Come le microreti stanno alimentando il boom dei data center

Vista aerea di un grande data center. Immagine: Adobe Stock

Questo fatto ha portato alla rapida crescita dei data center, i più grandi dei quali possono coprire centinaia di migliaia di metri quadrati con potenza di calcolo, unità di archiviazione e hardware di rete.

Un data center iperscalabile può consumare centinaia di megawatt (MW) di energia ogni giorno. Spesso si tratta di una quantità di energia superiore a quella che una rete locale può fornire.

Il risultato potrebbe essere un periodo di inattività, ma ciò sarebbe estremamente costoso: uno studio recente stima il costo medio a oltre 14.000 dollari al minuto.

Per mitigare il rischio, un numero crescente di aziende sta installando microreti, fonti di energia in grado di garantire il flusso di dati.

Potenza ininterrotta

Frank Moyer è direttore delle vendite globali presso il fornitore di soluzioni energetiche ANA Inc. Trascorre gran parte del suo tempo parlando con le più grandi aziende di dati del mondo delle loro esigenze energetiche, che coinvolgono sempre più le microreti.

Moyer descrive una microrete come un sistema coordinato di più fonti di energia, come energia solare, batterie, reti di distribuzione e generatori diesel, che lavorano insieme per fornire un'alimentazione affidabile 24 ore su 24.

Integrando più fonti, il sistema può compensare istantaneamente se un flusso di potenza cala o si guasta

Moyer spiega che esistono diversi modelli di microreti, che possono essere temporanei o permanenti.

Vista del pacco batteria, con vassoio e contenitore per batterie LTO (ossido di litio e titanio)

Le microreti ibride temporanee sono comunemente utilizzate per alimentare i cantieri quando la rete elettrica non è in grado di fornire energia elettrica sufficiente a supportare il carico. In queste situazioni, generatori diesel, batterie e talvolta pannelli solari vengono utilizzati per colmare il divario fino a quando la connessione alla rete permanente non sarà pronta.

Le microreti permanenti rimangono in loco per un lungo periodo e operano su scala molto più ampia. Questi sistemi possono variare da poche decine di megawatt a diverse centinaia, e i più grandi data center si stanno ora avvicinando a cluster di livello gigawatt. Anche durante la costruzione, un sito può richiedere dai 50 ai 100 megawatt, e tale domanda aumenta drasticamente una volta che l'impianto entra in funzione.

Mantienilo sicuro, mantienilo verde

Moyer osserva che molti operatori di data center continuano a utilizzare microreti in loco anche quando la rete è disponibile, perché offrono maggiore resilienza e contribuiscono a raggiungere obiettivi di sostenibilità sempre più stringenti. La spinta verso i sistemi ibridi proviene in gran parte dagli utenti finali che desiderano minori emissioni, maggiori risparmi di carburante e prestazioni affidabili.

Nelle giuste applicazioni, le microreti ibride possono ridurre drasticamente l'uso del gasolio, spesso garantendo un risparmio del 70-80% sui carichi variabili o temporanei.

Poiché la microrete ibrida utilizza batterie, la loro produzione pulita e ininterrotta è fondamentale, poiché anche brevi interruzioni possono danneggiare i server o comportare il rischio di perdita di dati.

Per quanto riguarda la sicurezza, Moyer osserva che i generatori hanno una probabilità maggiore di eventi termici rispetto alle batterie con tecnologie chimiche avanzate, come LTO, che offrono una stabilità termica superiore.

Per i proprietari, quindi, le tre priorità sono sicurezza, risparmio e affidabilità.

Le ultime iterazioni di progettazione delle microreti prendono molto da altri settori critici per la missione, come basi militari, ospedali e persino operazioni di trasmissione in diretta come il Super Bowl o la Coppa del Mondo FIFA, dove la perdita di potenza non è semplicemente un'opzione.

Gli stessi principi di ridondanza e affidabilità sono oggi alla base delle moderne microreti dei data center.

Anche le società di noleggio svolgono un ruolo fondamentale in questo ecosistema.

Frank Moyer, Direttore delle vendite globali di ANA Inc

Moyer osserva che le grandi aziende tecnologiche spesso preferiscono non possedere generatori o risorse di accumulo di energia, affidandosi invece ad appaltatori generali e fornitori di servizi di noleggio per la fornitura e la manutenzione delle attrezzature necessarie

La domanda è cresciuta rapidamente e le società di noleggio stanno investendo sempre di più in sistemi di batterie, poiché gli utenti finali richiedono soluzioni più sostenibili e resilienti.

Microevoluzione

E la tecnologia delle batterie si sta evolvendo rapidamente. Fino a cinque anni fa, i sistemi di accumulo di energia utilizzavano principalmente batterie al piombo-acido, pesanti, inefficienti e poco sicure.

Poi arrivarono le batterie agli ioni di litio-fosfato (LFP), rese popolari da Tesla.

Il settore sta ora adottando l'ossido di litio-titanio (LTO), una soluzione chimica priva di rischio di fuga termica e con un solido profilo di sicurezza. ANA è tra le poche aziende a implementare l'LTO sia su sistemi mobili che permanenti.

Moyer paragona il passaggio dalle tecnologie chimiche tradizionali all'LTO al balzo tecnologico dai primi smartphone ai modelli moderni, descrivendolo come un chiaro progresso di nuova generazione.

Altre tecnologie in rapida evoluzione nelle microreti includono la telemetria e il controllo remoto, che sono diventati componenti essenziali dei sistemi moderni.

Il controller è diventato il principale elemento di differenziazione tra i sistemi di accumulo di energia, fungendo da livello di intelligenza che gestisce la telemetria, la manutenzione predittiva, la programmazione e la reportistica

La telemetria consente il rilevamento dei guasti, strategie di ricarica ottimizzate e la generazione di dati verificati sui risparmi di CO2 e carburante

Per le società di noleggio e gli appaltatori, questo livello di prova operativa è diventato un fattore chiave per aggiudicarsi progetti importanti.

Potenza compatta

Moyer sottolinea che l'intelligenza artificiale influenzerà anche le operazioni delle microreti ottimizzando i cicli di carica e scarica, prevedendo la domanda e automatizzando ulteriormente le prestazioni del sistema.

Aggiunge che le applicazioni attuali rappresentano solo le prime fasi di ciò che le microreti basate sull'intelligenza artificiale supporteranno in futuro. Moyer ritiene inoltre che i progressi ingegneristici rimodelleranno la progettazione fisica delle microreti.

I moduli batteria aiutano a eliminare la ridondanza di potenza non necessaria in un sistema di microrete

"Guardando al futuro, vedo progressi ingegneristici che porteranno a ingombri ridotti e a una maggiore densità per le microreti. Ad esempio, comprimeremo ciò che ora entra in un container da 40 piedi in uno da circa 20 piedi, e impileremo i sistemi verticalmente per risparmiare spazio nei campus dei data center.

Qualunque siano i progressi compiuti, Moyer ritiene che attualmente solo le microreti possano soddisfare le esigenze di implementazione dei data center.

"Oggi ogni grande progetto di data center dipende dalle microreti", afferma, "in particolare in regioni come la Virginia settentrionale, dove passa l'80% del traffico dati mondiale.

"Semplicemente non è possibile gestire questi siti senza sistemi ibridi che combinano l'energia della rete, del generatore e delle batterie.

Fornitura di nuova generazione

A livello globale la crescita è impressionante, ma negli Stati Uniti il mercato dei data center è semplicemente esploso.

Osserva che si prevede che il mercato statunitense dei data center, valutato a circa 18 miliardi di dollari nel 2024, raggiungerà i 30 miliardi di dollari entro il 2027 e aggiunge che l'Europa sta seguendo una tendenza simile, sebbene i siti europei tendano a essere più piccoli e ad integrare livelli più elevati di energia eolica.

Moyer afferma che il nucleare è tornato al centro dell'attenzione, poiché gli operatori cercano nuovi modi per soddisfare l'enorme richiesta di energia dell'intelligenza artificiale. I piccoli reattori modulari e i microreattori stanno ricevendo molta attenzione, ma ci vorranno ancora alcuni anni prima che vengano utilizzati su larga scala.

Moyer prevede inoltre che le risorse nucleari possano in futuro integrare le microreti, con sistemi ibridi che contribuiscano a bilanciare e supportare la generazione nucleare. L'energia solare è preziosa, ma al momento non è sufficientemente efficiente per la maggior parte delle microreti temporanee.

Detto questo, per i prossimi cinque-dieci anni, i sistemi ibridi diesel e a batteria continueranno a essere i sovrani, finché le turbine e i piccoli reattori modulari non diventeranno più commercialmente sostenibili.

Qualunque sia l'opzione di alimentazione scelta, ha un costo. Le stime più recenti stimano il costo medio di installazione di un sistema a batteria tra i 1.000 e i 1.500 dollari per kWh in CAPEX installato per prodotti chimici ad alta sicurezza come LTO e LFP.

Inoltre, per un sito di grandi dimensioni, potrebbe essere necessario un sistema dal costo multimilionario.

Tuttavia, il mercato dei data center è attualmente in piena espansione e questi costi vengono facilmente assorbiti dalla ricerca di un'alimentazione elettrica ininterrotta.

E anche se potrebbe esserci incertezza sulle future fonti di energia, una pausa nell'espansione dei data center non è attualmente un'opzione.

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Questo articolo è stato prodotto da KHL Content Studio, in collaborazione con gli esperti di ANA Inc.

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Tutte le immagini sono per gentile concessione di ANA Inc.

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