Gracias al auge exponencial de la IA, la rápida construcción de grandes centros de datos que consumen gigavatios en todo el país ha avivado la preocupación sobre cómo resistirá la red eléctrica esta presión adicional.
Investigadores de Cornell han propuesto una forma novedosa de gestionar el aumento de la demanda de electricidad: un mercado de crédito que, en esencia, permitiría a los centros de datos que se enfrentan a recortes obligatorios pagar a los usuarios de energía flexible para que asuman sus obligaciones cuando la red eléctrica esté sobrecargada.
Los resultados se publicaron el 22 de septiembre en la revista Applied Energy. El autor principal es el estudiante de doctorado Richard Mahuze.
“La cuestión es cómo conectar la obligación de un centro de datos de reducir su consumo con la flexibilidad en otras partes de la red eléctrica. Nuestro mercado propuesto permitiría a los usuarios elegibles negociar esa obligación al tiempo que se logra la reducción que la red necesita”, dijo Max Zhang , profesor de ingeniería de la cátedra Irving Porter Church en la Facultad de Ingeniería Duffield de Cornell, quien supervisó el proyecto.
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Cómo integrar los centros de datos
Los investigadores comenzaron su trabajo hace un año hablando con representantes de la industria, entre ellos David Nanus ’96, presidente de LS Power Equity Advisors, sobre las formas de integrar los centros de datos con las redes eléctricas, tanto en términos de posibles incentivos como de limitaciones de la red.
Su actuación fue providencial. En junio, la Comisión Federal Reguladora de Energía (FERC) ordenó a seis operadores regionales de la red eléctrica que “justificaran o reformaran las normas que rigen la conexión de los centros de datos, las instalaciones de fabricación y otros grandes consumidores de energía a la red eléctrica”.
Mientras tanto, los centros de datos propuestos pueden esperar años para conectarse a la red eléctrica. Para acortar la espera, las compañías eléctricas y los operadores de la red ofrecen cada vez más conexiones «no firmes», que permiten que una instalación entre en funcionamiento antes si se compromete a reducir su consumo de energía cuando la red esté sobrecargada. Las normas varían según la región.
Según Zhang, esos recortes pueden resultar costosos. Un centro de datos que reduzca su uso podría perder ingresos o tener que pagar penalizaciones a sus clientes en virtud de acuerdos de nivel de servicio (SLA) que prometen un servicio prácticamente ininterrumpido.
“Una vez que un centro de datos se conecta a la red eléctrica, su compromiso de reducir el consumo debe respetarse”, dijo Zhang. “Hacer cumplir ese compromiso puede resultar muy complicado”.
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Flexibilidad de la demanda
Al mismo tiempo, simplemente no ha habido suficientes incentivos financieros para aprovechar el potencial de la red eléctrica en cuanto a flexibilidad de la demanda, afirmó Zhang, cuyo laboratorio ha estado trabajando en una flexibilidad similar en edificios. Los usuarios de energía pueden modificar o reducir su consumo eléctrico, pero necesitan una razón financiera para hacerlo, al igual que un pasajero de avión que se plantea si ceder su asiento en un vuelo con exceso de reservas.
«Los pasajeros valoran de forma diferente la importancia de conservar sus asientos, por lo que una aerolínea puede aumentar su oferta hasta que haya suficientes voluntarios», explicó Zhang. «El mecanismo de mercado propuesto podría compensar de manera similar a los usuarios de energía que cumplan los requisitos y que puedan ofrecer flexibilidad en la demanda a un precio que estén dispuestos a aceptar».
La solución propuesta por los investigadores fue diseñar el Mercado de Créditos por Reducción de Carga (MCRC). Su funcionamiento sería el siguiente: cuando las líneas de transmisión se saturen, el operador de la red emitiría una señal y los centros de datos podrían acceder al MCRC y adquirir créditos por reducción de carga de una red de usuarios más pequeños y flexibles, quienes, a su vez, reducirían su consumo energético y obtendrían beneficios del intercambio. El mercado solo aprobaría las transacciones que las líneas eléctricas de la red pudieran gestionar.
“Un centro de datos podría verse obligado a reducir su consumo en 100 megavatios, pero esa interrupción le resultaría especialmente costosa debido a sus compromisos de servicio”, explicó Zhang. “Podría adquirir créditos de reducción de consumo a través del Mecanismo de Coordinación de Consumo (CCM) de un usuario de energía más flexible dispuesto a asumir parte de esa reducción, compensándolo así por la flexibilidad que le proporciona”.
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Los vendedores podrían ser desde fábricas y grandes empresas hasta centrales eléctricas virtuales (VPP) y otros agregadores, que combinan la generación distribuida, el almacenamiento de energía, los vehículos eléctricos y el control de edificios en un único recurso.
“Estos vendedores no tienen que reducir tanto su producción como para que alguien se quede sin luz”, dijo Mahuze. “Con este mercado, abogamos por una solución más distribuida. Creo que hoy en día no hay escasez de almacenamiento de energía ni de paneles solares, por ejemplo. Así que, si incorporamos más de estos a la red, esto se puede gestionar de forma más distribuida”.
Según los investigadores, enviar las reducciones necesarias a los usuarios que pueden prescindir de ellas permitiría un uso más completo de las líneas eléctricas existentes, lo que reduciría la necesidad de costosas actualizaciones y ayudaría a mantener bajas las facturas de energía. Además, podría haber un beneficio ambiental, ya que los centros de datos podrían pagar a otros para que reduzcan su consumo en lugar de mantener en marcha los generadores diésel de respaldo, lo que contribuiría a un aire más limpio.
En simulaciones realizadas en tres redes de prueba, incluyendo un modelo simplificado de la red de Nueva York, los investigadores descubrieron que el comercio de energía podría evitar un tercio o más del daño económico resultante de las reducciones de consumo. El mercado también podría generar nuevos ingresos para los usuarios de energía flexible, quienes pueden asumir voluntariamente reducciones adicionales de consumo a cambio de pagos de los centros de datos que enfrentan mayores costos al reducir su propio consumo.