Knowledge facilities de IA estudam supercondutores de alta temperatura

Knowledge facilities para IA estão transformando o mundo de geração de energia em sua cabeça. Lá não há capacidade de energia suficiente na rede para chegar perto da quantidade de energia necessária para o número que está sendo construído. E tradicional transmissão e distribuição as redes não são eficientes o suficiente para aproveitar ao máximo toda a energia disponível. De acordo com a Administração de Informação de Energia dos EUA (EIA), perdas anuais de transmissão e distribuição em média cerca de 5 por cento. A taxa é muito mais alta em algumas outras partes do mundo. Conseqüentemente, hiperescaladores como Amazônia Serviços Net, Google Nuvem e Microsoft Azul estão investigando todos os caminhos para ganhar mais potência e aumentar a eficiência.

A Microsoft, por exemplo, está exaltando as virtudes potenciais do supercondutores de alta temperatura (HTS) como um substituto para a fiação de cobre. Segundo a empresa, o HTS pode melhorar eficiência energética reduzindo as perdas de transmissão, aumentando a resiliência redes elétricas e limitando o impacto de centros de dados nas comunidades, reduzindo a quantidade de espaço necessária para movimentar a energia.

“Porque supercondutores ocupam menos espaço para movimentar grandes quantidades de energia, eles poderiam nos ajudar a construir sistemas mais limpos e compactos”, Alastair Speirs, gerente geral de infraestrutura international da Microsoft escreveu em uma postagem no weblog.

O cobre é um bom condutor, mas a corrente encontra resistência à medida que se transfer ao longo da linha. Isso gera calor, diminui a eficiência e restringe a quantidade de corrente que pode ser movimentada. O HTS elimina em grande parte esse fator de resistência, pois é feito de supercondutor materiais que são resfriados a temperaturas criogênicas. (Apesar do nome, supercondutores de alta temperatura ainda dependem de temperaturas frias – embora significativamente mais quentes do que as exigidas pelos supercondutores tradicionais.)

Os cabos resultantes são menores e mais leves que a fiação de cobre, não diminuem a tensão porque transmitem corrente e não produzem calor. Isso se adapta perfeitamente às necessidades dos information facilities de IA que estão tentando amontoar cargas elétricas massivas em um espaço minúsculo. Também seriam necessárias menos subestações. De acordo com Speirs, as linhas de transmissão supercondutoras de última geração oferecem capacidade que é uma ordem de grandeza maior do que as linhas convencionais no mesmo nível de tensão.

A Microsoft está trabalhando com parceiros no avanço desta tecnologia, incluindo um investimento de US$ 75 milhões em Veirum desenvolvedor de tecnologia de energia supercondutora. Os condutores de Veir usam fita HTS, mais comumente baseada em uma classe de materiais conhecida como óxido de cobre e bário de terras raras (REBCO). REBCO é uma camada supercondutora cerâmica depositada como filme fino em um substrato de steel e, em seguida, projetado em um condutor robusto que pode ser montado em cabos de alimentação.

“A principal distinção do cobre ou do alumínio é que, à temperatura operacional, a camada supercondutora transporta corrente quase sem resistência elétrica, permitindo uma densidade de corrente muito alta em um formato muito mais compacto”, diz Tim HeidelCEO e cofundador da Veir.

Resfriamento de nitrogênio líquido em information facilities

Ruslan Nagimov, principal engenheiro de infraestrutura para operações e inovação em nuvem da Microsoft, está perto do primeiro protótipo de rack com tecnologia HTS do mundo.Microsoft

Os cabos HTS ainda operam em temperaturas criogênicas, portanto o resfriamento deve ser integrado ao projeto do sistema de fornecimento de energia. Veir mantém uma temperatura operacional baixa usando um sistema de nitrogênio líquido em circuito fechado: o nitrogênio circula por todo o comprimento do cabo, sai pela extremidade, é resfriado novamente e depois recirculado de volta ao início.

“O nitrogênio líquido é um materials abundante, de baixo custo e seguro, usado em inúmeras aplicações comerciais e industriais críticas em enorme escala”, diz Heidel. “Estamos aproveitando a experiência e os padrões de trabalho com nitrogênio líquido comprovados em outros setores para projetar soluções estáveis ​​de information heart projetadas para operação contínua, com monitoramento e controles que atendem às expectativas da infraestrutura crítica, e não às condições do laboratório.”

O resfriamento do cabo HTS pode ser feito dentro do information heart ou externamente. A Heidel prefere o último, pois minimiza o espaço ocupado e a complexidade operacional em ambientes fechados. Linhas de nitrogênio líquido são alimentadas na instalação para servir os supercondutores. Eles fornecem energia onde ela é necessária e o sistema de refrigeração é gerenciado como outro subsistema de instalação.

Materiais de terras raras, circuitos de resfriamento, temperaturas criogênicas – tudo isso aumenta consideravelmente os custos. Assim, o HTS não substituirá o cobre na grande maioria das aplicações. Heidel diz que a economia é mais convincente quando o fornecimento de energia é limitado por espaço, peso, queda de tensão e calor.

“Nesses casos, o valor aparece no nível do sistema: dimensões menores, perdas resistivas reduzidas e mais flexibilidade na forma como você direciona a energia”, diz Heidel. “À medida que a tecnologia cresce, os custos devem melhorar através da fabricação de fitas HTS em maior quantity e melhores rendimentos, e também através da padronização do {hardware} do sistema circundante, práticas de instalação e manuais operacionais que reduzem a complexidade do projeto e o risco de implantação.”

Os information facilities de IA estão se tornando o campo de provas perfeito para essa abordagem. Os hiperscaladores estão dispostos a gastar para desenvolver sistemas de maior eficiência. Eles podem equilibrar os gastos com desenvolvimento com as receitas que poderiam obter, fornecendo serviços de IA de forma ampla.

“A fabricação de HTS amadureceu – principalmente no lado da fita – o que melhora os custos e a disponibilidade de fornecimento”, afirma Husam Alissadiretor de tecnologia de sistemas da Microsoft. “Nosso foco atualmente é validar e eliminar o risco desta tecnologia com nossos parceiros, com foco no design e integração de sistemas.”