El material que puede evitar el despilfarro energético de los centros de datos para la IA

Microsoft, Google, Meta y Amazon llevan dos años en una carrera sin freno para construir los centros de datos más grandes del mundo y alimentar así la IA que todos quieren, pero nadie sabe muy bien cómo pagar. El resultado son instalaciones del tamaño de varios campos de fútbol que consumen tanta electricidad como ciudades medianas y generan tanto calor que podría calentar esas mismas ciudades en invierno. Ese calor, hoy, simplemente se tira, pero una startup canadiense cree que eso es un error muy caro que se puede evitar.

Gestionar el calor en los centros de datos se ha convertido en uno de los grandes retos de la industria tecnológica. A medida que las grandes empresas apilan más y más sistemas de computación de alta potencia en enormes instalaciones, el calor generado no para de crecer. Los diseños de estos centros están pasando de sistemas de refrigeración por aire a sistemas líquidos, que canalizan agua cerca de los componentes electrónicos para absorber el calor residual. Esa agua caliente se enfría después, disipando la energía térmica al medio ambiente, que se pierde sin remedio.

Michael Abdelmaseh, ingeniero y fundador de PyroDelta Energy —filial de la empresa canadiense First Tellurium, con sede en Vancouver—, tiene una idea diferente de este proceso que puede convertir parte de ese calor residual en electricidad utilizable.

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Para lograrlo, Abdelmaseh, que se ha basado en el efecto termoeléctrico, un principio que se conoce desde hace aproximadamente 200 años por el cual ciertos materiales pueden convertir energía térmica en energía eléctrica y viceversa. Los generadores termoeléctricos que aprovechan el calor para producir electricidad ya existen, pero hasta ahora su poca durabilidad y escasa versatilidad de formas los han hecho imposibles de usar.

La solución: el telururo de bismuto

El material termoeléctrico dominante en el mercado hoy en día es el telururo de bismuto. Se cultiva en grandes cristales —necesarios porque la calidad del cristal determina su rendimiento termoeléctrico— y después se corta en piezas más pequeñas que se sueldan para fabricar los dispositivos. Este proceso de corte genera un desperdicio considerable de material, encarece la producción y limita las formas posibles a pequeños cubos. Además, los cristales son frágiles y propensos a agrietarse. Para rematar, los dispositivos se ensamblan mediante soldadura, lo que significa que se funden cuando se exponen a temperaturas muy elevadas.

Abdelmaseh, que antes trabajó como ingeniero en Toyota en su división de robótica y automatización, y también participó en la construcción de una planta de baterías para General Motors, lleva ocho años diseñando una solución a estos problemas.

Su método se llama Capillary Casting (fundición capilar) y consiste en utilizar el efecto capilar para introducir las materias primas en moldes durante el proceso de cristalización. "Según la cavidad donde crece el cristal, puedes decidir el tamaño y la forma final del cristal", explica Abdelmaseh para IEEE Spectrum. Esto permite fabricar formas curvas, no solo cubos. Por ejemplo, se pueden crear anillos que rodeen una tubería de agua en un sistema de refrigeración líquida, convirtiendo el calor que circula por esa tubería directamente en electricidad.

Al eliminar el proceso de corte, el método reduce el desperdicio de material entre un 60 y un 80 por ciento y, según la empresa, multiplica por diez la durabilidad de los módulos respecto a los fabricados con el método tradicional. Además, al prescindir de puntos de soldadura —la principal causa de fallo a altas temperaturas—, los módulos resisten condiciones térmicas mucho más exigentes.

Lo que puede hacer (y lo que no)

PyroDelta ha desarrollado ya un prototipo de cosechador de energía para centros de datos. Aunque Abdelmaseh admite que todavía tiene limitaciones. La electricidad generada no es ni de lejos suficiente para alimentar un centro de datos de IA. Pero sí debería bastar para alimentar sensores de temperatura, cámaras de seguridad y otros dispositivos auxiliares dentro de estas instalaciones.

La empresa también ha desarrollado un prototipo de radiador termoeléctrico para coches que captura el calor del motor para producir energía eléctrica. Según Abdelmaseh, esto podría mejorar la eficiencia de los motores de combustión interna en torno a un 5-6 por ciento, al liberar al motor de parte de la carga del alternador tradicional. "Nuestro módulo de 200 vatios puede cargar dos teléfonos o tabletas y un pequeño frigorífico de corriente continua para mantener insulina o medicamentos fríos durante emergencias o apagones", añade el ingeniero en una entrevista con USA Today.

Más allá de los centros de datos y los coches, PyroDelta está explorando aplicaciones en agricultura, drones y suministro de energía de emergencia. De hecho, la empresa compite este verano en el DARPA Lift Challenge, un concurso del Departamento de Defensa de Estados Unidos en el que los participantes deben demostrar un dron capaz de levantar cargas dos o más veces superiores a su propio peso. Abdelmaseh afirma que su sistema termoeléctrico les permite ganar potencia sin añadir peso, al aprovechar la energía térmica del propio sistema de propulsión.

Los módulos de PyroDelta han atraído ya la atención de la Society of Automotive Engineers y cuentan con patentes tanto en Canadá como en Estados Unidos. La Fundación Nacional de Ciencias de Estados Unidos también ha reconocido la tecnología. "Nuestra visión es asociarnos con grandes industrias, incluyendo empresas de automoción, y tener un impacto significativo en la eficiencia energética en América del Norte y más allá", afirma Tyrone Docherty, presidente y CEO de First Tellurium.