Klimaat & energie › Solid-state batterijen & energieopslag
Batterijtechniek moet stroomdips in AI-datacenters onder 1% houden
Techbedrijf DIMAAG-AI en batterijmaker Toshiba bouwen samen een opslagsysteem dat de grillige stroomvraag van AI-datacenters moet temperen. De combinatie van razendsnelle lithium-titanaatcellen en een nieuw energieplatform moet schommelingen in het elektriciteitsnet tot onder de 1 procent beperken.
AI-datacenters vreten stroom, maar niet gelijkmatig. Trainingsklussen voor kunstmatige intelligentie kunnen het stroomverbruik van een rekencentrum in enkele seconden laten pieken en weer laten inzakken. Dat is lastig voor het elektriciteitsnet, dat is gebouwd op geleidelijke schommelingen, niet op schokken. Het Amerikaanse bedrijf DIMAAG-AI en batterijgigant Toshiba presenteren nu een gezamenlijk systeem dat deze pieken moet opvangen voordat ze het net bereiken.
Batterijen die razendsnel kunnen laden
De kern van het systeem is Toshiba's SCiB-batterij, gebaseerd op lithiumtitanaat (LTO) in plaats van de gangbare grafietanode. Dat materiaal slaat minder energie per kilo op, maar verdraagt veel hogere laad- en ontlaadstromen zonder snel te verslijten. Toshiba verkocht sinds 2010 al meer dan 100 miljoen SCiB-cellen, vooral voor voertuigen en industriële toepassingen. Die jarenlange ervaring wordt nu ingezet voor datacenters.
DIMAAG-AI bouwt de cellen in tot zogeheten Zenius-modules, met een koelsysteem waarbij een vloeistof rechtstreeks langs de cellen stroomt. Die modules vormen samen het ZettaWatt-platform: een combinatie van batterijopslag, stroomomvormers en besturingssoftware, ondergebracht in vermogenselektronica, die modulair kan meegroeien met een datacentercampus. Het geheel is ontworpen om continu te kunnen laden en ontladen met een stroom van 10C. Dat betekent dat de batterij in theorie zijn volledige capaciteit in ongeveer zes minuten kan afgeven of opnemen, een tempo dat gewone lithium-ionbatterijen niet lang volhouden.
Meer dan alleen noodstroom
Traditioneel dienen batterijen in datacenters vooral als noodstroom bij een stroomstoring. Het nieuwe systeem moet daarnaast voortdurend kleine schommelingen opvangen die ontstaan doordat AI-chips soms vol aan het werk zijn en dan weer nauwelijks stroom trekken. Volgens de bedrijven kan het systeem deze cyclische schommelingen terugbrengen tot minder dan 1 procent zoals het elektriciteitsnet ze waarneemt. Daarnaast moet het platform datacenters helpen om kortstondige spanningsdips in het net te overleven zonder uit te vallen, een eis die de Amerikaanse netbeheerder ERCOT in Texas al stelt aan grootverbruikers.
Ian Wright, technisch directeur van DIMAAG en medeoprichter van Tesla, noemt energieopslag in AI-datacenters inmiddels een taak die verder gaat dan het overbruggen van stroomuitval. Het systeem moet volgens hem herhaaldelijk kunnen reageren op belastingswisselingen zonder zelf een zwakke schakel te worden. Toshiba benadrukt vooral de bewezen veiligheid en lange levensduur van zijn celtechniek, die al meer dan tien jaar in andere sectoren wordt toegepast.
De partners claimen een levensduur van meer dan tien jaar voor het complete systeem, dat vooral is bedoeld voor hyperscale-datacenters die AI-modellen trainen en draaien. De combinatie van hoge laadsnelheid, snelle respons en lange levensduur moet dit soort opslag onderscheiden van bestaande oplossingen. De techniek is aangekondigd, maar moet nog verder worden getest en gevalideerd voordat ze op grote schaal in datacenters wordt ingebouwd.
Achtergrond & begrippen
Wat betekent dit voor de toekomst? Naarmate AI-datacenters groter en grilliger in hun stroomverbruik worden, groeit de behoefte aan opslag die niet alleen back-up biedt maar ook razendsnel kan schakelen. Slaagt deze aanpak, dan kunnen datacenters minder extra netcapaciteit opeisen en blijven overbelaste stroomnetten toch stabiel. Dat kan de uitrol van nieuwe AI-infrastructuur versnellen zonder dat het elektriciteitsnet eronder kraakt.
- Lithium-titanaat (LTO)
- Een batterijmateriaal voor de anode dat minder energie per kilo opslaat dan gangbare grafietbatterijen, maar wel extreem snel kan laden en ontladen en lang meegaat.
- C-rate
- Een maat voor hoe snel een batterij kan laden of ontladen ten opzichte van zijn capaciteit; bij een 10C-snelheid is een volledige lading of ontlading in ongeveer zes minuten mogelijk.
- Immersiekoeling
- Een koeltechniek waarbij een vloeistof rechtstreeks langs of om elektronische onderdelen stroomt om warmte veel efficiënter af te voeren dan met lucht.
- Vermogenselektronica
- De schakelingen en omvormers die stroom omzetten en regelen tussen bijvoorbeeld het net, batterijen en apparatuur.
- Hyperscale-datacenter
- Een zeer groot datacenter, vaak van techreuzen, gebouwd om enorme hoeveelheden rekenkracht en opslag te leveren, bijvoorbeeld voor AI.
- Low-voltage ride-through
- Het vermogen van een systeem om tijdens een kortstondige spanningsdip in het elektriciteitsnet verbonden en operationeel te blijven in plaats van meteen af te schakelen.
Bronnen
Dit artikel is met behulp van AI geschreven op basis van bovenstaande bronnen en is geen letterlijke vertaling. Zo werkt onze redactie.
