Distribución eléctrica de media tensión en data centers (centros de datos)

La creciente demanda de energía de los centros de datos, sobre todo en el sector de la colocation, ha planteado nuevos retos y cambios de paradigma en el diseño eléctrico de las instalaciones. Se ha hecho necesario implementar redes de distribución internas de media tensión para abordar tanto consideraciones de eficiencia como de coste.

Este hecho plantea nuevas cuestiones, como ¿cuál es el nivel de tensión más adecuado para cumplir los requisitos de sostenibilidad y eficiencia?

Impacto del nivel de tensión en la distribución interna

La potencia IT de diseño es una función del producto de la tensión de línea en el emplazamiento y la corriente demandada a la red. El aumento del nivel de tensión reduce la corriente a través de los conductores. A la inversa, una disminución del nivel de tensión da lugar a corrientes más elevadas a través de los conductores. El tamaño de los cables y equipos viene directamente determinado por la corriente resultante, que a su vez repercute en los costes de instalación. Pero, ¿puede calcularse este impacto de antemano?

Supongamos en un escenario simplificado un centro de datos con una potencia instalada de 15 MW, un factor de potencia de 1 y un único alimentador de entrada. A una tensión de red de 11 kV, la corriente tendría un valor de 787 A. Si repetimos este cálculo para una tensión de red de 24 kV, la corriente baja a unos 360 A.

El aumento de la tensión de red reduce la intensidad a través del alimentador a aproximadamente el 45% de la que tendría con el mismo nivel de potencia en un nivel de tensión inferior. Suponiendo cargas lineales y constantes, podemos extrapolar este resultado a múltiples alimentadores y cargas.

Además, desde el punto de vista de las pérdidas de los conductores, sabemos que éstas dependen del material del que están hechos y son proporcionales al cuadrado de la corriente que circula por ellos. Esto significa que las pérdidas aumentan exponencialmente con incrementos lineales de la corriente.

Realizando un cálculo similar al anterior, podemos determinar que las pérdidas en los conductores pueden reducirse hasta un 80% simplemente aumentando el nivel de tensión de 11 kV a 24 kV.

Desde el punto de vista de los costes, aumentar el nivel de tensión no sólo ayuda a evitar pérdidas y mejorar la eficiencia (OPEX), sino que también reduce el tamaño de los conductores, lo que supone un ahorro en la fase de construcción (CAPEX).

Índice GWP de aparamenta de media tensión

Antes de la entrada en vigor del Reglamento 2024/573 de la UE, las soluciones GIS con aislamiento en SF6 eran la mejor opción a la hora de seleccionar aparamenta de media tensión, normalmente en los niveles de tensión de 24 kV y 36 kV. La aparamenta aislada en SF6 garantiza un funcionamiento seguro con unas dimensiones compactas en comparación con la aparamenta híbrida (conmutación en vacío y aislamiento en aire), pero presenta el importante inconveniente del elevado GWP (potencial de calentamiento global) del gas SF6. Aunque este tipo de equipos sellan el gas en el interior del tanque, es necesario tomar precauciones al manipularlos, ya que una fuga tendrá un impacto significativo como gas de efecto invernadero, con un impacto unas 23.500 veces superior al equivalente en CO2. Además, es necesario un tratamiento adecuado de estos activos al final de su ciclo de vida.

Estos factores han sido hasta ahora muy determinantes en la selección de aparamenta, favoreciendo la aparamenta aislada en aire y, en consecuencia, influyendo en la elección del nivel de tensión.

La aplicación del citado reglamento, que limita el uso de gases dieléctricos en función del nivel de GWP de las distintas soluciones, no ha supuesto una amenaza sino una gran oportunidad para el sector, principalmente por el cambio tecnológico que representa. La aplicación del Reglamento de la UE definirá nuevos límites para la gama de productos de 24 kV a partir de 2026. Los fabricantes de aparamenta presentan ahora soluciones sin SF6 que igualan las prestaciones de la aparamenta tradicional SF6 GIS.

Esta innovación nos permite aprovechar los beneficios de un nivel de tensión superior, como es el de 24 kV, combinando al mismo tiempo las ventajas de la aparamenta GIS sin los inconvenientes de la tecnología SF6.

En Ormazabal hemos desarrollado soluciones utilizando aire industrial natural y sin gases fluorados, garantizando un alto rendimiento, fiabilidad y seguridad. Esto permite a los operadores implementar nuestras soluciones con «cero incertidumbres» en cuanto a preocupaciones medioambientales, sanitarias o de seguridad, cumpliendo al mismo tiempo con la normativa europea sobre gases fluorados y los objetivos de neutralidad climática.

Con estas innovaciones, aportamos al mercado productos que permiten la transición sostenible de la red eléctrica, facilitando la integración de las energías renovables y la electrificación de la sociedad, reforzando nuestro compromiso de liderar la transformación de las redes hacia un futuro sin SF6.

Conclusiones

La creciente demanda de energía de los centros de datos y la necesidad de dar prioridad a la sostenibilidad sugieren la necesidad de elevar el nivel de tensión en las subestaciones a unos 24 kV.

Aumentar el nivel de tensión de 11 kV a 24 kV puede suponer una reducción de las pérdidas de hasta el 80%.

Hasta ahora, los niveles altos de tensión requerían aparamenta GIS aislada en SF6, ya que la aparamenta aislada en aire (conmutación en vacío) era voluminosa, compleja de mantener y planteaba riesgos operativos.

Elevar el nivel de tensión también permite optimizar el tamaño de los conductores, lo que supone un ahorro de costes.

A partir de 2026, Ormazabal suministrará al mercado su producto libre de SF6, hasta 24kV tanto para distribución secundaria como primaria, con un GWP<1 combinando lo mejor de ambos mundos: reducción de pérdidas al elevar el nivel de tensión sin las desventajas de la aparamenta aislada en SF6.