La expansión de la IA está sobrecargando la red eléctrica, 7 lógicas de inversión en energía que debes conocer

能源 es el verdadero cuello de botella del crecimiento inteligente.

Autor: Joseph Ayoub

Traducción: Deep Tide TechFlow

Introducción de Deep Tide: Todos están hablando de poder de cómputo y modelos, pero este artículo plantea una pregunta más fundamental: ¿la oferta de energía está a la altura? Morgan Stanley predice que en 2028 Estados Unidos enfrentará un déficit de 45GW de electricidad, los plazos de entrega de grandes transformadores han alcanzado de 24 a 36 meses, y el consumo de energía de los centros de datos de IA está creciendo a un ritmo del 15% anual. A partir de esto, el autor deriva 7 lógicas de inversión, desde la fragmentación de la red eléctrica hasta transformadores sólidos y refrigeración de dos fases, con ángulos poco comunes pero clave.

El texto completo es el siguiente:

NVIDIA lanzó recientemente un marco que dice “La IA es un pastel de cinco capas”. Hoy voy a argumentar que la capa de energía es la restricción vinculante para el crecimiento inteligente, y explorar sus consecuencias.

El progreso de la civilización humana es el resultado de nuestra capacidad para dominar herramientas —ya sea un martillo, el fuego, caballos, la imprenta, el teléfono, la bombilla, la máquina de vapor, la radio o la IA. Estas “herramientas” son la forma en que los humanos transforman la energía en productividad.

Fundamentalmente, estamos elevando la productividad humana al capturar energía y dirigirla hacia objetivos con herramientas.

En resumen, la lógica central del progreso de la civilización humana es la siguiente:

Durante la mayor parte de la historia humana, la humanidad dependía de la energía corporal y las manos como herramientas para avanzar hacia sus objetivos, ya sea cultivando o escribiendo. La imprenta es un caso típico de cómo la energía y las herramientas progresan en conjunto —promovida por Gutenberg en 1440. Antes de esta innovación, la humanidad consumía su propia energía, usando una pluma (herramienta) para escribir información a mano, lo que era extremadamente ineficiente. La imprenta introdujo una nueva herramienta que mejoró drásticamente la eficiencia del uso de la energía corporal al imprimir texto mecánicamente, lo que elevó la productividad varios órdenes de magnitud. Sin embargo, de 1450 a 1800, casi 350 años, la imprenta no experimentó innovaciones sustanciales. Solo cuando la humanidad dominó una energía más poderosa —el carbón— cambió la ecuación del lado de la energía. En 1814, Friedrich Koenig inventó la imprenta impulsada por vapor, adaptando la imprenta a la innovación energética dominante de la época —el carbón, mejorando la eficiencia 5 veces. Desde entonces, la imprenta ha continuado adaptándose de manera eficiente a nuevas energías, aumentando su producción de 250 copias por hora a 30,000 copias 50 años después, llegando hoy a millones.

Así, el proceso continuo de innovar nuevas herramientas, romper las fronteras del dominio energético y mejorar la eficiencia de las nuevas herramientas en relación con la energía disponible —este proceso ha continuado hasta hoy. Hoy, la inteligencia es nuestra nueva forma de productividad, y la energía es su combustible. La clave es si podemos seguir impulsando el crecimiento inteligente, lo que depende de cuánta energía sostenible y confiable podamos producir para impulsar herramientas (GPU) y dirigirlas hacia objetivos (inteligencia).

Este tema se correlaciona con la escala de Kardashev —que mide el nivel de progreso tecnológico de una civilización en función de cuánta energía puede dominar, desde planetas hasta estrellas, galaxias, el universo y multiversos. Cuánta energía podemos dominar marca cuán lejos hemos progresado como civilización. Esta regla ha sido válida en la historia y no será una excepción en el futuro. La capacidad de dominar la energía es fundamental para el avance de la civilización.

El argumento central de este artículo es: la demanda de energía está superando rápidamente la oferta, lo que se convierte en el principal cuello de botella para impulsar la inteligencia. Exploraré los impactos de primer y segundo nivel de este argumento.

¿Por qué está disminuyendo la oferta de energía?

El descubrimiento de la fisión nuclear en 1939 fue la última gran transformación en el campo energético desde que comenzó la civilización humana. Sin embargo, debido al accidente de Chernobyl y el compromiso mundial de pasar de la energía nuclear a las energías renovables, desde 1950 ha habido un desajuste claro entre la innovación de herramientas y el progreso energético. En 1950, la producción de energía global era de 2600GW, hoy es de 19000GW (un crecimiento de 7.3 veces). Esto parece un gran salto, pero este crecimiento lineal progresivo está muy por detrás del crecimiento de la computación y la tecnología moderna, incluso apenas supera el crecimiento de la población de 3.5 veces en el mismo período.

Por el contrario, la brecha entre las innovaciones en herramientas está disminuyendo. Pasaron 364 años desde la primera imprenta hasta su siguiente gran mejora, 58 años desde el primer vuelo hasta el viaje espacial, 20 años desde el primer microprocesador hasta Internet, mientras que hoy los avances significativos en GPU ocurren cada 2 años. Estamos viviendo en una ventana de mejora acelerada de la eficiencia de las herramientas, donde múltiples innovaciones se superponen en ciclos cada vez más rápidos. Desde la IA hasta la criptografía y la computación cuántica, la velocidad de descubrimiento de nuevas innovaciones está aumentando, al igual que el progreso en eficiencia —esta es la ley de los rendimientos acelerados.

Hoy, los centros de datos representan el 1.5% del consumo global de electricidad, y se espera que alcancen el 3% para 2030 —un camino que la máquina de vapor completó en 50 años. La principal diferencia entre la revolución industrial y la actual explosión de inteligencia es que: la revolución industrial construyó su propia oferta de energía al mismo tiempo que la demanda crecía —las minas de carbón, canales, ferrocarriles y las máquinas que consumían todo esto se expandieron a la par. Cada revolución energética previa estableció su propia cadena de suministro al mismo tiempo que se expandía en escala; la IA hereda una cadena de suministro ya existente, y esta cadena de suministro ha comenzado a colapsar.

La red eléctrica no está en absoluto preparada para enfrentar el crecimiento del 15% anual en el consumo de energía de la explosión de inteligencia, mientras que la demanda de electricidad en Estados Unidos ha crecido casi cero en la última década. Las grietas ya han comenzado a aparecer en Estados Unidos: las colas de acceso a la red eléctrica han alcanzado récords históricos, el tiempo de entrega de grandes transformadores ha promediado de 24 a 36 meses, y para 2025, los transformadores eléctricos enfrentarán un déficit de suministro del 30%. Morgan Stanley estima que, solo en Estados Unidos, enfrentaremos un déficit de 45GW para 2028, equivalente a la demanda de electricidad de 33 millones de hogares estadounidenses. Creo que este déficit podría ser mucho mayor.

El problema es claro: la humanidad necesita expandir radicalmente la escala de energía para mantenerse al día con las innovaciones en IA, robótica, conducción autónoma, entre otros.

El inminente déficit energético: impactos de primer y segundo nivel

Las consecuencias del inminente déficit energético son de importancia histórica: a medida que la demanda de energía se dispara y la oferta no llega, es posible que veamos la aparición de un mercado energético casi privatizado.

Los proveedores de servicios en la nube de gran escala (Hyperscaler) han comenzado a construir sus propias instalaciones de generación de energía detrás del medidor (BTM), y planean expandirse hacia centros de datos nucleares, una tendencia que ya se ha comenzado a vislumbrar. Creo que esta tendencia solo se volverá más pronunciada.

A continuación, presento 7 argumentos que son derivados de la explosión de inteligencia y su impacto en la tensión continua de la oferta eléctrica.

Argumento uno: fragmentación de la red eléctrica — el poder de cómputo se trasladará hacia la energía, y no al revés

En las áreas cercanas a la demanda de razonamiento, las jurisdicciones donde la energía es abundante y la regulación es laxa obtendrán un valor desproporcionado a medida que el sistema energético se fragmente.

Cuando la demanda de energía comience a superar la oferta, la electricidad se volverá políticamente sensible. Los hogares tienen derecho a votar, pero los centros de datos no. En un contexto de déficit energético, es poco probable que la red eléctrica mantenga la neutralidad, sino que priorizará la demanda eléctrica residencial sobre la industrial a través de precios, restricciones de acceso o límites suaves.

Dado que el poder de cómputo es extremadamente sensible a la latencia, el tiempo de actividad y la fiabilidad, operar en jurisdicciones que priorizan la electricidad residencial se vuelve prácticamente inviable. A medida que el acceso a la red se vuelva inestable o politizado, las cargas de trabajo de cómputo se trasladarán a modelos de generación de energía detrás del medidor (BTM), donde la electricidad puede ser asegurada, controlada y valorada directamente.

Esto impulsará una transformación estructural: el poder de cómputo se trasladará hacia economías con abundante energía y regulación laxa. Los ganadores serán aquellos que puedan integrar tierra, conectividad, generación de energía y fibra óptica en sistemas desplegables y replicables, y las jurisdicciones donde se ubican estos sistemas también se beneficiarán.

Argumento dos: la energía se convierte en una ventaja competitiva; la auto-generación BTM se convierte en la capacidad central para diferenciar a los proveedores de poder de cómputo

En mi opinión, este es el impacto de primer nivel más crucial del aumento del déficit energético. En un mundo donde la demanda de energía supera la oferta, obtener electricidad barata y confiable es una ventaja estructural que crece con el tiempo. No solo eso, la ocupación prioritaria de la electricidad de la red por parte de los centros de datos no es políticamente sostenible, y esta es la trayectoria actual de la energía. La creciente tensión de la red nacional de suministro de electricidad obligará a los proveedores de cómputo a auto-generar energía; los proveedores de servicios en la nube de gran escala ya han comenzado esta tendencia. Las infraestructuras sin generación BTM serán directamente eliminadas.

En esencia, las empresas que poseen electricidad ganan, mientras que las que alquilan electricidad pierden. Sin generación BTM, los proveedores de cómputo enfrentarán problemas de fiabilidad eléctrica (que son fatales), costos crecientes y restricciones de consumo. Los REIT de co-locación pura sin generación propia (como Equinix, Digital Realty) perderán valor en comparación con los operadores de integración vertical. Las empresas que combinan la generación de energía con el alojamiento de cómputo están construyendo las ventajas competitivas más profundas (Crusoe, Iren y algunos proveedores de servicios en la nube de gran escala). Esto puede expresarse como una operación de compra y venta, pero prefiero enfatizar a los ganadores de la integración vertical.

Argumento tres: la estandarización de BTM impulsa la innovación — desde transformadores tradicionales hasta transformadores sólidos, desde equipos de conmutación tradicionales hasta equipos de conmutación digitales

Los transformadores tradicionales elevan o reducen la tensión de la energía de la red de corriente alterna. Debido a su tamaño y materiales, los plazos de entrega han llegado a ser de 24 a 36 meses, y hay un déficit de suministro del 30%. También son una tecnología del siglo XIX, fabricados artesanalmente en torno a materiales limitados. La clave es que cada megavatio de generación BTM debe ser transformado, regulado y distribuido a los extremos de cómputo, y no hay forma de eludir los transformadores.

Los transformadores sólidos han reemplazado todo esto con dispositivos electrónicos de potencia de alta frecuencia. Son más pequeños, más rápidos y completamente controlables, manejando la conversión de corriente alterna a continua, la regulación de voltaje y la corriente bidireccional en una sola unidad. La fabricación también es más sencilla, dependiendo de semiconductores de potencia de carburo de silicio/nitrógeno de galio, en lugar de grandes bobinas de cobre y tanques de aceite. A medida que BTM se convierte en la arquitectura estándar, el dispositivo entre energía y cómputo se convierte en el cuello de botella, y ese dispositivo es el transformador sólido (SST).

Los equipos de conmutación también enfrentan un retraso de 80 semanas; son la capa de control entre la generación de energía y la carga, responsables de enrutear electricidad, aislar fallos y proteger sistemas. Al igual que los transformadores, los equipos de conmutación también son productos intensivos en mano de obra, fabricados en torno a materiales limitados, y han cambiado poco desde la década de 1880.

Los equipos de conmutación digitales han reemplazado todo esto con dispositivos electrónicos de potencia sólidos. Más rápidos, programables y completamente controlables, realizan detección de fallos en tiempo real, aislamiento remoto y enrutamiento dinámico de cargas. Igualmente importante, escalan como productos electrónicos en lugar de como equipos industriales.

Nota adicional sobre el cobre: tengo una opinión constructiva sobre el cobre. El cobre es la autopista de la electrónica y será la principal materia prima necesaria en un mundo cada vez más electrificado. Sin embargo, la forma en que se expresa este comercio es sutil: las empresas mineras tradicionales tienen márgenes bajos y pueden comprimirse con el tiempo. Pero en el extremo de productos terminados, donde el cobre es insustituible y el tiempo es limitado, existen cuellos de botella significativos y espacio para la acumulación de valor futuro. Fabricantes de cables como Prysmian y Nexans venden restricciones de productos terminados y no materias primas, y a medida que los plazos de entrega de transformadores se extienden significativamente, esto ya no es un mercado de materias primas.

Argumento cuatro: el costo de carbono de la IA se vuelve cada vez más difícil de sostener políticamente, forzando soluciones basadas en energía solar y baterías

La construcción de IA tiene un problema de carbono aún no valorado, que es una restricción política. Los centros de datos elevan los precios de la electricidad, consumen grandes cantidades de agua y aumentan las emisiones locales. Esto ya se ha manifestado: proyectos de centros de datos por valor de 18 mil millones de dólares han sido cancelados por completo, y proyectos de 46 mil millones de dólares han sido retrasados.

Hoy, aproximadamente el 56% de la energía de los centros de datos proviene de combustibles fósiles. El gas natural ha resuelto el problema de la velocidad de despliegue, pero es políticamente frágil. A medida que la demanda crece, la resistencia a la expansión de los combustibles fósiles aumenta, forzando la formación reciente de un sistema mixto de gas natural, energía nuclear y energías renovables.

Aunque el gas natural ha actuado como un puente a corto plazo en la explosión de centros de datos, desde una perspectiva de tiempo más larga, la abundancia de energía no se logra a través de la extracción de combustibles, sino mediante la captura de energía. La energía que el sol envía a la Tierra es varios órdenes de magnitud mayor que la que la humanidad consume. La restricción no está en la disponibilidad, sino en la conversión, almacenamiento y despliegue.

La energía solar no es la solución instantánea a la demanda de energía de cómputo, sino la solución definitiva.

La captura solar comercial actual convierte aproximadamente el 22% de la energía incidente. Cada mejora en la eficiencia de conversión reducirá el costo por megavatio, acercando la energía solar a la paridad de generación programable dentro de los sistemas BTM.

El almacenamiento en baterías se convierte en un componente central de esta arquitectura. No solo para suavizar la intermitencia, sino también como una capa de ingresos. El arbitraje de almacenamiento y el equilibrio de carga transformarán los centros de costo históricos en contribuyentes de ganancias para los operadores BTM.

En este argumento, los ganadores son las empresas de integración vertical que cubren la captura, el almacenamiento y la distribución: desarrolladores solares especializados con contratos BTM, fabricantes de baterías con productos a nivel de red y en el sitio, y pocos operadores capaces de integrar generación propia con alojamiento de cómputo.

La energía solar es un juego de adquisición y fabricación, las baterías son la capa de restricción y monetización, integrando ganancias de captura, mientras que las tecnologías de vanguardia siguen siendo opciones y no escenarios básicos. En este sentido, Tesla podría seguir siendo el gran ganador, pero yo optaré por limitarme a activos no consensuados.

Argumento cinco: la refrigeración se convierte en una restricción de primer nivel; el enfriamiento líquido directo de dos fases (D2C) se convertirá en un requisito en aplicaciones de vanguardia

Otra consecuencia es el auge de la tecnología de enfriamiento líquido directo de dos fases. A decir verdad, este argumento también incorpora mi propio juicio: la densidad de potencia de los chips está creciendo a lo largo de una trayectoria parabólica, lo que representa un problema termodinámico cada vez más complicado. La refrigeración por aire tradicional es insostenible por diversas razones, siendo la principal que no puede funcionar en chips de mayor densidad, además de los problemas ambientales relacionados con el consumo de agua y electricidad.

Primero, el enfriamiento D2C avanza en densidad y rendimiento sin las limitaciones de gestión térmica —este es el problema clave de la expansión. La realidad del mercado actual es que el enfriamiento de fase única domina, ya que es más simple: agua fría circula a través de placas frías para enfriar el chip, pero tiene un límite conocido. Cuando la densidad de potencia del chip supera los 1500W, la transición a enfriamiento de dos fases se volverá inevitable. El enfriamiento de dos fases bombea líquidos dieléctricos alrededor del chip, diseñados para hervir a bajas temperaturas —la transición de estado de líquido a gas mejora drásticamente la eficiencia de enfriamiento.

El enfriamiento de dos fases puede reducir el consumo de energía en un 20% y el uso de agua en un 48%. Este aumento en el rendimiento permite empaques de chips más densos, mejorando el rendimiento y aumentando finalmente la demanda de refrigeración de alto rendimiento.

La empresa líder en DTC de dos fases, Zutacore, ha demostrado el uso de líquidos dieléctricos (en lugar de agua) para el enfriamiento D2C de dos fases, reduciendo el consumo de energía en un 82% y eliminando completamente el uso de agua —este resultado ha sido verificado por investigaciones de Vertiv e Intel. Zutacore es un operador privado que merece atención en este campo, y, además, investigar a fondo a los proveedores de líquidos dieléctricos también podría resultar valioso.

Argumento seis: la energía nuclear puede servir como un puente hacia la abundancia energética y el suministro eléctrico estable, pero no es la respuesta a largo plazo para la expansión energética

Al escribir este artículo, inicialmente pensé que la energía nuclear sería una buena manera de llenar el vacío energético a corto plazo. La realidad es que el costo de despliegue de los reactores modulares pequeños (SMR) es de 5 a 10 veces mayor que el de los sistemas de gas natural (10,000 a 15,000 dólares por kilovatio), lo que realmente impide el despliegue y la expansión a gran escala.

La energía nuclear resuelve el problema de la fiabilidad, no el de la velocidad o el costo —especialmente en instalaciones BTM. Esto permite proporcionar electricidad de carga base estable y programable en contextos donde la fiabilidad es innegociable. Por lo tanto, la energía nuclear tiene su papel en el vacío energético, actuando como un puente y no como un suministro central.

La energía nuclear está limitada por el ciclo de combustible y el tiempo de construcción. Los reactores avanzados de hoy requieren uranio de bajo enriquecimiento de alta abundancia (HALEU), y este tipo de combustible hoy en día casi no tiene suministro a escala comercial. Incluso si se construye un reactor, la capacidad de suministrar combustible se convierte en la restricción clave para la velocidad de expansión de la energía nuclear.

Por lo tanto, es poco probable que la energía nuclear se convierta en la solución marginal para la expansión energética —es lenta para salir al mercado, intensiva en capital, y está limitada por la infraestructura y el combustible. En comparación, los sistemas que se expanden más rápidamente —recientemente el gas natural, a largo plazo la energía solar y el almacenamiento de energía— son las opciones para cerrar la brecha.

El cuello de botella invertible no son los reactores, sino el combustible. A medida que la demanda de SMR aumenta, el enriquecimiento de uranio de alta calidad se convertirá en un eslabón clave —un cuello de botella que no depende del tipo específico de reactor, y donde se acumulará valor, independientemente de qué diseño prevalezca al final.

Argumento siete: está surgiendo una nueva clase de grupo de infraestructura energética; los integradores verticales convertirán electricidad en capacidad de cómputo

El cuello de botella de la infraestructura de IA no solo radica en la energía, sino también en la capacidad de convertir energía a gran escala en cómputo utilizable.

En la década de 1870, al igual que la electricidad, el petróleo no era escaso, pero había problemas de refinación y distribución. Rockefeller construyó una empresa a través de la integración vertical de la extracción de petróleo crudo, refinación y su distribución a los hogares, convirtiéndose en una de las empresas más grandes de la historia (Standard Oil).

La revolución inteligente sigue un patrón similar; la electricidad es el crudo. La electricidad es abundante, pero la capacidad de convertirla de manera confiable en capacidad de cómputo enfrenta restricciones en la entrega de electricidad, refrigeración, conectividad y permisos. La refinación de la electrónica es donde reside el valor. Cada nivel adicional de propiedad aumentará la fiabilidad, reducirá costos y generará márgenes de ganancia, haciendo que la integración vertical se refuerce a sí misma.

Las empresas de gran escala son la capa de distribución de este sistema, así como los consumidores finales del cómputo. Sin embargo, la oportunidad estructural radica en poseer la infraestructura que los distribuidores se ven obligados a adquirir. Esto crea una nueva categoría de grupos de infraestructura energética, que integran generación de energía, conversión, refrigeración y alojamiento.

La expresión más clara se encuentra entre los operadores de integración vertical en el mercado privado, como Crusoe y Lancium, así como las plataformas de cómputo nativas en el mercado público, como Iren y Core Scientific, que ya poseen los activos subyacentes más difíciles de replicar; la energía.

Las empresas que controlan el flujo de electrónica hacia los racks están construyendo las ventajas competitivas más profundas en la economía de IA. El software no puede consumir infraestructura física.