Nuestro mundo interconectado actual se basa principalmente en la arquitectura omnipresente de los centros de datos. Estos centros de datos impulsan nuestra economía digital y utilizan una parte considerable de la energía mundial.
Numerosos estudios pueden diferir en detalles, pero coinciden en términos generales en que los centros de datos consumen alrededor del 2% de la electricidad mundial y son responsables de alrededor del 2% de todas las emisiones de gases de efecto invernadero. Tanto así, que su huella ambiental compite con la de todo el sector de la aviación. Sin embargo, es esencial señalar que dichas estimaciones se derivan de conjuntos de datos algo incompletos, lo que genera incertidumbre en nuestra comprensión de su verdadero impacto. A pesar de esto, no hay duda de que los centros de datos tienen un costo ecológico significativo.
En consecuencia, ha surgido el desafío apremiante de asegurar soluciones energéticas sostenibles para los centros de datos. Es un tema que está atrayendo atención a medida que la industria tecnológica lucha por equilibrar el crecimiento incesante y la demanda digital con el imperativo de preservar la salud de nuestro planeta.
Proveedores de servicios en la nube están lanzando varias iniciativas para construir centros de datos más ecológicos. Están utilizando fuentes de energía renovables, como la energía solar y eólica, y tecnologías de vanguardia como la inteligencia artificial (IA) para la gestión de la energía, servidores de alta eficiencia y sistemas de refrigeración innovadores. Se están construyendo muchos centros de datos en lugares más fríos para ahorrar electricidad, y empresas como Google están utilizando agua de mar para la refrigeración, mostrando soluciones medioambientales creativas.
A Microsoft, un conocido proveedor de servicios en la nube, se le atribuye el mérito de ser pionero en la creación de centros de datos energéticamente eficientes. El proyecto Natick, que inició en 2018, es un ejemplo de un proyecto innovador en el que se instaló un prototipo de centro de datos cerca de la costa escocesa y fue impulsado íntegramente por turbinas mareomotrices y eólicas marinas. Al utilizar agua del océano naturalmente fría para refrigerar, el centro de datos utilizó significativamente menos energía que sus rivales terrestres.
La empresa está contemplando adoptar energía nuclear para alimentar los centros de datos. Su densidad energética y su coeficiente de emisiones cero justifican, sin duda, la agenda a favor de la energía nuclear.
El argumento a favor de la energía nuclear
- Es la única fuente de energía libre de carbono capaz de producir energía día y noche, prácticamente en cualquier lugar de la Tierra durante todas las estaciones.
- La energía nuclear elimina la naturaleza intermitente de otras fuentes renovables, como la solar y la eólica. ¡Recuerda que el sol no siempre brilla y el viento no siempre sopla! La energía nuclear puede generar electricidad las 24 horas del día, los siete días de la semana, manteniendo un suministro de energía constante, lo cual es fundamental para el funcionamiento continuo de los centros de datos.
- Las centrales nucleares son muy densas en energía, lo que significa que pueden producir grandes cantidades de energía a partir de pequeñas cantidades de “combustible”. Por ejemplo, una sola bolita de combustible de uranio, aproximadamente del tamaño de la goma de un lápiz, genera energía equivalente a una tonelada de carbón, 149 galones de petróleo o 17.000 pies cúbicos de gas natural.
- Además de ser densas en energía, las centrales nucleares también tienen una larga vida útil. Una central nuclear típica puede funcionar durante 60 años o más. Las centrales nucleares pueden producir cantidades de electricidad vastas sin requerir grandes construcciones nuevas.
- Aunque las centrales nucleares requieren una cantidad significativa de material para su construcción, la cantidad de energía producida por cada kilogramo de material que se destina a la construcción y el funcionamiento de la central nuclear es mucho mayor que la de otras fuentes de energía. Por ejemplo, las granjas solares y eólicas generalmente necesitan una gran extensión de tierra para generar energía sólo entre el 25 y el 40% del tiempo, en comparación con las centrales nucleares que generan energía el 90% del tiempo.
Superando obstáculos a través de la innovación
A pesar de las ventajas perceptibles, la transición a la energía nuclear ha sido difícil. La eliminación de desechos nucleares es una preocupación importante y el error humano podría provocar desastres catastróficos. El riesgo de un fracaso catastrófico, como lo demostraron Chernobyl, Three Mile Island y Fukushima, llamó la atención sobre los peligros inherentes a la energía nuclear. Para muchos países y empresas, los costos de inversión inicial del desarrollo de reactores nucleares son excesivamente elevados.
Bill Gates sostiene en su famoso libro, ‘Cómo evitar un desastre climático‘, que simplemente hemos dejado de avanzar en la solución de estos obstáculos. Lo compara con el crecimiento de la industria automotriz y los avances realizados para mitigar los riesgos: en lugar de prohibir los vehículos debido al aumento de los accidentes, utilizamos la innovación para hacerlos más seguros. Para evitar y reducir el número de muertes causadas por accidentes automovilísticos, desarrollamos cinturones de seguridad, bolsas de aire y, lo más importante, leyes de tránsito.
La energía nuclear mata a muchas menos personas que los automóviles. Mata a muchas menos personas que cualquier otro combustible fósil (si se consideran todas las muertes por contaminación del aire). La energía nuclear requiere innovación para ser más segura y estar más ampliamente disponible, y es alentador ver iniciativas mundiales en esta dirección.
Volviendo al tema original de esta publicación, Microsoft tiene la intención de combinar pequeños reactores modulares (SMR) y microrreactores para alimentar centros de datos que albergan Microsoft Cloud e IA, una estrategia innovadora hacia una energía nuclear más segura y accesible.
¿Qué son los SMR y cuáles son sus ventajas?
Los pequeños reactores modulares (SMR) son reactores nucleares compactos y avanzados con una capacidad de potencia de hasta 300 MW(e) por unidad, aproximadamente un tercio de la de los reactores tradicionales. Estos reactores son pequeños y modulares por diseño, lo que permite el montaje en fábrica y el transporte como una sola unidad. Generan calor mediante fisión nuclear para producir una importante cantidad de electricidad con bajas emisiones de carbono.
Las ventajas de los SMR:
- Gracias a la prefabricación, los SMR son compactos, modulares, apropiados para diversas ubicaciones y rentables.
- Se pueden ampliar fácilmente; por ejemplo, añadidos por etapas según las demandas de energía e integrarlos en las redes existentes o instalarlos fuera de la red.
- Los SMR son menos complicados que los reactores tradicionales y hacen hincapié en los sistemas pasivos para una mayor seguridad. Esto elimina o reduce considerablemente el riesgo de emisión de radiación al medio ambiente y al público en caso de accidente.
- Los SMR requieren una recarga de combustible menos frecuente, posiblemente cada 3 a 7 años, a diferencia de cada 1 o 2 años de los reactores convencionales. Algunos SMR pueden funcionar hasta 30 años sin recarga de combustible.
Con esta tecnología, se pueden construir plantas de energía nuclear de pequeña modular (SMR) justo al lado de los centros de datos, que es el objetivo de Microsoft. Esta proximidad alivia cualquier preocupación sobre la transferencia de energía a largas distancias. Y podemos, a través de tecnologías como los gemelos digitales, calcular el carbono embebido de cualquier SMR y compensarlo.
El estado de los SMR
Numerosas instituciones públicas y privadas están trabajando para hacer realidad la tecnología SMR en esta década.
Actualmente, los SMR están en construcción u obteniendo licencia en países como Argentina, Canadá, China, Rusia, Corea del Sur y Estados Unidos.
La primera central nuclear flotante del mundo, Akademik Lomonosov de Rusia (en funcionamiento desde mayo de 2020), utiliza dos SMR de 35 MW(e). De manera similar, El SMR de 200 MW de China Huaneng Group en la bahía de Shidao comenzó a suministrar energía a la red de la provincia de Shandong en diciembre de 2021. NuScale Power, una empresa estadounidense, anticipa que su diseño SMR estará operativo para 2029. Un reactor compacto como el que ofrece NuScale puede producir 154 MW(e) durante 12 años sin recargar combustible. Su microrreactor más grande, Voygr-12, ocupa apenas 0,05 millas cuadradas, lo que contrasta marcadamente con los parques eólicos que requieren 94 millas cuadradas y los parques solares que utilizan hasta 17 millas cuadradas.
Desatando el poder del sol en la Tierra
Otro enfoque alternativo atractivo a la energía nuclear es la fusión nuclear, inspirada en el mismo proceso subyacente que impulsa al sol. La liberación de energía se produce cuando los isótopos de hidrógeno chocan y se fusionan para generar helio. El combustible sería económico y abundante, ya que funcionaría con componentes fácilmente disponibles, como el hidrógeno.
Tenemos suficiente hidrógeno para satisfacer la demanda energética del mundo durante miles de años, ya que se puede extraer del agua de mar. Los productos de desecho de la fusión serían radiactivos durante un período considerablemente más corto y en un nivel mucho más bajo que los desechos de la fisión, aproximadamente tan dañinos como los desechos radiactivos de los hospitales. Si bien esta tecnología aún se encuentra en la fase experimental y puede llevar algún tiempo desarrollarla completamente para uso comercial, los avances logrados por organizaciones como ITER (una colaboración entre seis países y la Unión Europea), Joint European Torus (JET) y la National Ignition Facility sugieren que el futuro con esta fuente de energía limpia y prácticamente ilimitada se está volviendo más real.
Conclusión
En nuestro mundo cada vez más interconectado digitalmente, nuestras necesidades energéticas se están disparando. Desacelerar no es una opción: el progreso depende de nuestros avances tecnológicos. ¿Nuestra tarea? Innovar y encontrar energías más limpias y confiables, como la energía nuclear, desvinculando finalmente el aumento de la producción de energía del aumento de las emisiones. La energía nuclear presenta desafíos: gestión de residuos, costo y seguridad. Pero aceptar estos desafíos impulsa la innovación.
Los centros de datos de energía nuclear pueden convertirse en una realidad con más investigación, mejoras tecnológicas y apoyo político. Este no es sólo un paso hacia un futuro neutral en carbono, sino un salto hacia una sociedad tecnológicamente avanzada. No estamos aquí sólo para existir, sino para evolucionar.
