I ricercatori dell’Università della California – San Diego stanno proponendo l’idea di “batterie informative” che immagazzinano l’energia rinnovabile in eccesso come calcoli per affrontare l’intermittenza delle fonti di energia eolica e solare riducendo al contempo i costi elevati associati alle batterie agli ioni di litio e al pompaggio idroelettrico.
In un articolo pubblicato su ACM Energy Informatics Review, i ricercatori spiegano che la questione dell’intermittenza è così mal gestita che in molti luoghi l’energia rinnovabile viene scaricata durante i periodi di produzione in eccesso, mentre altre volte le centrali elettriche bruciano combustibili fossili per soddisfare la rete carenze.
“Per come stanno andando le cose, in cinque anni, la quantità di energia rinnovabile sprecata in California ogni anno sarà equivalente alla quantità di energia che Los Angeles utilizza ogni anno“, ha detto in una dichiarazione ai media Barath Raghavan, coautore dello studio .
Secondo Raghavan, questo stato di cose significa che le batterie di informazioni potrebbero avere un ruolo da svolgere nel futuro più verde dei paesi.
Come funzionano
Il principio fondamentale alla base di questi dispositivi è che quando l’energia rinnovabile è disponibile in eccesso, viene utilizzata per eseguire calcoli in modo speculativo in data center di grandi dimensioni e ad alta intensità energetica. Secondo l’Office of Energy Efficiency and Renewable Energy, questi data center, da Google e Facebook al rendering di film di Hollywood, consumano da 10 a 50 volte l’energia di un tipico edificio commerciale. I risultati calcolati memorizzati possono quindi essere utilizzati in seguito quando l’energia verde è meno abbondante.
“Abbiamo avuto l’osservazione che se siamo in grado di prevedere possibili calcoli che potrebbero verificarsi in futuro, possiamo eseguire quei calcoli ora, mentre c’è energia disponibile, e memorizzare i risultati, che ora hanno incarnato l’energia“, ha detto Raghavan.
Ad esempio, lo scienziato ha affermato che ogni giorno i data center di YouTube transcodificano oltre 700.000 ore di video a risoluzioni diverse. Molti di questi calcoli sono prevedibili e possono essere eseguiti in un momento in cui c’è un eccesso di energia verde. A questo punto, i dati vengono archiviati su server per un uso successivo, quando c’è meno energia rinnovabile disponibile sulla rete, spostando essenzialmente il consumo di elettricità da un periodo all’altro.
In senso scientifico, Raghavan ha spiegato che le batterie sono depositi di energia potenziale per svolgere un lavoro utile, elettrico o altro. La maggior parte dell’accumulo di energia nelle batterie converte un tipo di energia in un altro tipo di energia potenziale, ad esempio elettrica in gravitazionale. In questo caso, le informazioni forniscono energia allo stesso modo di una batteria perché l’energia elettrica viene trasformata in quella che potrebbe essere definita “energia potenziale informativa“.
Un sistema flessibile
Oltre a sfruttare la prevedibilità delle attività, il sistema è anche flessibile: i calcoli completati in anticipo non devono necessariamente corrispondere esattamente ai calcoli completati in un secondo momento.
“Supportiamo il pre-calcolo di molti frammenti di calcolo e poi in seguito possiamo raccogliere e scegliere piccoli pezzi di calcolo fatti in precedenza, come i pezzi di un puzzle, e assemblarli insieme per calcolare rapidamente un compito computazionale completamente nuovo“, ha affermato il ricercatore.
Per alcuni tipi di carichi di lavoro, il sistema di batterie informatiche dovrebbe offrire una migliore efficienza rispetto alle batterie agli ioni di litio. L’efficienza specifica dipende da molteplici fattori, come i tipi di calcolo condotti e la prevedibilità della potenza. Ma a differenza delle batterie agli ioni di litio, la memorizzazione dei dati è conveniente in termini sia di denaro che di energia.
Sebbene l’idea in sé sia relativamente semplice, i suoi sostenitori hanno affermato che la sfida è determinare quale calcolo eseguire, dove e quando e come questi calcoli dovrebbero essere eseguiti per recuperare in modo efficiente i risultati in un secondo momento.
Raghavan e la coautrice Jennifer Switzer affrontano queste sfide fornendo una progettazione e un’implementazione “proof of concept” del sistema a zero emissioni di carbonio che include reti neurali ricorrenti per prevedere la futura disponibilità di energia rinnovabile e le attività imminenti nei data center.
Include anche una cache in cui sono archiviate le funzioni e un compilatore modificato per modificare automaticamente il codice per archiviare e recuperare i risultati. L’infrastruttura sarebbe distribuita geograficamente, comprendendo molti piccoli data center distribuiti, ciascuno situato in una regione del paese in cui è noto che la produzione eolica o solare è elevata.
“Con questo sistema, le aziende utilizzerebbe l’energia che sarebbe stata scaricata e tutti gli altri ne trarrebbero vantaggio perché l’operatore di rete non deve far girare l’energia a gas naturale nelle ore serali per compensare la domanda“, ha affermato Raghavan.
References:
- https://viterbischool.usc.edu/news/2022/01/a-new-way-to-store-sustainable-energy-information-batteries/
- https://www.sciencedaily.com/releases/2022/02/220201115247.htm
