Le Supercondensatori verranno in soccorso dell’Intelligenza Artificiale?

Nel Regno Unito, il fornitore di elettricità National Grid affronta un problema ogni volta che c’è una partita di calcio (o qualsiasi altro evento televisivo ampiamente seguito): Durante l’intervallo, o una pausa pubblicitaria, un numero eccessivo di spettatori accende i loro bollitori per il tè. Questa attività altamente coordinata e tipicamente britannica mette sotto pressione la rete energetica, causando picchi di domanda di energia a volte di migliaia di megawatt.

Nell’allenamento dell’Intelligenza Artificiale, un fenomeno simile può verificarsi ogni secondo. Poiché l’allenamento è orchestrato contemporaneamente tra migliaia di GPU in enormi data center, e con ogni nuova generazione di GPU che consuma una quantità sempre maggiore di energia, ogni passo del calcolo corrisponde a un massiccio picco di energia. Ora, almeno tre aziende stanno proponendo una soluzione per appianare il carico visto dalla rete: aggiungere banche di enormi condensatori, noti come supercondensatori, a quei data center.

“Quando hai tutti quei cluster di GPU, e sono tutti collegati insieme nello stesso carico di lavoro, si accendono e si spengono contemporaneamente. Questo è un cambiamento fondamentale,” dice Joshua Buzzell, vice presidente e architetto capo dei data center presso il fornitore di attrezzature elettriche Eaton.

Questi picchi coordinati possono mettere sotto pressione la rete elettrica, e il problema promette di peggiorare piuttosto che migliorare nel prossimo futuro. “Il problema che stiamo cercando di risolvere sono i modelli di linguaggio che sono probabilmente 10 o 20 volte forse 100 volte più grandi” di quelli attuali, dice Buzzell.

Una soluzione è affidarsi a alimentatori di emergenza e batterie per caricare e scaricare, fornendo energia extra rapidamente. Tuttavia, proprio come una batteria del telefono si degrada dopo molteplici cicli di ricarica, le batterie al litio si degradano rapidamente quando vengono caricate e scaricate a questo ritmo elevato.

Un’altra soluzione sono i calcoli fasulli, che vengono eseguiti quando non ci sono picchi, per appianare la domanda. Questo fa sì che la rete veda un carico costante, ma comporta anche uno spreco di energia facendo lavoro non necessario.

Supercapacitori per la Gestione dell’Energia dell’IA

Alcune aziende stanno proponendo una nuova soluzione utilizzando banche di supercondensatori. I supercondensatori hanno due piastre parallele, come i condensatori regolari. Ma hanno anche uno strato elettrolitico tra le piastre, simile a una batteria. Tuttavia, mentre le batterie immagazzinano energia chimicamente, i supercondensatori immagazzinano energia elettrostaticamente, senza la necessità che avvenga una reazione. Questo consente loro di caricare e scaricare rapidamente, offrendo un backup di energia su brevi scale di tempo che non si degrada significativamente nel tempo.

Siemens Energy sta vendendo l’E-statcom, una banca di supercondensatori da collegare in parallelo al carico a livello di tutto il data center. Possono caricare e scaricare a scale di tempo di millisecondi, possono ciclare fino a 75 megawatt per unità, e promettono di durare tra 12 e 20 anni. Attualmente l’azienda sta cercando clienti nel settore dei data center.

Eaton sta vendendo l’XLHV (tra altre configurazioni), una banca di supercondensatori delle dimensioni di un’unità singola di un rack server (156 millimetri per 485 mm per 605 mm di profondità). Un’unità può fornire dinamicamente fino a 420 kilowatt di potenza, e può durare fino a 20 anni. Alcuni di questi prodotti sono già in uso nei data center.

E Delta Electronics sta vendendo il Power Capacitance Shelf, una banca di capacità al litio delle dimensioni di un’unità rack, in grado di supportare un carico di 15 kilowatt per fino a 5 secondi. “I condensatori selezionati da Delta Electronics sono a metà strada tra i supercondensatori e le batterie al litio,” dice Jason Lee, responsabile globale del prodotto per i supercondensatori presso Eaton.

Questi e altri prodotti simili possono contribuire ad appianare le fluttuazioni di carico sulla rete. “Questo fa parte dell’essere un buon cittadino della rete,” dice Lee. “Quindi anziché vedere tutte quelle fluttuazioni tornare alla rete, possiamo prendere tutti gli impulsi e i minimi e appianarli in modo che le aziende di servizi pubblici forniscono una potenza più o meno media.”

Questo diventa particolarmente importante durante la transizione alle energie rinnovabili. L’approvvigionamento di energia solare e eolica è più variabile rispetto a quello di petrolio e gas, a seconda del tempo e di altri fattori. Ciò significa che non è sempre facile aumentare o diminuire l’offerta di energia in risposta a un carico variabile. I carichi prevedibili consentono una migliore pianificazione e fornitura, rendendo particolarmente importante l’implementazione di un qualche meccanismo di appianamento.

Tuttavia, Lee sottolinea, questo non è una panacea. I supercondensatori “hanno un ruolo di nicchia. Non sostituiranno le batterie ovunque. Ma questi eventi a breve termine [come i picchi di energia dell’IA], sono un’applicazione ideale per i supercondensatori.”