Le società tecnologiche hanno ormai preso atto che è più facile sfornare beni intangibili come software e brevetti che non le infrastrutture elettriche necessarie ad alimentare nuovi processi energivori come quelli dell’intelligenza artificiale.
Date le difficoltà a reperire turbine a gas di grande taglia, per le quali c’è una lista d’attesa di circa 5 anni, i tempi lunghi e lo sforamento dei costi di nuove centrali nucleari tradizionali, e le perduranti complessità dei piccoli reattori nucleari modulari ancora assenti dal mercato, se mai ci arriveranno, gli operatori dei centri dati stanno cominciando a cercare soluzioni alternative, pronte subito, o quasi.
Sul fronte “hardware”, stanno attirando l’attenzione soluzioni “ponte” come le turbine dei Jumbo Jet riconvertite, poi batterie di scala utility lato distributore per sgravare la rete in prossimità dei centri dati, e anche sistemi di accumulo alla CO2.
Molte di queste soluzioni hanno il vantaggio di essere installate “dietro il contatore” e quindi di poter bypassare del tutto le attuali strozzature di rete. Sono, cioè, impianti collegati direttamente ai carichi dei centri dati e che non hanno bisogno di passare prima per la rete pubblica.
Sul fronte “software”, cioè della gestione energetica, i data center si stanno facendo sempre più strada non solo come centri di consumo, ma anche come centri di flessibilità, grazie alla loro maggiore partecipazione ai programmi di risposta rapida per smussare i picchi di domanda della rete nel suo complesso, la cosiddetta “demand response”.
È un mix che sta in parte ridisegnando l’impronta energetica dei centri dati, con l’effetto strutturale, non banale, di ridimensionare alcune stime eccessivamente semplicistiche sulla crescita prevista dei consumi elettrici, laddove l’accesso all’energia sia gestito con flessibilità, accumulo e il costante aumento dell’efficienza energetica delle apparecchiature di calcolo.
Turbine d’aereo come “ponte” operativo
ProEnergy sta riconvertendo i motori aeronautici GE CF6-80C2, usati per esempio nei Boeing 747 e 767, in pacchetti turbina da 48 MW ciascuno per alimentare i centri dati durante la costruzione e i primi anni di esercizio, nell’attesa dell’allaccio definitivo, ritardato dalla mancata disponibilità sul mercato delle turbine a gas normalmente usate nelle centrali a ciclo combinato.
L’azienda dichiara la vendita di 21 turbine per due progetti da oltre 1 GW complessivi, con un orizzonte “ponte” di 5-7 anni prima della piena connessione alla rete. L’avvio è rapido, con uno “start” in pochi minuti, e, una volta disponibile la rete con nuove turbine a gas delle utility, i motori riconvertiti dei jet possono passare a ruolo di backup o essere ceduti alla utility stesse.
L’uso dei cosiddetti sistemi “aeroderivate” è una pratica nota nel settore della generazione elettrica. Quello che cambia in questo scenario è la logica: non più la copertura di picchi occasionali, bensì l’alimentazione continua di campus digitali in rapida crescita, in un contesto di scarsità di turbine tradizionali e tempi di consegna che possono arrivare a circa 5 anni.
La scarsità di apparecchiature e gli iter autorizzativi lunghi spingono dunque verso soluzioni modulari e trasportabili, idonee a presidiare i primi anni di vita degli impianti.
Batterie per sbloccare la connessione
Il caso Aligned Data Centers-Calibrant nel Pacifico nord-occidentale mostra un’altra strada: una batteria da 31 MW/62 MWh, finanziata dallo sviluppatore del centro dati, cioè Aligned Data Centers, e realizzata dalla società energetica Calibrant su dimensionamento della locale utility elettrica.
Per dimensionare la soluzione, la utility ha condotto uno studio, definendo il taglio minimo dell’accumulo per compensare i vincoli locali di rete. Questo è un punto essenziale: l’accumulo diventa infatti parte integrante del preventivo di connessione, gestito dalla rete, e non un asset del cliente.
Tale soluzione, basata sulla collaborazione fra una società tecnologica, un’impresa esperta di impiantistica e gestione energetica e la utility, consente l’entrata in esercizio del centro dati “anni prima” rispetto ad un’infrastruttura di generazione e distribuzione tradizionale.
La batteria è lato rete: quando non serve a “spianare” i picchi del campus per l’AI, può erogare servizi di frequenza e capacità per il sistema elettrico nel suo complesso, riducendo gli oneri per gli altri clienti, visto che l’investimento lo sostiene il soggetto energivoro.
Il comunicato congiunto Aligned-Calibrant inquadra l’iniziativa come prima nel suo genere, per sbloccare potenza di rete a favore dei centri dati, con un modello replicabile. L’amministratore di Calibrant, Phil Martin, parla infatti di passaggio cruciale dalla “teoria” a un progetto commerciale operativo, destinato a diventare prassi per i carichi più grandi: lo sviluppatore mette a disposizione il capitale, la batteria resta strumento di rete e accelera l’allaccio.
È insomma un cambio di paradigma nelle responsabilità d’investimento e nella gestione del rischio di tempi e costi.
Storage alla CO2 per lunga durata e inerzia
Sul fronte della continuità operativa verde, Google ha siglato nei mesi scorsi un accordo commerciale e investito nell’italiana Energy Dome, la cui batteria alla CO2 promette cicli di 8-24 ore con componentistica facilmente reperibile sul mercato, senza litio né metalli rari, e capacità di fornire “inerzia naturale” utile alla stabilità di rete (Google punta sull’italiana Energy Dome per lo storage alla CO2).
L’obiettivo di Google con questo accordo è contribuire alla traiettoria 24/7 con emissioni di carbonio nulle o minime dei propri centri dati, con rampe di lancio replicabili indifferentemente in Europa, USA e Asia-Pacifico.
La tecnologia si basa su un ciclo termodinamico chiuso (compressione/liquefazione/espansione) con efficienza dichiarata fino al 75% e vita tecnica pluridecennale. In Italia è in costruzione un impianto commerciale da 20 MW/200 MWh a Ottana, in Sardegna, mentre negli USA è previsto un progetto analogo con Alliant Energy.
Restano tuttavia interrogativi tecnici e operativi, circa l’efficienza reale di questa soluzione e i requisiti di purezza che il percorso di scalabilità dovrà affrontare.
Per i grandi utenti, il valore aggiunto fornito da Energy Dome consiste nella capacità di dispiegare energia rinnovabile su orizzonti di molte ore, fornire servizi alla rete e coprire con risorse proprie le ore in cui la rete è supportata da potenza o energia erogabile limitate.
Flessibilità operativa, domanda ed efficienza: cosa cambia
Se le turbine dismesse dei Boeing 747 si presentano come una soluzione tampone di breve termine, con possibili controindicazioni come inquinamento ambientale e acustico locale, la capacità di demand response dei centri dati è invece una soluzione strutturale potenzialmente molto importante ed efficace.
Il caso Aligned esplicita un principio più generale: se i centri dati accettano margini di flessibilità anche minimi, con riduzioni temporanee della potenza prelevata nelle ore di massimo stress delle infrastrutture elettriche, la rete può accoglierli prima e con meno investimenti “di picco”.
Un recente studio (pdf) della Duke University stima che la rete USA potrebbe assorbire subito molta nuova domanda, a patto che sia flessibile.
Con un taglio medio annuo di appena lo 0,25% del tempo d’esercizio, si libererebbe spazio di rete per circa 76 GW di nuova domanda aggiuntiva, oltre a quella dei centri dati. Portando la flessibilità allo 0,5% si salirebbe a 98 GW, e a 126 GW con una flessibilità solamente dell’1% per l’insieme dei gestori delle reti di trasmissione USA (vedi grafico tratto dallo studio).
Le ore in cui servirebbe ridurre temporaneamente l’assorbimento sarebbero, in media, comparabili ai programmi di demand response già attivi negli Stati Uniti. La durata degli eventi di demand response resterebbe contenuta, cioè circa 1,7 ore con flessibilità dello 0,25%, 2,1 ore allo 0,5% e 2,5 ore all’1,0%. Inoltre, in quasi il 90% delle ore “critiche”, basterebbe tagliare meno della metà del nuovo carico.
L’attuale sistema elettrico può insomma gestire molti più carichi di quanto si pensi se le strutture modulano i consumi verso il basso per poche ore all’anno, con l’accumulo a fare da cuscinetto. È un meccanismo che, di fatto, ridimensiona alcune proiezioni di nuova capacità “rigida” necessaria (AI e data center, quanta energia servirà davvero?).
Dal punto di vista dell’approvvigionamento energetico, infatti, una grande capacità di risposta alla domanda equivale ad aggiungere all’istante, come “per magia”, una notevole capacità di generazione alla rete elettrica, migliorandone la resilienza e la flessibilità.
Anche dal punto di vista dell’efficienza energetica e dell’impatto ambientale dei processi si stanno facendo continui passi avanti. Google, per esempio, ha annunciato un paio di mesi fa che una richiesta di testo mediana per la sua AI utilizza solo 0,24 wattora di energia e consuma 0,26 millilitri di acqua. Tradotto, un prompt di testo per il suo sistema Gemini equivale a guardare la TV per meno di nove secondi e a consumare circa cinque gocce d’acqua.
Nel complesso, l’ottimizzazione dei sistemi di Google ha consentito una riduzione di 44 volte delle emissioni per prompt mediano di testo di Gemini in un periodo di 12 mesi.
Elementi abilitanti e carichi fantasma
Queste variegati approcci energetici non negano la crescita dei consumi dei campus dell’AI, ma ne cambiano la traiettoria infrastrutturale: escluse soluzioni temporanee come i motori dei jet riconfigurati, si punta a inseguire di meno i picchi di consumo nominali “tutto e subito”, a puntare di più sull’orchestrazione di risorse locali, tramite soluzioni BESS e di generazione dietro il contatore, e tramite accordi di connessione che riconoscano e remunerino il comportamento flessibile. Tutto ciò come elementi abilitanti della transizione energetica, e non come ostacoli.
Anche sul piano sociale, spostare il rischio dell’investimento sullo sviluppatore, come nel modello Calibrant, limita il trasferimento dei costi a famiglie e imprese piccole e medi.
Va notato, infine, che almeno una parte delle stime sulla domanda elettrica futura viene ricavata dai gestori di rete, partendo dalle richieste di connessione dei grandi carichi, come quelli dei centri dati.
Ma come visto anche in Europa per le domande di connessione delle rinnovabili, molte richieste sono speculative o multiple per lo stesso sito, con decine di GW di pratiche di connessione che in parte almeno non sono reali. Si tratta, cioè, di società che mettono il cappello sulla sedia per occupare un posto, ma che alla fine non si siederanno mai a tavola.
Tale situazione crea dei “carichi fantasma” che, se presi alla lettera, gonfiano le proiezioni. Per questo alcuni regolatori stanno correggendo i loro metodi previsivi. ERCOT, ad esempio, ha introdotto in Texas un “Adjusted Load Forecast” che sconta ritardi e tassi di realizzazione, e ha ridimensionato le stime specifiche dei carichi dei data center proprio sulla base di ritardi medi, profili di carico e tassi di effettiva realizzazione.
