A Microsoft está tentando usar materiais supercondutores de alta temperatura que permitem que a corrente flua com “perda zero” para conduzir uma “religação” profunda de data centers e redes de energia para lidar com a impressionante demanda de energia e pressão de espaço provocada pela IA generativa. A empresa acredita que se este tipo de supercondutor de alta temperatura (HTS) puder ser comercializado, poderá revolucionar a forma como os próprios data centers e a infraestrutura de transmissão de energia a eles conectada são projetados.

No contexto da IA ​​generativa que aumenta o consumo de energia, as grandes empresas tecnológicas e os centros de dados têm encontrado oposição em muitos locais do mundo, incluindo o consumo excessivo de energia, o atraso no acesso à rede eléctrica e o impacto da construção de novos centros de dados na vida dos residentes circundantes. A Microsoft observou que os cabos supercondutores de alta temperatura têm o potencial de comprimir significativamente o espaço necessário para os centros de dados e os corredores de transmissão que os alimentam, mitigando assim o impacto físico e ambiental nas comunidades. Alistair Speirs, gerente geral de marketing de infraestrutura global da Microsoft, escreveu em um blog publicado naquele dia que a empresa está explorando como usar essa tecnologia para “aumentar a resiliência da rede e reduzir o impacto dos data centers nas comunidades vizinhas”.

Os data centers atuais e os sistemas de energia tradicionais dependem principalmente de fios de cobre, que têm uma eficiência de condutividade relativamente boa, mas os fios de cobre ainda sofrem resistência e perda de energia. Em contraste, cabos supercondutores de alta temperatura podem alcançar transmissão de corrente com "resistência zero" sob condições específicas de baixa temperatura, reduzindo significativamente as perdas. Ao mesmo tempo, devido à sua condutividade extremamente forte, as secções transversais dos cabos necessárias são mais finas e leves. Este material tem sido amplamente utilizado em equipamentos de ressonância magnética nuclear (MRI) e iniciou aplicações piloto em pequenos trechos de linhas de energia em grandes cidades como Paris e Chicago.

No entanto, o HTS ainda enfrenta barreiras técnicas e de custos à promoção em grande escala nos domínios da energia e dos centros de dados. Em primeiro lugar, necessita de ser arrefecido a uma temperatura extremamente baixa por azoto líquido ou outros meios para atingir o estado supercondutor; em segundo lugar, as "tiras" supercondutoras comumente usadas são feitas principalmente de óxido de cobre e bário de terras raras. Embora a quantidade de um único cabo não seja grande, a cadeia de abastecimento de terras raras relevante está altamente concentrada na China, e a capacidade de produção e o custo são restrições práticas. Especialistas dizem que o maior desafio é como expandir rapidamente a capacidade de fabricação dessa tira supercondutora para que ela possa competir com o fio de cobre em termos de preço.

Nos últimos anos, a fim de satisfazer a procura de energia trazida pela IA, os gigantes tecnológicos também se tornaram importantes investidores em tecnologias energéticas de ponta, como a fusão nuclear, e os próprios dispositivos de fusão nuclear estão a utilizar um grande número de materiais HTS. Isto, por sua vez, ajuda a expandir a cadeia de abastecimento do HTS, reduz custos e cria condições para uma aplicação mais ampla. Husam Alissa, diretor de tecnologia de sistemas da Microsoft, disse que “as regras do jogo mudaram” à medida que a pesquisa de fusão impulsiona a diversificação do fornecimento e da fabricação, levando a empresa a reavaliar o potencial de tais materiais em data centers.

Alissa revelou que a Microsoft valoriza dois cenários principais de aplicação do HTS: primeiro, dentro do data center, ele usa cabos mais finos e leves para reorganizar salas de energia e racks para melhorar a utilização e flexibilidade do espaço; em segundo lugar, através da cooperação, promove a utilização de cabos supercondutores em linhas de transmissão de longa distância para melhorar a capacidade dos grandes centros de dados de se ligarem à rede eléctrica a partir da fonte. Financiada pela Microsoft, a VEIR, empresa de supercondutores com sede em Massachusetts, concluiu uma demonstração no ano passado que provou que, em um ambiente de data center, os cabos HTS podem ser cerca de 10 vezes menores e mais leves do que as soluções tradicionais, ao mesmo tempo que fornecem a mesma energia.

“O data center do futuro será supercondutor: maior potência, mais eficiente e mais compacto.” Esta é a opinião de Ziad Melhem, professor de prática no Departamento de Física da Lancaster University e membro do conselho editorial da Superconducting Global Alliance. Ele também revelou que já trabalhou para a Oxford Instruments, que fornece componentes para o sistema de computação quântica da Microsoft.

Além dos data centers, a Microsoft também está disposta a cooperar com empresas de energia e participar na construção de linhas de transmissão de longa distância através da tecnologia HTS. A expansão dos canais de transmissão sempre foi um dos gargalos que restringe as atualizações da rede elétrica, o acesso aos data centers e o comissionamento de novas fontes de energia. O processo de aprovação em múltiplas jurisdições é demorado e complexo. De acordo com estimativas do blog da Microsoft, as linhas aéreas tradicionais de alta tensão geralmente exigem uma largura de corredor de cerca de 70 metros. Com a utilização de cabos supercondutores, espera-se que a distância de segurança necessária seja reduzida para cerca de 2 metros, reduzindo assim, teoricamente, o período de construção e os custos do terreno.

Dennis Whyte, professor de ciência e engenharia nuclear no MIT, acredita que a introdução do HTS na transmissão de energia e nos data centers é uma “evolução óbvia”. Embora não esteja diretamente envolvido no projeto da Microsoft, ele está promovendo conjuntamente o desenvolvimento de um dispositivo de fusão denominado SPARC. Este projeto é promovido conjuntamente pelo MIT e pela Commonwealth Fusion Systems, que recebeu investimento do fundo "Breakthrough Energy" de Bill Gates. Whyte destacou que a nova demanda trazida pelas aplicações de data center pode, por sua vez, ajudar as empresas de fusão nuclear a obter materiais HTS a um custo mais baixo e promover o desenvolvimento da própria tecnologia de energia de fusão. "Isso forma um ciclo completo."

A Microsoft já assinou um acordo de compra de energia com outra empresa que está construindo uma estação de energia de fusão no estado de Washington, EUA, e planeja comprar diretamente energia de fusão para alimentar data centers no futuro. No jogo de transformação de energia impulsionado pela IA, os cabos supercondutores estão sendo vistos como uma peça-chave do quebra-cabeça para comprimir o espaço físico, melhorar a eficiência e "abrir caminho" para novas fontes de energia limpa, e a Microsoft espera ser a primeira empresa a juntar esta peça experimental do quebra-cabeça em infraestrutura real.