicos y operativos en tiempo real. Al comparar las necesidades previstas con los patrones de consumo reales, se pueden detectar rápidamente ineficiencias, como fugas de agua que de otro modo podrían pasar desapercibidas.
Para minimizar la dependencia de agua dulce de los sistemas municipales, se emplean estrategias de conservación adaptadas a la biorregión de cada centro de datos. Por ejemplo, en Texas, Washington, California y Singapur se ha ampliado el uso de agua recuperada y reciclada. En los Países Bajos, Irlanda y Suecia se recolecta agua de lluvia, una técnica que también se está incorporando en los nuevos centros de datos en Canadá, el Reino Unido, Finlandia, Italia, Sudáfrica y Austria.
En España, se utilizará refrigeración evaporativa directa, un método que usa aire exterior para reducir el uso de agua de refrigeración en alrededor del 15% del tiempo de funcionamiento. Además, en colaboración con Aganova, se introduce un proyecto pionero de reposición de agua, aprovechando la IA para la gestión hídrica sostenible. Este proyecto, conocido como Water Pipe Intelligence, refuerza el programa de reposición de agua, con España y Madrid como zonas prioritarias para estas iniciativas. Además, los centros de datos de Microsoft están diseñados para cumplir con las normas LEED Gold, la calificación internacional reconocida globalmente que garantiza criterios específicos de sostenibilidad y rendimiento ambiental.
Tecnologías innovadoras que reducen el agua necesaria para la refrigeración
Las tecnologías de refrigeración innovadoras son fundamentales para la estrategia hídrica de Microsoft y se están implementando rápidamente en toda la red de centros de datos. Esto abarca soluciones que dirigen la refrigeración directamente al origen del calor: el propio chip.
Un ejemplo destacado son las placas frías, una tecnología de refrigeración directa al chip que permite el intercambio de calor en un sistema de circuito cerrado. Las placas frías disipan el calor de manera más eficaz que la refrigeración por aire tradicional, ya que enfrían directamente el silicio y recirculan el líquido refrigerante, similar al funcionamiento de un radiador de automóvil. Esta solución mejora significativamente la eficiencia de la refrigeración y permite un control más preciso de la temperatura en comparación con los métodos tradicionales.
Para maximizar la eficiencia de las placas frías, Microsoft está desarrollando una nueva generación de diseños de centros de datos optimizados para la refrigeración directa al chip. Esto requiere repensar la disposición de servidores y racks para acomodar nuevos métodos de gestión térmica y energética. En los centros de datos existentes, también se están utilizando innovaciones como el sidekick, un sistema de refrigeración líquida que se emplea junto a los racks de chips Microsoft Azure Maia AI Accelerator, donde un fluido circula para extraer el calor de las placas frías adheridas a la superficie de los chips.
Además, se están desarrollando tecnologías de placas frías mediante el uso de microfluidos, una tecnología que introduce la refrigeración en el interior del chip mediante la integración de diminutos canales de fluido en los diseños de los chips. Al situar la refrigeración líquida dentro del chip, el refrigerante queda junto a los procesadores, lo que aumenta aún más la eficiencia y la precisión.
Los diseños más recientes de centros de datos están optimizados para soportar cargas de trabajo de IA y no requieren agua para la refrigeración. Para lograr esto, se están adoptando soluciones de refrigeración a nivel de chip, que proporcionan un enfriamiento preciso de la temperatura únicamente en las áreas necesarias y sin necesidad de evaporación. Con estas innovaciones, se puede reducir significativamente el consumo de agua al mismo tiempo que se aumenta la capacidad de rack, permitiendo así una mayor potencia de cálculo por metro cuadrado en los centros de datos.
