La reciente conferencia Nvidia GTC ha puesto de manifiesto la llegada de nuevas arquitecturas de chips diseñadas para potenciar la inteligencia artificial. Sin embargo, a medida que estos semiconductores se vuelven más rápidos y potentes, el resto de la infraestructura de los centros de datos se ve obligada a adaptarse a un ritmo vertiginoso. En este escenario, la comunidad encargada de la distribución de energía está respondiendo con innovaciones significativas. Anuncios de empresas como Delta, Eaton, Schneider Electric y Vertiv han presentado nuevos diseños optimizados para la era de la IA. Las complejas e ineficientes conversiones de CA a CC están siendo paulatinamente sustituidas por configuraciones de CC, especialmente en los centros de datos a hiperescala.
“Si bien la distribución de CA sigue profundamente arraigada, los avances en la electrónica de potencia y las crecientes demandas de la infraestructura de IA están acelerando el interés en las arquitecturas de CC”, afirma Chris Thompson, vicepresidente de tecnología avanzada y microgrids globales en Vertiv. Esta transición no es meramente una cuestión de eficiencia energética; representa un cambio fundamental en la forma en que se concibe y opera la infraestructura crítica para soportar la próxima generación de computación.
Los Desafíos Inherentes a la Conversión AC-DC en la Infraestructura Tradicional
Actualmente, la gran mayoría de los centros de datos operan basándose en la energía de la red eléctrica de corriente alterna (CA). El camino que sigue la energía hasta llegar a las unidades de procesamiento es un proceso intrincado que involucra múltiples etapas de conversión. Típicamente, la energía entra al centro de datos como CA de media tensión (entre 1 y 35 kilovoltios), se reduce a baja tensión de CA (480 o 415 voltios) mediante un transformador, se convierte a CC dentro de un sistema de alimentación ininterrumpida (SAI o UPS) para el almacenamiento en baterías, se reconvierte de nuevo a CA, y finalmente, se transforma una vez más a CC de baja tensión (normalmente 54 V CC) en el propio servidor, que es el formato que las unidades de procesamiento realmente requieren. Este complejo engranaje, si bien ha sido funcional, comienza a mostrar sus limitaciones ante las nuevas exigencias.
“Este proceso de doble conversión asegura que la salida de CA sea limpia, estable y adecuada para los servidores del centro de datos”, explica Luiz Fernando Huet de Bacellar, vicepresidente de ingeniería y tecnología en Eaton. Esta arquitectura ha funcionado adecuadamente para las demandas energéticas de los centros de datos tradicionales, donde los racks computacionales consumían del orden de 10 kW cada uno. No obstante, la llegada de la inteligencia artificial ha disparado estas cifras, acercándose al megavatio (MW) por rack. A esta escala, las pérdidas de energía inherentes a las conversiones AC-DC, los niveles de corriente resultantes y los requisitos de cobre para la infraestructura se vuelven cada vez más difíciles de justificar.
Cada etapa de conversión de energía, desde la fuente hasta los chips de silicio, genera inevitablemente una pérdida de energía. Además, a medida que la cantidad de energía a suministrar aumenta drásticamente, el tamaño físico de los convertidores y los requisitos de los conductos de cobre para las barras colectoras se vuelven prácticamente insostenibles. Según un blog de Nvidia, un rack de 1 MW podría requerir hasta 200 kilogramos de barras colectoras de cobre. Para un centro de datos de 1 gigavatio (GW), esto podría ascender a unos impresionantes 200.000 kg de cobre. Esta dependencia del cobre no solo presenta desafíos logísticos y de coste, sino también consideraciones de sostenibilidad importantes.
La Promesa de la Corriente Continua de Alto Voltaje (HVDC)
La adopción de arquitecturas de corriente continua (CC) de alto voltaje promete una solución a estos desafíos. Al convertir directamente la energía de CA de la red (generalmente de 13.8 kV) a CC de 800 V en el perímetro del centro de datos, se eliminan la mayoría de los pasos intermedios de conversión. Esto se traduce en una reducción significativa en la necesidad de ventiladores y unidades de suministro de energía, lo que a su vez conduce a una mayor fiabilidad del sistema, una menor disipación de calor, una mejora sustancial en la eficiencia energética y una huella de equipo más compacta. El ahorro energético es considerable; cada conversión de energía entre la red eléctrica y los chips de silicio implica una pérdida de energía. Al minimizar estas conversiones, se optimiza el consumo.
La transición de 415-V CA a 800-V CC en la distribución eléctrica permite transmitir un 85% más de potencia a través de un conductor del mismo tamaño. Esto se debe a que un voltaje más alto reduce la demanda de corriente, minimizando las pérdidas resistivas y haciendo la transferencia de potencia considerablemente más eficiente. Como consecuencia, se pueden utilizar conductores más delgados para manejar la misma carga, lo que reduce los requisitos de cobre hasta en un 45%. Esto no solo disminuye el coste de los materiales, sino que también contribuye a una mejora general de la eficiencia del sistema de hasta un 5% y una reducción del coste total de propiedad en un 30% para instalaciones a escala de gigavatio. En una arquitectura de CC de alto voltaje, la energía de la red se convierte de media tensión de CA a aproximadamente 800-V CC y luego se distribuye por toda la instalación mediante un bus de CC. En el rack, conversores compactos de CC a CC reducen este voltaje para las GPUs y CPUs, proporcionando una entrega de energía más directa y eficiente.
Este cambio tecnológico no es una mera teoría; ya se están viendo implementaciones y experimentos pioneros. Un informe del grupo de asesoramiento tecnológico Omdia señala que los centros de datos de CC de alto voltaje ya han comenzado a aparecer en China. En América, la Iniciativa Mt. Diablo, una colaboración entre Meta, Microsoft y el Open Compute Project, está llevando a cabo un experimento de distribución de energía en racks de CC de 400 V. Estos avances demuestran un movimiento claro hacia la estandarización y adopción de tecnologías de CC en la infraestructura de centros de datos de vanguardia, preparando el terreno para la próxima ola de innovación en computación de alto rendimiento.
Innovaciones Clave en Sistemas de Potencia DC
Varias empresas líderes en el sector están tomando la delantera en esta transición energética. Vertiv, por ejemplo, está desarrollando un ecosistema de 800-V CC que se integrará con las plataformas Nvidia Vera Rubin Ultra Kyber, y se espera que esté disponible comercialmente en la segunda mitad de 2026. Eaton, por su parte, ha avanzado significativamente en la innovación de sus sistemas de 800-V CC, impulsado por un transformador de estado sólido (SST) de media tensión que se posiciona como el núcleo de su sistema de distribución de energía CC. Delta Electronics ha lanzado racks de potencia de 800-V CC ‘in-row’ de 660 kW, con un total de 480 kW de unidades de respaldo de batería integradas, demostrando soluciones completas para la gestión energética. Paralelamente, SolarEdge está trabajando intensamente en un SST con una eficiencia del 99%, que se emparejará con un SAI nativo de CC y una capa de distribución de energía CC.
A pesar de estos avances, una parte considerable de la industria aún se encuentra en etapas tempranas. Patrick Hughes, vicepresidente senior de estrategia, asuntos técnicos e industriales de la National Electrical Manufacturers Association (NEMA), señala que la mayor parte de la innovación se está produciendo a nivel de 400-V CC, aunque algunos actores ya están preparándose para el 800-V CC. Hughes enfatiza la necesidad crítica de un ecosistema completo y coordinado que incluya electrónica de potencia, sistemas de protección, conectores, sensores y componentes seguros para el servicio, todos ellos escalando conjuntamente y no de forma aislada. Esto, a su vez, requiere la reconfiguración de la capacidad de fabricación para equipos específicos de CC, la expansión del suministro de semiconductores y materiales, y compromisos de demanda claros y a largo plazo que justifiquen las grandes inversiones de capital a lo largo de toda la cadena de valor. Muchos actores del sector están adoptando un enfoque cauteloso, ofreciendo soluciones limitadas o adaptadas mientras esperan la definición de estándares más claros, marcos de seguridad robustos y compromisos firmes por parte de los clientes. La consolidación de la cadena de suministro dependerá, en gran medida, de la estabilización de estos estándares y marcos de seguridad, permitiendo a los proveedores diseñar, certificar, fabricar e instalar equipos con la confianza necesaria para acometer las inversiones requeridas por esta revolución tecnológica.
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