Storage solare-plus-per data center: il passaggio non è semplice

Man mano che i data center crescono in dimensioni e complessità, fornire loro energia a basso costo e affidabile non è mai stato così urgente. Gerhard Salge, chief technology officer (CTO) di Hitachi Energy, un'unità del conglomerato giapponese Hitachi, ha fatto luce sulla relazione tra energia rinnovabile e operazioni dei data center, sottolineando che, sebbene tecnicamente fattibile, il successo richiede un'attenta pianificazione, la giusta infrastruttura e un approccio olistico.

"Quando guardiamo a ciò che sta accadendo nelle reti, allora le energie rinnovabili sono un elemento attivo dal lato della produzione di energia, e i data center sono un elemento attivo dal lato della domanda", ha detto Salge alla rivista pv. "Ciò di cui abbiamo bisogno è anche la dimensione della flessibilità, per la quale abbiamo bisogno di stoccaggio e di una rete che possa agire attivamente anche qui per riunire tutti questi elementi."

Secondo Salge, la chiave sono le reti attive, non i sistemi passivi che reagiscono semplicemente alle condizioni. Con più energie rinnovabili, cambiamenti nei modelli di domanda, nuovi centri di carico e opzioni di stoccaggio come batterie e strutture esistenti come l’idropompaggio, è fondamentale coordinare attivamente queste risorse per mantenere la sicurezza dell’approvvigionamento, la qualità dell’energia e l’ottimizzazione dei costi.

"Ma quando si parla dell'impatto e della correlazione tra energie rinnovabili e data center, bisogna sempre considerare l'intera portata della flessibilità in un sistema energetico di tutti gli elementi-lato della domanda, lato della generazione, lato dello stoccaggio e la rete attiva nel mezzo", ha affermato, sottolineando che reti deboli o congestionate non servirebbero a questo scopo.

Data center IA
Salge ha avvertito che non tutti i data center sono uguali. "Esistono data center convenzionali e data center AI", ha affermato. "I data center convenzionali sono essenzialmente sistemi ad alto-carico con alcune fluttuazioni nella parte superiore. Contengono molti processori che gestiscono le richieste-da motori di ricerca o altre applicazioni-quindi il carico di lavoro viene distribuito stocasticamente tra loro. Ciò crea un carico di base con alti e bassi casuali, che è il modello di carico tipico di un data center convenzionale."

I carichi di lavoro AI, al contrario, fanno molto affidamento su GPU o acceleratori AI, che consumano continuamente una quantità significativa di energia. A differenza dei data center convenzionali, i data center AI spesso funzionano con un carico elevato e sostenuto, a volte vicino alla capacità massima per lunghi periodi.

"I data center IA sono particolarmente adatti al calcolo parallelo", ha spiegato Salge. "Molti di essi vengono attivati ​​contemporaneamente dallo stesso modello di domanda, il che crea questi picchi su e giù nel profilo della domanda, e si verificano del tutto in parallelo."

Queste fluttuazioni mettono alla prova sia l’alimentazione elettrica che la qualità della tensione e della frequenza della rete collegata. "Quindi, è necessario trasportare potenza attiva da un sistema di accumulo di energia o un supercondensatore alla domanda del data center AI. E ciò deve poi coinvolgere realmente il controllo della potenza attiva del data center. Ciò di cui hai bisogno è l'interazione tra l'unità di accumulo e il data center AI per fornire potenza attiva o assorbirla successivamente quando il picco diminuisce. Ciò può essere fatto anche da un supercondensatore."

Le batterie possono immagazzinare molta più energia dei supercondensatori, ma questi ultimi possono immagazzinare energie più piccole con maggiore frequenza. "Tuttavia, se metti una batteria più piccola del carico e hai davvero bisogno di farla scorrere fino alla sua piena capacità, la batteria non sopravvivrà a lungo con il tuo data center, perché la frequenza di questi burst è così alta, quindi stai invecchiando la batteria molto, molto rapidamente, sì, quindi i supercondensatori possono fare più cicli", ha sottolineato Salge.

Ha inoltre osservato che batterie e supercondensatori sono entrambe tecnologie mature, ma la configurazione ottimale-sia l'una, l'altro o una combinazione con condensatori tradizionali-dipende dalle dimensioni dello storage, dal numero di rack, dai livelli di tensione e dalla progettazione complessiva del sistema.

Gestire i burst di addestramento dell'IA

Salge ha sottolineato l’importanza di rispettare i codici di rete in tutte le aree geografiche. "Devi diventare un buon cittadino del sistema di potere", ha detto. "Devi collaborare con i servizi di pubblica utilità locali per assicurarti di non violare i codici di rete e di non disturbare il data center per reinserirlo nella rete. Un buon modo per farlo, quando le energie rinnovabili e i data center sono co-localizzati, è gestire la fornitura di energia rinnovabile già all'interno del territorio del data center. Inoltre, avere una futura-rete sviluppata adatta è un chiaro vantaggio. Perché hai molti più di questi elementi di flessibilità e gli elementi attivi per gestire lo stoccaggio e l'integrazione rinnovabile, e per gestire la dinamica carichi di data center."

Se la rete non è adatta al futuro-con apparecchiature moderne e attive, gli operatori saranno sottoposti a uno stress notevolmente maggiore. "Con la pianificazione olistica, invece, è anche possibile utilizzare parte della flessibilità del data center come funzionalità controllabile e di risposta alla domanda", ha affermato Salge, aggiungendo che gli operatori del data center potrebbero coordinare i periodi di addestramento dell'IA nei periodi in cui il sistema energetico ha maggiore capacità disponibile. Ciò rende il data center una domanda prevedibile e controllabile, mettendo a dura prova la rete solo quando è pronta.

"In conclusione, per quanto riguarda la fattibilità tecnica: sì, è possibile, ma richiede la giusta configurazione", ha detto Salge.

Fattibilità economica
Dal punto di vista economico, Salge ritiene che il solare e l’eolico rimangano le fonti di energia più economiche, anche tenendo conto della flessibilità della rete necessaria per integrarle con i data center. Il solare è il più veloce da implementare, l’eolico lo integra bene ed entrambi possono essere scalati in parallelo.

"Qualsiasi aumento della domanda dei data center richiede investimenti, sia da fonti rinnovabili che da energia convenzionale. L'economia dipende dal mercato e i meccanismi di mercato, le normative e la pianificazione tecnica della rete sono interconnessi, influenzando il flusso di energia, i prezzi e la stabilità del sistema", ha affermato.

"Raccomandiamo agli sviluppatori di collaborare con tutte le parti interessate-servizi pubblici, fornitori di tecnologia e pianificatori-fin dall'inizio per garantire affidabilità, convenienza e accettazione sociale. La pianificazione olistica evita soluzioni reattive e porta a migliori risultati-a lungo termine", ha concluso Salge.