El rápido crecimiento de los centros de datos habilitados para IA está remodelando la forma en que operan los sistemas eléctricos en los Estados Unidos.
Pensilvania está surgiendo como un lugar clave en este cambio, especialmente alrededor de Pittsburgh. El acceso a la infraestructura existente (como sitios industriales reutilizados), la disponibilidad de mano de obra calificada y una población densa hacen que la región sea atractiva para los desarrolladores.
La gran y densa población de Pittsburgh crea una fuerte demanda de potencia informática local rápida. Los recursos industriales, energéticos y académicos existentes en la ciudad facilitan y abaratan la rápida construcción de esa infraestructura.
Como profesor asistente en la Facultad Heinz de Sistemas de Información y Políticas Públicas de la Universidad Carnegie Mellon, he pasado gran parte de mi carrera investigando el aprendizaje automático, la ciencia de datos y la optimización. El auge de los centros de datos en la región de Pittsburgh me plantea una pregunta clave: ¿puede la red eléctrica satisfacer la demanda de estas instalaciones sin aumentar el riesgo para todos los que dependen de ella?
Por qué los centros de datos presionan la red de manera diferente
A diferencia de la mayoría de los clientes comerciales o industriales, los grandes centros de datos consumen enormes cantidades de energía las 24 horas del día. Un edificio moderno puede consumir tanta electricidad como decenas de miles de hogares.
Los centros de datos centrados en la IA consumen aún más energía porque dependen de computadoras de alto rendimiento que funcionan continuamente. Otros centros de datos se centran en tareas como alojamiento de sitios web, almacenamiento de archivos o gestión de bases de datos. A diferencia de los centros de datos centrados en la IA, estas cargas de trabajo fluctúan en la demanda y permiten que el hardware entre en estados de bajo consumo de energía durante los períodos de silencio.
El desafío para los operadores de redes no es sólo la cantidad de electricidad, sino también la necesidad actual de ella. Las empresas de servicios públicos suelen planificar la nueva generación, transmisión y subestaciones con años de antelación. Los desarrolladores de centros de datos a menudo esperan que la energía esté conectada en unos meses.
En todo el país, este desajuste ha creado tensión. Las empresas de servicios públicos en varias regiones han retrasado o denegado solicitudes de interconexión porque no pueden garantizar un servicio confiable sin una actualización importante.
La red de Pensilvania enfrenta presiones similares. Gran parte de la infraestructura eléctrica del estado está diseñada para un crecimiento más lento y predecible. Cuando se agrupan varios centros de datos grandes en un área pequeña como el área metropolitana de Pittsburgh, pueden abrumar las subestaciones y líneas de transmisión locales. Esto aumenta el riesgo de cortes para todos aquellos conectados a la red o obliga a las empresas de servicios públicos a realizar costosas actualizaciones de emergencia.
La confiabilidad no se trata solo de mantener las luces encendidas
Los problemas de confiabilidad a menudo se presentan como grandes cortes sistémicos que ocurren sólo ocasionalmente pero que dejan a miles de clientes sin energía. En realidad, la tensión en la red aparece de formas más sutiles: fluctuaciones de voltaje, sobrecalentamiento de equipos y tiempos de recuperación más prolongados después de tormentas u olas de calor.
Las subestaciones de la red eléctrica local y las líneas de transmisión pueden sobrecargarse cuando se agrupan grandes centros de datos en la misma área. Colección de noticias Joe Raedle/Getty Images
Estos riesgos son más importantes en regiones como Pittsburgh, donde el clima extremo se está volviendo más común y la infraestructura eléctrica está envejeciendo. Una red que ya está bajo presión tiene menos margen para absorber aumentos repentinos de la demanda.
En nuestra investigación sobre la resiliencia de la red eléctrica, hemos visto cómo satisfacer la demanda de múltiples centros de datos en la misma área puede amplificar la interrupción cuando algo sale mal.
En Indianápolis, por ejemplo, los vecindarios atendidos por la misma red a menudo experimentaron cortes durante eventos climáticos importantes. Cuando la mayor demanda de energía se concentra en un área, una sola falla en el equipo puede causar un efecto dominó.
Pittsburgh y otras ciudades de Pensilvania comparten muchas de las mismas características estructurales: alta demanda de electricidad o servicios públicos, subestaciones más antiguas y espacio limitado para ampliar la red eléctrica. Agregar más centros de datos a esta combinación aumenta los riesgos.
¿Quién paga cuando se necesitan actualizaciones?
Una de las cuestiones más difíciles que enfrentan las empresas de servicios públicos y los reguladores es cómo asignar los costos de las actualizaciones de la red.
Las empresas de servicios públicos tradicionalmente asignan los costos de infraestructura a todos los usuarios. Pero cuando la actualización es impulsada por unos pocos clientes importantes, ese enfoque se vuelve controvertido. Los clientes residenciales pueden pagar facturas más altas para respaldar la infraestructura del centro de datos que no los beneficia directamente.
Algunos estados, incluidos Virginia, Oregón, Ohio, Minnesota e Illinois, están experimentando con opciones para ahorrar dinero, como exigir a los desarrolladores de centros de datos que paguen más por adelantado por la infraestructura. Otros, incluidos Pensilvania y Missouri, están explorando tarifas especiales para grandes usuarios de electricidad –como los centros de datos– que reflejen la confiabilidad real y los costos de capacidad del servicio de estas instalaciones.
El rápido desarrollo de la inteligencia artificial ha convertido a los centros de datos, como este centro de 480.000 pies cuadrados en construcción en Ohio, en una de las fuentes de demanda de electricidad de más rápido crecimiento en el país. Colección Washington Post/Getty Images
Pensilvania se encuentra en las primeras etapas de este debate. Las decisiones que se tomen ahora determinarán no sólo los precios de la electricidad, sino también la ubicación de los centros de datos. Esto también afecta la resiliencia que seguirá teniendo la red durante la próxima década.
Planificar el crecimiento sin sacrificar la resiliencia
Los centros de datos pueden traer inversiones, ingresos fiscales y empleos a Pensilvania. Nuestra investigación sobre resiliencia muestra que la planificación proactiva puede hacerlas menos disruptivas. Nuestra investigación muestra que las empresas de servicios públicos que esperan que lleguen las solicitudes de conexión a menudo enfrentan costos más altos y mayores riesgos de confiabilidad. Las empresas de servicios públicos que planifican el crecimiento futuro e incorporan respaldos adicionales en sus sistemas son mucho mejores a la hora de manejar crisis repentinas, como olas de calor, fallas de equipos o grandes picos en el consumo de energía.
Las herramientas de pronóstico avanzadas pueden ayudar. Al combinar datos históricos de interrupciones, patrones climáticos y crecimiento de carga proyectado, los planificadores pueden identificar qué subestaciones y corredores tienen más probabilidades de convertirse en cuellos de botella. Este enfoque permite realizar actualizaciones específicas en lugar de revisiones amplias y costosas.
Es probable que la planta de energía Bruce Mansfield en Shippingport, Pensilvania, se convierta en el próximo centro de datos de IA de la zona. Colección de noticias de Robert Nickelsberg/Getty Images
Otra opción es alentar a los centros de datos a ser más flexibles en la forma en que consumen energía. Algunos operadores de centros de datos están comenzando a invertir en fabricación in situ, almacenamiento de baterías o trasladando tareas informáticas no críticas a horas de menor actividad. Si bien estas medidas no pueden eliminar los impactos en la red, pueden ganar tiempo valioso y reducir el riesgo.
Un problema local con implicaciones nacionales
Lo que sucede en Pittsburgh no se queda en Pittsburgh. Pensilvania está en el centro de una red regional que presta servicios en gran parte del Atlántico Medio y el Medio Oeste. Los desafíos de confiabilidad en un área pueden extenderse hacia afuera, especialmente durante eventos extremos.
El rápido desarrollo de la inteligencia artificial ha convertido a los centros de datos en una de las fuentes de demanda de electricidad de más rápido crecimiento en el país. La respuesta de estados como Pensilvania influirá en las conversaciones nacionales sobre la modernización de la red, el reparto de costos y la resiliencia.
Si los planificadores tratan a los centros de datos como un gran usuario más, la red puede tener dificultades para mantenerse al día. Si reconocen que esta nueva ola de demanda está cambiando las reglas de confiabilidad, existe una oportunidad de fortalecer el sistema para todos.
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