Microsoft probeert supergeleidende materialen op hoge temperatuur te gebruiken die stroom laten stromen zonder ‘nul verlies’ om een ​​diepgaande ‘herbedrading’ van datacenters en elektriciteitsnetwerken uit te voeren om het hoofd te bieden aan de duizelingwekkende vraag naar energie en ruimtedruk veroorzaakt door generatieve AI. Het bedrijf is van mening dat als dit type hoge-temperatuur-supergeleider (HTS) op de markt kan worden gebracht, dit een revolutie teweeg kan brengen in de manier waarop datacenters zelf en de daarmee verbonden energietransmissie-infrastructuur zijn ontworpen.

In de context van het feit dat generatieve AI het energieverbruik doet stijgen, hebben grote technologiebedrijven en datacentra op veel plaatsen in de wereld tegenstand ondervonden, waaronder overmatig energieverbruik, vertraagde toegang tot het elektriciteitsnet en de impact van de bouw van nieuwe datacentra op de levens van omringende bewoners. Microsoft merkte op dat supergeleidende kabels bij hoge temperaturen het potentieel hebben om de benodigde ruimte voor datacenters en de transmissiecorridors die deze van stroom voorzien aanzienlijk te comprimeren, waardoor de fysieke en ecologische impact op gemeenschappen wordt verzacht. Alistair Speirs, algemeen directeur van Microsoft voor wereldwijde infrastructuurmarketing, schreef in een blog die die dag werd gepubliceerd dat het bedrijf onderzoekt hoe deze technologie kan worden gebruikt om "de veerkracht van het netwerk te vergroten en de impact van datacenters op omliggende gemeenschappen te verminderen."

De huidige datacenters en traditionele energiesystemen zijn voornamelijk afhankelijk van koperdraden, die een relatief goede geleidbaarheidsefficiëntie hebben, maar koperdraden hebben nog steeds last van weerstand en energieverlies. Daarentegen kunnen supergeleidende kabels bij hoge temperaturen een stroomoverdracht met "nulweerstand" bereiken onder specifieke omstandigheden bij lage temperaturen, waardoor verliezen aanzienlijk worden verminderd. Tegelijkertijd zijn de benodigde kabeldoorsneden vanwege hun extreem sterke geleiding dunner en lichter. Dit materiaal is op grote schaal gebruikt in nucleaire magnetische resonantie (MRI) apparatuur en is begonnen met proeftoepassingen op kleine delen van elektriciteitsleidingen in grote steden zoals Parijs en Chicago.

HTS wordt echter nog steeds geconfronteerd met technische en kostenbarrières voor grootschalige promotie op het gebied van energie en datacenters. Allereerst moet het door vloeibare stikstof of andere middelen tot een extreem lage temperatuur worden gekoeld om de supergeleidende toestand te bereiken; ten tweede zijn veelgebruikte supergeleidende "strips" meestal gemaakt van zeldzame aardmetalen bariumkoperoxide. Hoewel de hoeveelheid van een enkele kabel niet groot is, is de relevante toeleveringsketen voor zeldzame aardmetalen sterk geconcentreerd in China, en zijn productiecapaciteit en kosten beide praktische beperkingen. Experts zeggen dat de grotere uitdaging is hoe de productiecapaciteit van deze supergeleidende strip snel kan worden uitgebreid, zodat deze qua prijs kan concurreren met koperdraad.

Om tegemoet te komen aan de vraag naar energie als gevolg van AI zijn technologiegiganten de afgelopen jaren ook belangrijke investeerders geworden in geavanceerde energietechnologieën zoals kernfusie, en kernfusie-apparaten zelf gebruiken een groot aantal HTS-materialen. Dit helpt op zijn beurt de toeleveringsketen van HTS uit te breiden, de kosten te verlagen en de voorwaarden te scheppen voor bredere toepassing. Husam Alissa, directeur systeemtechnologie bij Microsoft, zei dat "de spelregels zijn veranderd", omdat fusieonderzoek de diversificatie van het aanbod en de productie stimuleert, wat het bedrijf ertoe aanzet het potentieel van dergelijke materialen in datacenters opnieuw te beoordelen.

Alissa onthulde dat Microsoft twee belangrijke toepassingsscenario's van HTS waardeert: ten eerste gebruikt het binnen het datacenter dunnere en lichtere kabels om stroomruimten en racks te herschikken om het ruimtegebruik en de flexibiliteit te verbeteren; ten tweede bevordert het door samenwerking het gebruik van supergeleidende kabels in transmissielijnen over lange afstanden om het vermogen van grote datacentra om vanaf de bron op het elektriciteitsnet aan te sluiten te verbeteren. Gefinancierd door Microsoft voltooide het in Massachusetts gevestigde supergeleidende bedrijf VEIR vorig jaar een demonstratie die bewees dat HTS-kabels in een datacenteromgeving ongeveer 10 keer kleiner en lichter kunnen zijn dan traditionele oplossingen, terwijl ze hetzelfde vermogen leveren.

“Het datacenter van de toekomst zal supergeleidend zijn: meer vermogen, efficiënter en compacter.” Dit is het oordeel van Ziad Melhem, hoogleraar praktijk aan de afdeling natuurkunde van de Lancaster University en redactielid van de Superconducting Global Alliance. Hij onthulde ook dat hij ooit voor Oxford Instruments werkte, dat componenten levert voor het quantumcomputersysteem van Microsoft.

Naast datacenters is Microsoft ook bereid om samen te werken met energiebedrijven en deel te nemen aan de aanleg van langeafstandstransmissielijnen via HTS-technologie. De uitbreiding van transmissiekanalen is altijd een van de knelpunten geweest die upgrades van het elektriciteitsnet, de toegang tot datacenters en de ingebruikname van nieuwe energiebronnen in de weg staan. Het goedkeuringsproces in meerdere rechtsgebieden is langdurig en complex. Volgens schattingen van de blog van Microsoft hebben traditionele bovengrondse hoogspanningslijnen doorgaans een gangbreedte van ongeveer 70 meter nodig. Met het gebruik van supergeleidende kabels wordt verwacht dat de vereiste veilige afstand wordt teruggebracht tot ongeveer 2 meter, waardoor theoretisch de bouwtijd en grondkosten worden verminderd.

Dennis Whyte, hoogleraar nucleaire wetenschappen en techniek aan het MIT, is van mening dat de introductie van HTS in energietransmissie- en datacenters een “voor de hand liggende evolutie” is. Hoewel hij niet direct betrokken is bij het Microsoft-project, bevordert hij gezamenlijk de ontwikkeling van een fusieapparaat genaamd SPARC. Dit project wordt gezamenlijk gepromoot door MIT en Commonwealth Fusion Systems, dat investeringen heeft ontvangen uit het ‘Breakthrough Energy’-fonds van Bill Gates. Whyte wees erop dat de nieuwe vraag die wordt veroorzaakt door datacentertoepassingen op zijn beurt kernfusiebedrijven kan helpen HTS-materialen tegen lagere kosten te verkrijgen en de ontwikkeling van fusie-energietechnologie zelf kan bevorderen. "Dit vormt een complete cyclus."

Microsoft heeft eerder een stroomafnameovereenkomst getekend met een ander bedrijf dat een fusie-energiecentrale bouwt in de staat Washington, VS, en is van plan om in de toekomst rechtstreeks fusie-energie aan te kopen om datacenters van stroom te voorzien. In het AI-gestuurde energietransformatiespel worden supergeleidende kabels gezien als een belangrijk puzzelstukje om de fysieke ruimte te comprimeren, de efficiëntie te verbeteren en ‘plaats te maken’ voor nieuwe schone energiebronnen, en Microsoft hoopt het eerste bedrijf te zijn dat dit experimentele puzzelstukje in een echte infrastructuur kan gieten.