Las minas abandonadas de Pensilvania y el reciclaje del calor residual podrían hacer que los nuevos centros de datos estatales masivos sean mucho más sostenibles

La electricidad necesaria para alimentar los nuevos centros de datos de Pensilvania, que ya se encuentran en etapas avanzadas de planificación, podría alimentar a 11 millones de hogares, casi el doble del número total de hogares del estado.

Las empresas que buscan construir centros de datos para expandir sus operaciones de computación en la nube e inteligencia artificial se sienten atraídas por Pensilvania por su proximidad a las principales ciudades de la costa este, terrenos y electricidad relativamente asequibles y una infraestructura industrial heredada. Por ejemplo, existe un plan para convertir una acería abandonada en Pittsburgh en un centro de datos de alta densidad que pueda aprovechar la infraestructura existente de electricidad y agua.

Si se construyen todos los centros de datos previstos en la planificación avanzada, podrían tener en total unos 13 gigavatios de capacidad eléctrica.

A medida que se proponen más centros de datos en todo el estado, los residentes y los formuladores de políticas se hacen preguntas importantes: ¿Cuánta energía y agua consumirán estos centros de datos? ¿Y qué se puede hacer para gestionar su huella ecológica?

Como profesor de ingeniería arquitectónica en Penn State, mi investigación se centra en el diseño y control óptimos de los sistemas de refrigeración de centros de datos. Sé que una parte clave de la respuesta para minimizar los efectos negativos de los centros de datos radica en la refrigeración.

Los centros de datos generan mucho calor

Cada bit de electricidad consumido por el centro de datos se convierte en calor que debe eliminarse y liberarse al medio ambiente. Los sistemas de refrigeración, incluidos los enfriadores y las torres de refrigeración, son infraestructura crítica.

Sin una refrigeración efectiva, las temperaturas en los dispositivos informáticos aumentarían rápidamente a niveles dañinos, lo que obligaría a apagar los sistemas. En noviembre de 2025, la Bolsa Mercantil de Chicago experimentó una interrupción importante cuando falló el sistema de refrigeración de un centro de datos. Detuvo las operaciones durante horas.

Los centros de datos representan actualmente alrededor del 4,4% del consumo total de electricidad de EE. UU. y se prevé que crezcan entre el 6,7% y el 12,0% en 2028, según el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley.

También utilizaron casi 211 mil millones de galones de agua en 2023, la mayor parte de manera indirecta y relacionada con la generación de electricidad. Dentro de las instalaciones individuales, la refrigeración por sí sola representa alrededor del 40% del consumo total de electricidad.

La eficiencia con la que los residentes de Pensilvania enfrían sus centros de datos tiene importantes implicaciones para el consumo de energía, la demanda de agua y el impacto en la comunidad.

Las personas que se oponen a una propuesta de centro de datos por motivos del antiguo Hospital Estatal Pennhurst hablan durante un descanso en una reunión de supervisores de East Vincent Township en diciembre de 2025 en Spring City, Pensilvania. AP Photo/Marc Levi, archivo Desafíos de refrigeración

Las cargas de trabajo de IA requieren mucha potencia informática y, por lo tanto, generan más calor que debe eliminarse.

Los sistemas tradicionales de refrigeración por aire dependen de potentes ventiladores y dispositivos de refrigeración mecánicos, los cuales consumen cantidades importantes de electricidad.

Durante los veranos calurosos y húmedos de Pensilvania, las necesidades de energía para enfriar los centros de datos pueden dispararse. Este aumento de la demanda de electricidad requiere costosas mejoras de la infraestructura y el costo suele ser compartido por todos los usuarios, incluidos los residentes, lo que genera preocupaciones sobre la equidad.

El agua es otra preocupación. Muchas instalaciones grandes utilizan torres de enfriamiento por evaporación que utilizan millones de galones de agua por día. En regiones que enfrentan sequías periódicas o estrés hídrico, esto puede frustrar a las comunidades locales.

El ruido es un tercer problema que a menudo se pasa por alto. La mayoría de las quejas de las personas que viven cerca de los centros de datos no se refieren a los servidores sino a los sistemas de refrigeración. Los grandes ventiladores de las torres de enfriamiento, las unidades de aire acondicionado montadas en el techo y los refrigeradores secos crean un ruido continuo de baja frecuencia. Los enfriadores y compresores añaden vitalidad y tono. En un entorno rural o suburbano tranquilo, especialmente de noche, este sonido estable puede llegar sorprendentemente lejos.

El clima de Pensilvania presenta desafíos y oportunidades cuando se trata de enfriar los centros de datos. Los inviernos fríos pueden favorecer una refrigeración energéticamente eficiente durante parte del año. Sin embargo, los veranos calurosos y húmedos limitan la eficacia de esas estrategias de enfriamiento gratuito.

Al mismo tiempo, muchos de los sitios propuestos están ubicados cerca de antiguas infraestructuras industriales, incluidas minas de carbón abandonadas, lo que podría permitir enfoques innovadores.

Este terreno cerca de Carlisle, Pensilvania, podría convertirse en un complejo de centros de datos de 15.000 millones de dólares. AP Photo/Marc Levi Convertir el calor en oportunidad

Mejorar la eficiencia de la refrigeración es una manera fácil de minimizar el impacto negativo de los centros de datos.

En un proyecto del Departamento de Energía de EE. UU. en el que trabajó mi equipo, demostramos una reducción del 74 % en la energía de refrigeración en un centro de datos en Massachusetts. Esto se logró mediante el uso de un gemelo digital del centro de datos. Un gemelo digital es una representación virtual de un sistema real. Utilizando este gemelo digital, pudimos identificar y reparar varios fallos de funcionamiento en el sistema de refrigeración. También utilizamos un gemelo digital para optimizar los puntos de control en función de la carga de trabajo del centro de datos y las condiciones climáticas para satisfacer las necesidades de refrigeración con mucha menos energía.

Además, se pueden lograr mayores ahorros integrando gemelos digitales con inteligencia artificial, que pueden realizar un control de enfriamiento óptimo con una mínima intervención humana. Este concepto (yo lo llamo “IA para la inteligencia artificial sostenible”) tiene como objetivo reducir el impacto ambiental de los mismos sistemas que impulsan la revolución de la IA. Actualmente estamos trabajando con Alerifi Data Center en Harrisburg para reducir el consumo de energía de refrigeración utilizando esta tecnología.

Pensilvania también tiene potencial para el enfriamiento geotérmico gracias a sus minas abandonadas en todo el estado. Un ejemplo es el centro de datos subterráneo Iron Mountain en el oeste de Pensilvania, aproximadamente a una hora al norte de Pittsburgh. El centro de datos está ubicado a 220 pies bajo tierra en una antigua mina de piedra caliza. El ambiente subterráneo estable y naturalmente frío (alrededor de 52 grados Fahrenheit (11 grados Celsius)) y el lago subterráneo reducen la dependencia del enfriamiento mecánico convencional.

Más allá de la eficiencia, la reutilización del calor residual puede cambiar la forma en que pensamos sobre los centros de datos. En Idaho, una startup utiliza el calor residual de los servidores para apoyar a los invernaderos hidropónicos a fin de producir alimentos durante todo el año. En París, el calor excesivo de los centros de datos calentó las piscinas utilizadas durante los Juegos Olímpicos de 2024, y uno de los centros de datos de Meta en Dinamarca suministra calor a una red de calefacción urbana que abastece aproximadamente a 11.000 hogares locales. En Colorado, el Laboratorio Nacional de las Montañas Rocosas recupera calor de sus sistemas informáticos de alto rendimiento para calentar espacios de edificios y derretir nieve.

También hay oportunidades en el procesamiento de alimentos y la acuicultura. En Noruega, el calor residual de un centro de datos se utiliza para calentar agua para la piscicultura en tierra. Los estudios sugieren que el calor residual de los centros de datos también podría respaldar los procesos de secado de alimentos para granos de café, frutas y verduras.

Para ser económicamente viables, estas soluciones a menudo requieren necesidades de calefacción constantes ubicadas cerca del centro de datos, que en algunos casos pueden no estar fácilmente disponibles.

Es probable que los centros de datos desempeñen un papel cada vez más importante en la economía de Pensilvania. No se trata de si utilizarán energía y producirán calor: inevitablemente lo harán. La pregunta es si los diseñamos para simplemente liberar ese calor al aire y al agua, o si diseñamos sistemas de enfriamiento para aprovecharlo para un uso más sostenible.