Por Joe Sheehan, director técnico de i3 Solutions

Con el hidrógeno verde ampliamente promocionado como la opción más deseable para lograr los objetivos del cambio climático, el debate se está intensificando en el sector de los centros de datos, donde los defensores del hidrógeno creen que bien podría ser una fuente de energía primaria ideal para poner al sector en el camino hacia el cero neto.

Pero si el hidrógeno es la respuesta, hay cuestiones importantes que abordar, entre ellas los cambios necesarios en la infraestructura de energía y gas de los servicios públicos.

Además, necesitamos urgentemente recopilar datos sobre los beneficios de reducción de gases de efecto invernadero (GEI) que podrían obtenerse de los centros de datos que utilizan hidrógeno.

Para un centro de datos, el valor real del hidrógeno en la reducción de GEI radica en descarbonizar el suministro de electricidad: cambiar la red pública por energía primaria y utilizar hidrógeno verde para alimentar motores o celdas de combustible para uso continuo.

Esto tomaría el consumo eléctrico del centro de datos y lo reemplazaría con una fuente genuina de energía renovable, ya que el hidrógeno no causa emisiones de carbono cuando se utiliza y el hidrógeno verde se genera utilizando únicamente energía de fuentes renovables.

Pero lograr ese objetivo conlleva sus propios desafíos. Si bien muchos países han desarrollado una estrategia para el hidrógeno, la economía del hidrógeno en sí (en forma de producción, transporte y almacenamiento) simplemente aún no ha llegado.

Prácticamente en ningún lugar existe todavía infraestructura de suministro ni canalización de hidrógeno. Ciertamente, todavía no es posible traer recipientes que contengan hidrógeno comprimido en un volumen y velocidad suficientes para garantizar el funcionamiento pleno y continuo de un centro de datos moderno.

Una solución obvia a este desafío podría ser que los centros de datos (y otros usuarios que consumen mucha energía) se conviertan tanto en productores de hidrógeno como en instalaciones de almacenamiento. Sin embargo, actualmente no existe una fuente viable de energía limpia que produzca hidrógeno verde mediante electrólisis del agua.

¿De dónde podría venir tal suministro de energía? Una posible respuesta es que los centros de datos aprovechen una red de energía renovable y utilicen el excedente de energía de dicha red para la producción de hidrógeno verde.

Cuando sopla el viento o brilla el sol y/o la demanda es baja, tomar electricidad de Recursos de Energía Renovable (RER) significa que las emisiones de carbono asociadas con cada kilovatio hora de suministro de energía son bajas.

Y en circunstancias opuestas (cuando no sopla el viento, el sol no brilla y la demanda eléctrica es alta), los centros de datos podrían operar utilizando sus propias reservas de hidrógeno verde almacenado localmente en lugar de que la red eléctrica complete su capacidad utilizando combustibles fósiles para satisfacer la demanda.

El uso de hidrógeno almacenado in situ para reducir los picos en momentos de alta demanda y bajo suministro de energías renovables supera la demanda en la red.

Esta es una forma de compensación de carbono, ya que extraer menos energía de la red reduce el uso de combustibles fósiles, logrando una ganancia neta en la reducción de emisiones.

Pero, ¿la eficiencia de ida y vuelta, utilizando esta estrategia, es lo suficientemente buena como para lograr una ventaja significativa?

Modelando los beneficios del carbono

La gran pregunta es si la producción in situ de hidrógeno es económica y espacialmente viable y ofrece beneficios asequibles en términos de reducción de gases de efecto invernadero.

Utilizando datos de intensidad de carbono que están disponibles públicamente en las redes eléctricas del Reino Unido e Irlanda, i3 construyó un modelo matemático del proceso y midió los beneficios de reducción de GEI que podría generar. Se tuvo en cuenta el almacenamiento y la tecnología que serían necesarios, y el modelo utilizó un centro de datos nominal de 10 megavatios en diferentes ubicaciones.

El modelo mostró que los retornos son bastante modestos en términos de reducción de emisiones de carbono en lugares como Escocia, donde hay muchas energías renovables en oferta. Es posible reducir en aproximadamente un 10 por ciento la energía o las emisiones de carbono de un centro de datos: aproximadamente 500 toneladas de carbono por año.

Curiosamente, la reducción porcentual en el sureste del Reino Unido fue menor (solo dos o tres por ciento), pero resultó ser la misma reducción de carbono en términos absolutos porque hay una mayor intensidad de carbono en la red en la región. En otras palabras, los costos del carbono son más altos, por lo que una reducción porcentual menor es un ahorro equivalente.

Estos modestos retornos deben sopesarse con el costo de aplicar la tecnología del hidrógeno a los centros de datos a una escala suficiente.

El modelo proporciona información útil sobre la necesidad de coordinar con las instalaciones a nivel de red.

También ha ayudado a comprender cómo se podría utilizar el almacenamiento de energía en baterías (y, en el futuro, el hidrógeno) junto con la red para una variedad de tecnologías, incluidas diversas formas de almacenamiento de energía y reducción de la demanda de electricidad en los centros de datos.

La herramienta desarrollada se puede aplicar a diseños de centros de datos para muchos tipos de sistemas de almacenamiento de energía y revelar qué beneficios potenciales aportan en términos de reducción de carbono.

La cantidad de actividad en el mercado del hidrógeno, desde la producción hasta el transporte y el almacenamiento, se está acelerando. El mayor coste es la producción de hidrógeno verde, para la que se requiere un exceso de energía renovable. Sin embargo, se prevé que estos costos disminuirán.

Algunos señalan condiciones en las que, debido a que las redes están integrando cantidades cada vez mayores de energía generada utilizando fuentes de energía renovables, esto conducirá a un exceso de capacidad en momentos de baja demanda de los usuarios, lo que hará que haya más energía limpia disponible para la electrólisis.

Además, el enorme crecimiento en la escala de producción de electrolizadores contribuirá a la velocidad a la que la economía de la producción de hidrógeno verde oscilará a favor del consumidor.

A medida que el hidrógeno verde esté más disponible, las economías de escala comenzarán a mejorar, lo que convertirá al hidrógeno en una fuente de combustible más viable para generar electricidad y alimentar los centros de datos.

Valor de producción

Como muchos países, el Reino Unido está muy lejos de una red nacional de transporte de gas hidrógeno (tuberías) y, por lo tanto, se debe considerar la producción local en centros de datos y otras industrias de uso intensivo de energía.

Es necesario diseñar y desarrollar centros de datos teniendo en cuenta el hidrógeno.

Podemos preparar los centros de datos para el futuro para el crecimiento de la producción y el suministro de hidrógeno, por ejemplo, especificando el uso de motores alternativos o celdas de combustible que puedan funcionar con hidrógeno y otros combustibles en los diseños de los centros de datos.