Data center AI, dall’INFN e ASG Superconductors un cavo superconduttivo per trasportare più energia con meno perdite
La crescita dell’intelligenza artificiale (AI) sta trasformando i data center in infrastrutture sempre più energivore, imponendo nuove soluzioni per distribuire grandi quantità di elettricità in modo efficiente e sostenibile.
È in questo scenario che si inserisce SURE (SUperconducting – REliability & Efficiency), il nuovo progetto sviluppato dall’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) e da ASG Superconductors, con l’obiettivo di realizzare una linea elettrica superconduttiva basata sul diboruro di magnesio (MgB₂) destinata ad alimentare i data center di nuova generazione dedicati all’intelligenza artificiale e al calcolo ad alte prestazioni.
L’iniziativa, si legge in un comunicato congiunto, rappresenta un esempio concreto di trasferimento tecnologico dalla ricerca fondamentale all’industria. Il progetto è finanziato dal ministero dell’Università e della Ricerca (MUR) attraverso il Fondo Italiano per le Scienze Applicate (FISA) con 5,8 milioni di euro distribuiti su cinque anni e una conclusione prevista nel 2031.
Dai laboratori di fisica alle infrastrutture dell’AI
SURE nasce dall’accordo tra ASG Superconductors e l’INFN, coinvolgendo il Laboratorio Acceleratori e Superconduttività Applicata (LASA) di Milano, che coordina le attività, e i Laboratori Nazionali di Frascati (LNF).
Il progetto rappresenta l’evoluzione industriale delle competenze maturate con IRIS, iniziativa finanziata dal MUR attraverso il PNRR che sta sviluppando un prototipo di cavo superconduttivo da 1 gigawatt (GW) per il trasporto efficiente di grandi potenze elettriche.
L’obiettivo di SURE è però più specifico: dimostrare come questa tecnologia possa risolvere uno dei principali colli di bottiglia dei data center di nuova generazione, dove l’aumento della densità di calcolo richiesta dall’intelligenza artificiale comporta una crescita senza precedenti della domanda di energia elettrica.
Zoccoli (INFN): “Un esempio virtuoso di trasferimento tecnologico“
“SURE è un esempio virtuoso di trasferimento tecnologico dalla ricerca all’industria. Le tecnologie sviluppate dall’INFN per la fisica di frontiera trovano oggi una nuova applicazione in un settore strategico come quello dei data centre, il cui fabbisogno energetico è destinato a crescere con lo sviluppo dell’intelligenza artificiale e del calcolo ad alte prestazioni. Inoltre, possono essere impiegate anche in molti altri ambiti caratterizzati da elevati consumi energetici. Progetti come questo dimostrano come la ricerca possa contribuire a realizzare infrastrutture più efficienti e sostenibili, favorendo al tempo stesso l’innovazione e rafforzando la competitività del Paese”, ha dichiarato Antonio Zoccoli, presidente dell’INFN.
Per Davide Malacalza, presidente di ASG Superconductors, il valore del progetto risiede anche nella sua origine industriale italiana: “Investiamo da anni nello sviluppo della tecnologia dei cavi superconduttivi in diboruro di magnesio (MgB₂), una soluzione che consente di trasportare quantità significativamente maggiori di energia in spazi ridotti. Siamo orgogliosi che questa iniziativa, destinata a supportare l’evoluzione dei data centre, nasca in Italia e rappresenti un esempio virtuoso di collaborazione tra industria e ricerca, grazie alla partnership con l’INFN, per rispondere a una sfida strategica di rilevanza globale”.
“La tecnologia che stiamo sviluppando consente di trasportare grandi quantità di energia in modo efficiente e sostenibile, integrandosi naturalmente con sistemi di produzione da fonti rinnovabili. L’obiettivo è contribuire a rispondere alla crescente domanda energetica dei data centre di nuova generazione, riducendone l’impatto ambientale”, ha affermato Marco Statera, ricercatore del LASA-INFN e responsabile del progetto SURE.
Un cavo che riduce di molto le perdite di energia elettrica, il ruolo dei nuovi materiali
Il cuore del progetto è un cavo realizzato in diboruro di magnesio (MgB₂), materiale superconduttore scoperto nel 2001 e successivamente sviluppato da ASG Superconductors anche grazie alle competenze maturate nel programma HiLumi-LHC, dedicato al potenziamento del Large Hadron Collider del CERN.
La superconduttività consente il passaggio della corrente elettrica con una resistenza praticamente nulla, eliminando quindi le perdite dovute all’effetto Joule che caratterizzano i cavi tradizionali.
La differenza rispetto ai superconduttori utilizzati nei grandi acceleratori di particelle è altrettanto significativa. Se questi ultimi richiedono temperature prossime ai 2 kelvin, ottenute mediante elio liquido, il diboruro di magnesio opera a circa 20 kelvin (-253 °C). Questo permette di utilizzare sistemi criogenici a ciclo chiuso già diffusi in ambito industriale e, soprattutto, di ridurre i costi del raffreddamento di oltre dieci volte, rendendo la tecnologia concretamente utilizzabile nelle infrastrutture energetiche dei data center.
Più potenza nello stesso spazio
Uno degli aspetti più rilevanti riguarda la capacità di trasporto. Secondo ASG Superconductors, il nuovo cavo può trasportare fino a dieci volte più energia, a parità di dimensioni, rispetto alle tecnologie convenzionali.
Il prototipo di cavo di 50 metri previsto nell’ambito di SURE avrà caratteristiche ben definite:
- potenza: 0,6 MW;
- corrente nella parte superconduttiva: 1.500 A;
- tensione: 400 V.
Sarà installato presso il nuovo data center dei Laboratori Nazionali di Frascati dell’INFN, realizzato grazie ai finanziamenti del PNRR assegnati al Centro Nazionale di Ricerca in HPC, Big Data e Quantum Computing (ICSC).
Il sito pilota consentirà di verificare l’affidabilità della tecnologia in condizioni operative reali e di raccogliere dati utili per una futura diffusione su larga scala.
Una risposta alla crescita energetica dell’AI
L’espansione dell’intelligenza artificiale generativa sta modificando profondamente la progettazione dei data center. Server accelerati da GPU, sistemi di storage ad alte prestazioni e reti sempre più veloci richiedono quantità crescenti di energia, spesso concentrate in spazi limitati.
In questo contesto, la maggiore densità di potenza dei cavi superconduttivi consente di ridurre gli ingombri fino a un fattore dieci rispetto ai cavi tradizionali e alle busway normalmente impiegate nelle sale dati.
La linea progettata nell’ambito di SURE sarà inoltre dimensionata per offrire una capacità superiore rispetto alle esigenze iniziali del data center, così da poter sostenere futuri ampliamenti senza dover ricostruire l’intera infrastruttura elettrica.
Una caratteristica che potrebbe ridurre significativamente gli investimenti necessari per gli aggiornamenti infrastrutturali, oggi frequentemente richiesti dall’aumento della capacità di calcolo.
Benefici ambientali e sostenibilità: il diboruro di magnesio è prodotto interamente in Italia e non richiede l’impiego di terre rare
Oltre all’efficienza energetica, il progetto punta anche sulla sostenibilità ambientale. L’assenza di perdite elettriche lungo il cavo riduce gli sprechi energetici, mentre la maggiore compattezza delle linee permette di diminuire gli spazi necessari per la distribuzione elettrica.
La tecnologia sviluppata da ASG presenta inoltre un’altra caratteristica strategica: il diboruro di magnesio è prodotto interamente in Italia, non richiede l’impiego di terre rare ed è basato su una filiera corta, elementi che contribuiscono a rafforzarne la sostenibilità industriale e la sicurezza degli approvvigionamenti.
Secondo i promotori, la maggiore densità di potenza apre anche nuove possibilità per realizzare o espandere data center in aree urbane dove gli spazi disponibili o i vincoli infrastrutturali rendono difficoltoso l’impiego delle tecnologie tradizionali.
Oltre all’applicazione nei data center, SURE punta a raccogliere dati fondamentali sull’affidabilità delle linee superconduttive collegate alla rete elettrica, aprendo la strada a possibili applicazioni in tutti quei settori caratterizzati da elevati consumi energetici.
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Flavio Fabbri
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