Alimentare e raffreddare i data center: il limite è la rete e il chip

Due notizie della stessa settimana raccontano a che punto sono l'alimentazione e il raffreddamento dei data center. Una riguarda la Terra e i soldi. L'altra è piccola, sperimentale e sta per lasciare il pianeta.

Il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti ha annunciato questa settimana 5,25 miliardi di dollari per migliorare la rete: 1,9 miliardi di fondi federali e 3,35 miliardi di compartecipazione ai costi. The Register ha riferito il 25 settembre che il programma copre 31 progetti in 26 stati nell'ambito dell'iniziativa SPARK, con i fondi federali che arrivano dal programma Grid Resilience and Innovation Partnerships.

I progetti non aggiungono capacità di generazione. L'obiettivo è spremerne di più da quello che c'è già: ricostruire o sostituire i conduttori su oltre 1.500 miglia di linee di trasmissione e installare sensori, dispositivi di controllo del flusso di potenza e strumenti analitici su 21.000 miglia di infrastruttura. Il Dipartimento dell'Energia sostiene che così l'affidabilità migliorerà e i costi dell'elettricità caleranno per circa 100 milioni di americani.

Perché conta per i data center? Gli operatori cercano di collegare grandi carichi più in fretta di quanto la rete riesca ad assorbirli. The Register ha citato un avvertimento di Moody's di inizio settembre: il ritmo di costruzione dei data center supera la velocità con cui la rete statunitense può aggiungere la capacità necessaria. Moody's stima che il consumo elettrico dei data center statunitensi arriverà a 426 TWh entro il 2030, quasi il doppio del dato del 2025. Il muro energetico sta tutto in un numero.

La generazione in loco è una risposta, e può andare storta. Ars Technica ha riferito il 24 settembre che il New Jersey ha multato per 1,1 milioni di dollari l'operatore di un data center previsto sulla costa orientale, per aver installato e messo in funzione generatori a gas senza permessi.

I dettagli sono precisi. DataOne aveva 62 generatori a gas sul sito. Le riprese termiche con droni ottenute da The Guardian e Floodlight News in agosto ne mostravano 45 in funzione, secondo Ars Technica. I generatori operavano a 1.982 kilowatt di capacità, molto sopra la soglia di 37 kilowatt oltre la quale il New Jersey richiede un permesso. Il Dipartimento per la Protezione Ambientale dello stato ha dichiarato che questi generatori emettono anidride carbonica, ossidi di azoto, monossido di carbonio e altri inquinanti da combustione.

A DataOne sono stati concessi 45 giorni per richiedere i permessi o cessare l'attività. Può però continuare a far funzionare i motori mentre li richiede. Un portavoce dell'azienda ha detto al New York Times che avrebbe richiesto permessi per le emissioni in aria per i generatori temporanei, ha contestato la multa e ha affermato che il sito sta passando a celle a combustibile a basse emissioni. I residenti citati dal Times non si sono detti soddisfatti: hanno chiesto cosa avessero respirato e perché l'applicazione delle norme abbia richiesto sei mesi.

Poi c'è l'altra direzione: spostare del tutto il calcolo fuori dalla rete. Il Project Suncatcher di Google è un tentativo di verificare se l'hardware per l'IA possa funzionare in orbita. Il suo primo satellite, chiamato MVP, dovrebbe essere lanciato il 1° ottobre a bordo di un Falcon 9 di SpaceX, ha riferito Ars Technica il 24 settembre. Il satellite è più o meno delle dimensioni di un frigorifero e porta quattro acceleratori TPU personalizzati di Google, alimentati da pannelli solari che forniscono circa un kilowatt.

Il raffreddamento è la parte difficile. Tom's Hardware ha riferito il 26 settembre che i chip funzioneranno solo per circa 15 minuti prima di doversi spegnere per permettere ai radiatori di smaltire il calore. Il progetto di Google usa un materiale di interfaccia termica che collega i chip a tubi di calore in alluminio e rame, che conducono il calore a un radiatore che lo irradia nello spazio. Le radiazioni sono un altro problema: possono alterare i bit, e la risposta attuale di Google è riavviare periodicamente i chip.

La scala è l'altra incognita. Un kilowatt basta per far funzionare un forno a microonde, non una sala di data center. James Manyika, vicepresidente senior della ricerca di Google, ha detto al New York Times che l'azienda non si aspetta nulla di operativamente utile nei prossimi anni, paragonando lo sforzo al lavoro di Google sulle auto senza conducente, testato circa 15 anni prima che qualcosa arrivasse sul mercato. Google prevede comunque un paio di satelliti nel 2027 e ha ipotizzato flotte di oltre 80.

Per chi gestisce oggi un data center a terra, la lezione pratica è meno esotica. La capacità della rete viene ampliata ai margini, non ricostruita da un giorno all'altro, e l'energia in loco comporta rischi legati ai permessi. Anche l'approvvigionamento rinnovabile ha i suoi limiti: Data Center Knowledge ha osservato che eolico e solare variano con il meteo e che lo stoccaggio è costoso, quindi la maggior parte dei siti ha ancora bisogno di energia convenzionale come riserva o integrazione. I getti di 15 minuti di Google in orbita sono un risultato di ricerca, non una tabella di marcia.