Los centros de datos de inteligencia artificial (IA) están a punto de alcanzar sus límites.

Para satisfacer la creciente demanda, fabricantes de chips como Nvidia (NASDAQ: NVDA) producen procesadores cada vez más potentes. Esa carrera exige una nueva generación de centros de datos, con un consumo energético muy superior al de las instalaciones actuales.

El aumento de la demanda, impulsado por «fábricas de IA» capaces de consumir suficiente electricidad para abastecer a millones de hogares, amenaza con elevar la presión sobre los precios de la electricidad en EE. UU., aumentar la huella de carbono de la inteligencia artificial y, en última instancia, frenar su expansión.

La reacción política contra los centros de datos ya genera fricciones. Al mismo tiempo, los líderes del sector advierten de otro límite fundamental: la generación de energía. «Muy pronto, quizá incluso a finales de este año, produciremos más chips de los que podamos utilizar», declaró a principios de año Elon Musk, consejero delegado de Tesla (NASDAQ: TSLA) y SpaceX.

La demanda, sin embargo, sigue creciendo. Se prevé que se inviertan billones de dólares en el desarrollo de la IA, lo que abre la posibilidad de que la escasez de energía se convierta en uno de los mayores obstáculos para el sector.

Más densidad

A medida que los modelos de IA se vuelven más rápidos y potentes, los racks concentran muchos más chips en el mismo espacio. Hace dos años, un rack podía tener ocho GPU. Ahora puede alojar 72, con una necesidad aproximada de 150 kilovatios de potencia.

La demanda seguirá aumentando. Rubin, el nuevo sistema de GPU y rack de Nvidia previsto para finales de este año, necesitará alrededor de 300 kilovatios para funcionar, según los expertos.

«Cada vez más, la regla de oro en IA es que cuanto más rendimiento se pueda integrar en un chip, mayor será la densidad», afirma Sachin Jain, director de operaciones de CoreWeave (NASDAQ: CRWV), proveedor de servicios en la nube.

El problema es que no toda la energía que entra en un centro de datos se destina a generar inteligencia artificial. Según Nvidia, alrededor del 30 % se consume en otros usos, sobre todo en sistemas de refrigeración para evitar el sobrecalentamiento de los servidores y en pérdidas asociadas al transporte de electricidad a través de grandes campus.

Ese consumo eleva las emisiones derivadas de los centros de datos, ya que muchos operadores dependen cada vez más de centrales de gas natural y carbón para alimentar sus proyectos. Microsoft (NASDAQ: MSFT), por ejemplo, estudia retrasar o abandonar algunos de sus objetivos de energía limpia mientras intenta eliminar obstáculos que podrían dejarla rezagada en la carrera de la IA, según informó Bloomberg el mes pasado citando a personas familiarizadas con el asunto.

A medida que aumentan la demanda energética y el número de centros de datos, esas pérdidas pueden crecer. También lo hará el valor de cualquier mejora de eficiencia. «A esta escala, la diferencia es enorme», afirma Tony Harvey, analista de Gartner (NYSE: IT).

Refrigeración líquida

El crecimiento de la capacidad ya ha impulsado nuevos diseños de centros de datos. El chip Blackwell de Nvidia, lanzado en 2024, aumentó la capacidad de procesamiento con el mismo consumo energético que su predecesor. Fue un avance relevante en eficiencia.

Pero también generó mucho más calor, demasiado para que los sistemas tradicionales de refrigeración por aire evitaran problemas de funcionamiento.

Según un estudio de Nvidia y el fabricante de equipos eléctricos Vertiv (NYSE: VRT), la refrigeración líquida puede aumentar la eficiencia energética de un centro de datos en un 15 %. El estudio también concluyó que esta tecnología contribuye a reducir un 10 % las emisiones derivadas de la generación eléctrica con combustibles fósiles.

La industria de la IA, liderada por Nvidia, busca ahora ahorrar energía optimizando el flujo de electricidad desde la red hasta los chips. La electricidad llega a los centros de datos desde la red en corriente alterna, la forma más eficiente de transportar grandes cantidades de energía a larga distancia.

Para que los chips puedan utilizarla, esa electricidad debe convertirse en corriente continua, que proporciona un flujo estable y uniforme. Los centros de datos también reducen el voltaje de la red eléctrica, desde 34.500 voltios hasta los 12 voltios que necesitan los chips.

Cada conversión exige varios pasos y cada paso genera pérdidas de energía en forma de calor.

«Todos esos pasos introducen pequeñas ineficiencias», afirma Dion Harris, director sénior de computación de alto rendimiento y soluciones de infraestructura hiperescaladora de IA de Nvidia. «Son incrementales, fraccionarias en muchos casos, pero se acumulan hasta alcanzar cifras importantes cuando se aplican en un campus muy grande».

Racks de mayor voltaje

Nvidia prueba un nuevo dispositivo para simplificar este proceso, reducir pasos y ahorrar energía y espacio: un sidecar.

El sidecar convierte la corriente alterna en corriente continua y saca del propio rack parte del equipo de conversión de energía. Como los racks más potentes necesitan voltajes más altos, el dispositivo puede alimentarlos con 800 voltios de corriente continua, lo que mejora la eficiencia energética un 20 % frente al sistema actual, según Flex (NASDAQ: FLEX), empresa de fabricación avanzada e infraestructura de IA.

Los sidecars pueden añadirse a centros de datos ya existentes para prepararlos para chips más potentes. Con un sidecar de un megavatio, los racks pueden alcanzar los 500 kilovatios, aproximadamente 10 veces más que antes.

El siguiente paso es un rediseño aún más profundo. La industria compite por sustituir parte del equipo de la sala eléctrica por un transformador de estado sólido, un dispositivo electrónico más inteligente, capaz de conmutar corrientes alternas y continuas y de gestionar mejor voltajes más altos.

Esto permitiría racks aún más densos y una mejora de eficiencia del 27 % respecto al sistema actual, según estimaciones de Flex. El transformador de estado sólido reemplaza al transformador convencional y a los interruptores de baja tensión para reducir pasos de conversión y pérdidas de energía.

Corriente continua

El objetivo final es avanzar hacia un sistema de 800 voltios de corriente continua. Nvidia y fabricantes de equipos de alimentación como Flex y Vertiv estiman que antes de 2030 muchos centros de datos de IA se alimentarán de esta manera.

Los sistemas de distribución eléctrica representan alrededor de un tercio de las pérdidas totales de energía, «y esto se debe a todas esas transiciones», afirma Harvey, de Gartner. «Si logramos alcanzar los 800 voltios de corriente continua, probablemente se reduzca a menos del 1 %».

La energía ahorrada gracias a un sistema eléctrico rediseñado puede contribuir a reducir emisiones, especialmente si se combina con fuentes de energía más limpias. Otro beneficio potencial del cambio a corriente continua es que los centros de datos pueden conectarse con más facilidad a energías renovables, que suelen generar ese tipo de corriente.

«La energía de corriente continua se integra mejor con las energías renovables», afirma Scott Armul, director de producto y tecnología de Vertiv.

China ya construye centros de datos en regiones que generan excedentes de energía renovable. EE. UU. está lejos de contar con un excedente similar, pero los operadores recurren a baterías y energía solar para alimentar centros de datos, aunque todavía dependen del gas para buena parte del procesamiento.

Límite energético

La modernización de los sistemas de energía se ha convertido en una prioridad para las empresas de IA. Nvidia ha prometido lanzar chips nuevos y más potentes aproximadamente una vez al año. GE Vernova (NYSE: GEV), fabricante de equipos de alimentación para centros de datos, ya registra una fuerte demanda de sistemas de 800 voltios de corriente continua por parte de los grandes proveedores de servicios en la nube.

«Todos nos piden que proporcionemos soluciones para los próximos pedidos», afirma Philippe Piron, director ejecutivo del segmento de electrificación de GE Vernova.

El debate de fondo no es solo técnico. Si la IA necesita cada año chips más potentes, racks más densos y más centros de datos, la infraestructura energética se convierte en parte central de la competencia. El sector ya no puede limitarse a mejorar modelos y procesadores. También debe rediseñar la forma en que consume, transforma, distribuye y refrigera la electricidad.

La carrera por la IA entra así en una nueva fase. El límite ya no está solo en fabricar más chips, sino en disponer de energía suficiente para usarlos. Quien logre reducir pérdidas, refrigerar mejor y conectar los centros de datos a electricidad más limpia tendrá una ventaja cada vez más difícil de ignorar.

Claves para suscriptores

Un artículo de Emily Forgash y Rachael Dottle.

---

● Desde 1987, la revista Inversión ayuda cada mes a miles de inversores españoles a tomar grandes decisiones con análisis, estrategia y visión de mercado. Suscríbete a la edición en papel, con acceso web incluido, por 28,99 € el primer año (-42 %).