Az egyre több energiát fogyasztó AI adatközpontok működésének egyik legnagyobb kihívása a hőkezelés. Ahogy a vállalatok egyre nagyobb teljesítményű rendszereket zsúfolnak össze, a termelődő hő mennyisége is drasztikusan nő, amit a hagyományos léghűtés már nem képes hatékonyan elvezetni. Emiatt egyre több helyen térnek át folyadékhűtésre, amely közvetlenül a komponensek közelében vezeti el a hőt meleg víz formájában. Ez a víz azonban jellemzően külső rendszerekben kerül lehűtésre, így az értékes energia végül elvész.
Erre a problémára kínál új szemléletű megoldást Michael Abdelmaseh mérnök, a PyroDelta Energy alapítója, aki azt kutatja, miként lehetne a keletkező hő egy részét visszanyerni. A termoelektromos hatás segítségével bizonyos anyagok képesek a hőenergia és az elektromosság egymásba alakítására, így a felesleges hő akár hasznos energiává is válhatna. Bár ez az elv régóta ismert, az eddigi termoelektromos generátorok törékenyek, kevéssé hatékonyak és nehezen integrálhatók modern rendszerekbe.
Abdelmaseh célja olyan tartós, formálható és sokoldalú megoldások megalkotása, amelyek illeszkednek a folyadékhűtéses rendszerekhez, valamint járművek és drónok energia-visszanyerő technológiájaként is működhetnek. A PyroDelta a Vancouverben működő First Tellurium leányvállalataként dolgozik azon, hogy a hő újrahasznosítása valós, ipari méretű technológiává váljon.
Új módszer a kristályok pontos formálására
A kereskedelmi célú termoelektromos szerkezetek egyik fő alapanyaga a bizmut-tellurid, amelyet nagy kristálytömbökben növesztenek, majd kisebb darabokra szeletelnek. Ez a folyamat azonban sok hulladékkal jár, a levágott részek pedig jelentős költséget jelentenek. Ráadásul a kristályok alakja korlátozott, és a megmunkálásuk során könnyen megrepedhetnek, ami csökkenti a kész eszközök megbízhatóságát.
Abdelmaseh egy teljesen új technológiát dolgozott ki, amely a kapilláris hatást használja ki az anyag formálásához. Ahelyett, hogy először nagy kristályokat növesztenének, majd darabolnák azokat, a PyroDelta közvetlenül különböző formájú öntőformákba irányítja a megolvadt félvezető anyagot. Így a kristály pontosan abban a formában és méretben nő meg, amelyre a végső eszközben szükség lesz.
Ezzel a módszerrel nemcsak a hulladékmennyiség csökkenthető akár 60–80 százalékkal, hanem bonyolultabb formák is létrehozhatók, például ívelt vagy gyűrű alakú elemek, amelyek csövek köré illeszthetők egy hűtőrendszerben. A kristályok szilárdsága is javul, mivel nem metszik vagy vágják őket, így a kész termoelektromos egységek tartósabbak és megbízhatóbbak.
Energia-visszanyerés adatközpontokban és járművekben
A vállalat már elkészítette első működő prototípusát, amelyet kifejezetten AI adatközpontokban való felhasználásra terveztek. Bár a rendszer még nem képes jelentős mennyiségű áramot előállítani, elegendő energiát tud szolgáltatni ahhoz, hogy érzékelőket, kamerákat vagy egyéb kisebb fogyasztókat működtessen. Ez lehetővé teszi, hogy a hűtés során kárba vesző hő egy része hasznos funkciókat lásson el a központban.
A PyroDelta egy autóradiátorba épített termoelektromos generátoron is dolgozik, amely a belső égésű motorok működése során keletkező hőt hasznosítja újra. A begyűjtött energia a gépjármű elektromos rendszereit láthatja el, és akár 5 százalékkal is javíthatja a motor hatékonyságát. Ez különösen fontos lehet a jövőben, amikor minden watt energia számít.
A cég a DARPA Lift Challenge versenyben is indul, ahol olyan drónok fejlesztése a cél, amelyek saját súlyuk kétszeresét képesek felemelni. Abdelmaseh csapata azt ígéri, hogy a termoelektromos energia-visszanyerés könnyebb és erősebb drónok megalkotását teszi lehetővé, mivel a repülés közben keletkező hőből plusz energiát nyerhetnek ki.
© Michael Abdelmaseh
Forrás: Spectrum.ieee.org ↗̱
