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Il CO2 supercritico è la scommessa tecnologica su cui una giovane azienda americana punta per rendere meno sprecone le turbine a gas che oggi tengono accesi i data center dell’intelligenza artificiale. American Supercritical si è presentata pubblicamente mercoledì annunciando un finanziamento da circa 7 milioni di euro, con un obiettivo dichiarato piuttosto concreto: aggiornare quelle turbine inefficienti che molti centri di calcolo usano per procurarsi elettricità, sostituendole con unità capaci di produrre più energia senza aumentare le emissioni. Resta il fatto che le turbine a gas continueranno comunque a inquinare, ma il salto di rendimento non è banale.
“Vogliamo partire dalle turbine a gas, ma col tempo allargare il campo oltre questo”, spiega il cofondatore Simon Shuham.
American Supercritical: il problema si chiama efficienza
Negli Stati Uniti le grandi centrali a gas lavorano quasi sempre a ciclo combinato. Prima le turbine generano elettricità bruciando aria compressa e gas naturale, poi un secondo motore sfrutta i gas di scarico caldi per produrre vapore e quindi altra energia. I data center americani, per ragioni varie, hanno però scelto in larga parte turbine a ciclo semplice, tagliando fuori la parte a vapore.
La differenza si vede nei numeri. Solo il 35% circa dell’energia delle turbine a ciclo semplice diventa elettricità, il resto se ne va sotto forma di gas di scarico. Nelle centrali a ciclo combinato si arriva al 60 o 65%. E quei gas contengono anche gas serra, il che rende le installazioni a ciclo semplice una scelta decisamente peggiore dal punto di vista ambientale.
Messe insieme dimensioni e scarso rendimento, il conto climatico diventa pesante. Una enorme centrale per data center in Texas, che Amazon sta costruendo proprio con turbine a ciclo semplice, ha il permesso di emettere oltre 33 milioni di tonnellate di gas serra all’anno, più di quanto emettano alcuni paesi di piccole dimensioni.
Che cosa succede quando l’anidride carbonica diventa supercritica
Secondo i fondatori di American Supercritical, proprio queste turbine piccole e poco efficienti sarebbero il terreno ideale per la tecnologia a CO2 supercritico. L’anidride carbonica entra in questo stato quando viene messa sotto pressione e mantenuta a una certa temperatura: assume la densità di un liquido ma continua a comportarsi come un gas, e quindi trasferisce energia in modo più efficiente dentro apparecchiature molto più compatte.
L’idea è agganciare le unità alle piccole turbine a gas. Le turbine continuerebbero a bruciare gas, ma il modulo a CO2 recupererebbe il calore di scarico per produrre elettricità aggiuntiva. Niente acqua da far bollire, niente vapore: il calore passa direttamente attraverso l’anidride carbonica pressurizzata. “In pratica stiamo costruendo centrali a ciclo combinato in miniatura”, dice Shuham.
C’è poi il capitolo acqua, tema sensibilissimo per i data center. Il sistema lavora a circuito chiuso, quindi la CO2 non va ricaricata. Il cofondatore Matthew Carlson, che ha studiato questa tecnologia per oltre dieci anni, la paragona ai sistemi di refrigerazione che fanno circolare anidride carbonica per raffreddare.
Cinquant’anni di studi e un mercato che si apre
La prima unità in vendita sarà da 10 megawatt, piccola per gli standard delle centrali a gas. Secondo i calcoli dell’azienda, l’aggiunta di moduli a CO2 supercritico può aumentare l’efficienza delle turbine fino al 50% senza far salire emissioni né consumo idrico. Ammodernare tutte le turbine del paese non azzererebbe però le emissioni: produrre e bruciare gas naturale scalda il pianeta comunque, e i data center restano una fonte nuova e molto grossa di inquinamento.
La teoria circola nei laboratori nazionali statunitensi da più di 50 anni. Negli ultimi vent’anni si è passati alla sperimentazione pratica grazie a scambiatori di calore più compatti ed economici, come ricorda Doug Hofer, consulente dell’azienda e per due decenni ingegnere delle turbine in GE. Subith Vasu, docente di ingegneria alla University of Central Florida, avverte che i concorrenti non mancano e che gli ostacoli restano: filiera, componenti, costi. “Il costo è stato un grande problema”, dice.
Hofer aggiunge che i grandi gruppi sono soddisfatti delle centrali tradizionali e i costruttori di turbine non hanno interesse a finanziare potenziali rivali. “È il dilemma dell’innovatore, no?”
I circa 6.500 miliardi di euro di investimenti previsti nei data center a livello mondiale entro il 2030 hanno però aperto un mercato del tutto nuovo. “C’è una disponibilità a pagare incredibile, ma hanno problemi di approvvigionamento”, osserva Shuham.
All’inizio di quest’anno la Cina ha annunciato l’avvio della prima centrale geotermica al mondo che usa CO2 supercritico. Carlson racconta di aver lavorato su applicazioni nel nucleare, nel geotermico e nel solare, e insieme a Shuham sostiene che le unità potrebbero essere adattate ai piccoli reattori modulari. L’azienda dice di aver già firmato un accordo preliminare con una società, senza rivelarne il nome. “Ci serve solo scaldare qualcosa, e poi possiamo trasformarlo in elettricità”, chiude Carlson.
Fonte: TecnoAndroid
