la svolta “sotto zero in 30 secondi”

Una nuova tecnica di cooling promette di portare un fluido sotto zero in meno di 30 secondi, con un approccio diverso dai frigoriferi a compressore.  

Cosa significa per i data center energivori: efficienza, costi, emissioni e gli ostacoli concreti tra corrosione, stress e manutenzione.  

E mentre Elon Musk lancia l’idea dei data center AI in orbita, scopriamo perché il raffreddamento nello spazio non è affatto “automatico”. Ne parliamo con il giornalista Antonino Caffo, esperto di AI.

È stato pubblicato su Nature, autorevole rivista scientifica, un saggio che parla di una tecnica che porta un liquido sottozero in meno di trenta secondi: detto in parole semplici, che cosa succede dentro il fluido e perché è diverso dai frigoriferi “a compressore” che conosciamo tutti?

La tecnica descritta su Nature si basa su principi fisici diversi dal ciclo di compressione del vapore che alimenta i nostri elettrodomestici. Mentre i frigoriferi comuni utilizzano un compressore per far circolare un refrigerante che assorbe calore evaporando e lo rilascia condensando, questo nuovo approccio sfrutta transizioni di fase ultra-rapide o effetti calorici indotti. All’interno del fluido, l’applicazione di uno stimolo esterno (come un campo elettrico, magnetico o una variazione di pressione) riallinea istantaneamente la struttura molecolare, provocando un crollo della temperatura quasi immediato invece di affidarsi al lento scambio termico meccanico.

Se domani volessimo usarla in un grande impianto tecnologico: quanto è facile da “scalare”? 

La scalabilità rappresenta la sfida principale per questa tecnologia. Sebbene il passaggio da un esperimento di laboratorio a un impianto pilota sia fattibile, la complessità cresce esponenzialmente quando si cerca di mantenere la precisione della stimolazione molecolare su volumi industriali. Per “scalare” efficacemente, sarebbe necessario progettare scambiatori di calore con architetture modulari che permettano al fluido di ricevere lo stimolo in modo uniforme, evitando zone morte che ridurrebbero l’efficienza complessiva del sistema.

Cioè, funziona solo in condizioni controllate o può reggere turni continui, grandi volumi e carichi variabili come quelli di un data center?

Al momento, i prototipi eccellono in condizioni controllate, ma l’adattabilità a carichi variabili è teoricamente superiore ai sistemi a compressione. Un compressore tradizionale ha tempi di avvio e inerzie termiche che mal si conciliano con i picchi improvvisi di calore generati dai processori moderni. Questa nuova tecnica, essendo quasi istantanea, potrebbe rispondere in tempo reale alla domanda di raffreddamento di un data center, sebbene l’affidabilità su turni continui richieda ancora test rigorosi sulla fatica dei materiali sottoposti a cicli termici così violenti.

Con una soluzione così, cosa cambierebbe davvero: meno sprechi, bollette più basse per i servizi digitali, meno emissioni? E quali risultati realistici ci si può aspettare?

L’impatto sarebbe sistemico. Riducendo drasticamente l’energia necessaria per la gestione termica, che oggi occupa una fetta enorme del consumo dei data center, i costi operativi dei servizi cloud e dell’IA potrebbero scendere sensibilmente. Oltre al risparmio economico, il vantaggio ambientale sarebbe doppio: meno elettricità consumata e la potenziale eliminazione dei gas refrigeranti tradizionali, molti dei quali hanno un potenziale di riscaldamento globale migliaia di volte superiore alla CO2. 

Realisticamente, non vedremo questa tecnologia sostituire i condizionatori domestici nel breve termine. Tuttavia, è lecito attendersi l’implementazione di sistemi ibridi in settori ad alta intensità, come il raffreddamento dei supercomputer o il settore farmaceutico. Ci si aspetta una riduzione del consumo energetico dedicato al cooling tra il venti e il trenta per cento, rendendo le infrastrutture digitali molto più sostenibili rispetto agli standard attuali.

Parliamo anche dei rischi: pressione, cicli rapidi, sali in soluzione. Quali sono i principali ostacoli pratici (corrosione, sicurezza, manutenzione, affidabilità nel tempo) e quali sarebbero le contromisure più concrete?

L’uso di sali o additivi per modificare le proprietà termiche del fluido introduce rischi di cristallizzazione e intasamento. Inoltre, la velocità dei cicli di raffreddamento impone uno stress meccanico notevole sui componenti dell’impianto. Se la tecnica prevede picchi di pressione per indurre il cambiamento di stato, le tubature e le valvole devono essere progettate per resistere a una fatica strutturale molto superiore a quella dei sistemi statici o a bassa pressione.

La corrosione è il nemico numero uno, specialmente se vengono impiegate soluzioni saline aggressive. Le contromisure includono l’utilizzo di leghe metalliche avanzate o rivestimenti polimerici nanotecnologici per proteggere le superfici interne. Per quanto riguarda la manutenzione, la chiave sarà l’integrazione di sensori IoT capaci di prevedere il degrado del fluido o dei materiali, permettendo interventi preventivi prima che un guasto meccanico comprometta l’intero sistema.

La Reuters lancia la notizia che Space X e xAI di Elon Musk valutano una mossa che rilancia l’idea dei data center in orbita: per un profano, è un progetto credibile o più uno slogan? E davvero nello spazio il tema del raffreddamento diventa “più semplice”?

Il progetto è audace ma poggia su basi concrete fornite dalla riduzione dei costi di lancio garantita da Starship. Non è solo uno slogan: posizionare i server in orbita risponde alla necessità di trovare spazio e risorse energetiche fuori da un pianeta sempre più congestionato. Tuttavia, per un profano, resta difficile immaginare la gestione della latenza e della manutenzione hardware a migliaia di chilometri di altezza, rendendo il progetto credibile solo per carichi di lavoro specifici che non richiedono un’interazione umana istantanea.

In realtà, raffreddare nello spazio è paradossalmente più complesso che sulla Terra. Nonostante il vuoto sia “freddo”, manca l’aria per la convezione. Sulla Terra, una ventola muove l’aria e porta via il calore; nello Spazio, l’unico modo per dissipare energia termica è attraverso l’irraggiamento, che richiede radiatori di enormi dimensioni. Il vantaggio è l’assenza di influenze atmosferiche e la possibilità di orientare i sistemi verso il buio profondo, ma la gestione termica resta una delle sfide ingegneristiche più ardue del volo spaziale.

Guardando la corsa all’AI: tra modelli come ChatGpt e Grok, i giganti dell’infrastruttura come OpenAI, Google e Meta, la partita si giocherà di più su chip sempre più potenti o su raffreddamento e energia? E chi rischia di restare indietro se non innova su questi fronti?

La partita si sta spostando decisamente sull’infrastruttura: chi riuscirà a gestire l’energia e il raffreddamento in modo più efficiente potrà far girare modelli più grandi a costi inferiori. In questo scenario, l’innovazione termica è diventata importante quanto il design dei transistor; senza un raffreddamento adeguato, anche il chip più potente del mondo deve essere “rallentato” per evitare la fusione.

Rischiano di restare indietro le aziende che puntano esclusivamente sullo sviluppo del software ignorando l’efficienza hardware e infrastrutturale. I giganti che possiedono i propri data center e investono in soluzioni termiche proprietarie avranno un vantaggio competitivo incolmabile. Al contrario, le realtà che dipendono interamente da fornitori terzi senza ottimizzare il consumo energetico vedranno i loro margini erosi dai costi operativi crescenti, diventando meno agili nella corsa globale all’intelligenza artificiale.