Supercapacitors: حل طاقة طاقة الذكاء الاصطناعي

في المملكة المتحدة ، تواجه مزود الكهرباء الشبكة الوطنية أ مشكلة في كل مرة يكون هناك مباراة كرة قدم عليها (أو أي حدث تلفزيوني آخر يتم عرضه على نطاق واسع لهذه المسألة): خلال الشوط الأول ، أو استراحة تجارية ، يذهب عدد كبير من المشاهدين لتشغيل غلايات الشاي الخاصة بهم. هذا النشاط المنسق البريطاني للغاية يلفت شبكة الطاقة ، مما تسبب في طفرات في بعض الأحيان الآلاف من ميجاوات.

في تدريب الذكاء الاصطناعي، يمكن أن تحدث ظاهرة مماثلة كل ثانية. نظرًا لأن التدريب يتم تنظيمه في وقت واحد بين آلاف آلاف وحدات معالجة الرسومات في مراكز البيانات الضخمة ، ومع كل جيل جديد من GPU يستهلك كمية متزايدة من الطاقة ، فإن كل خطوة من الحساب تتوافق مع ارتفاع طاقة هائل. الآن ، تخرج ثلاث شركات على الأقل من حل لتنعيم الحمل الذي تراوحته الشبكة – ضفاف مزدوجة المكثفات الضخمة ، المعروفة باسم Supercapacitors، إلى مراكز البيانات هذه.

يقول “عندما يكون لديك كل مجموعات GPU هذه ، وكلها مرتبطة معًا في نفس عبء العمل ، فسيتم تشغيلها وتتوقف في نفس الوقت. هذا تحول أساسي”. جوشوا بوجل، نائب الرئيس وكبير المهندس المعماري لمركز البيانات في مورد المعدات الكهربائية إيتون.

يمكن لهذه المسامير المنسقة أن تتجه إلى شبكة الطاقة ، وهناك القضية وعدت بالأسوأ بدلاً من الأفضل في المستقبل القريب. يقول Buzzell: “المشكلة التي نحاول حلها هي نماذج اللغة التي ربما تتراوح ما بين 10 إلى 20x ربما أكبر من 100x” من تلك الموجودة اليوم ، كما يقول Buzzell.

تستخدم أعباء العمل منظمة العفو الدولية في بعض الأحيان الطاقة في رشقات نارية قصيرة ، مما تسبب في رؤية شبكة الطاقة لرؤية حمولة متذبذبة بعنف (الأزرق). يمكن لبنوك المكثفات الفائقة تخزين الطاقة على النطاقات الزمنية القصيرة (الأرجواني) ، والتعويض عن رشقات القوة من الذكاء الاصطناعى وخلق طلب أكثر سلاسة على الشبكة (الأحمر). سيمنز الطاقة

يتمثل أحد الحلول في الاعتماد على إمدادات الطاقة والبطاريات الاحتياطية لشحن وتفريغ ، وتوفير الطاقة الإضافية بسرعة. ومع ذلك ، يشبه إلى حد كبير تدهور بطارية الهاتف بعد دورات إعادة شحن متعددة ، تتدهور بطاريات الليثيوم أيون بسرعة عند الشحن والتفريغ بهذا المعدل المرتفع.

حل آخر هو الحسابات الوهمية ، التي يتم تشغيلها بينما لا توجد طفرات ، لتنعيم الطلب. هذا يجعل الشبكة ترى حمولة متسقة ، لكنها تضيع أيضًا الطاقة التي تقوم بعمل غير ضروري.

تخرج العديد من الشركات بحل جديد باستخدام بنوك المكثفات الفائقة. تحتوي المكثفات الفائقة على لوحين متوازيين ، مثل المكثفات العادية. لكن لديهم أيضًا طبقة كهربائية بين اللوحات ، أقرب إلى البطارية. ومع ذلك ، بينما تقوم البطاريات بتخزين الطاقة كيميائيًا ، تخزن المكثفات الفائقة الطاقة إلكتروستًا ، دون الحاجة إلى حدوث تفاعل. يتيح لهم هذا الشحن والتفريغ بسرعة ، مما يوفر نسخة احتياطية من الطاقة على نطاق زمني قصير لا تتحلل بشكل كبير بمرور الوقت. سيمنز الطاقة هو بيع e-Statcom، بنك SuperCapacitor ليتم توصيله بالتوازي مع الحمل على مستوى مركز البيانات بأكمله. يمكنهم شحن وتفريغ النطاقات الزمنية ميلي ثانية ، ويمكنهم ركوب ما يصل إلى 75 ميجاوات لكل وحدة ، ووعد باستمرار ما بين 12 و 20 عامًا. تبحث الشركة حاليًا عن عملاء في مساحة مركز البيانات.

إيتون يبيع XLHV (من بين تكوينات أخرى) ، بنك SuperCapacitor بحجم وحدة واحدة من رف الخادم (156 ملليمتر بمقدار 485 ملم في عمق 605 مم). يمكن للوحدة الواحدة توفير ما يصل إلى 420 كيلووات من الطاقة ، ويمكن أن تستمر أيضًا حتى 20 عامًا. يتم نشر بعض هذه المنتجات بالفعل في مراكز البيانات.

و دلتا الإلكترونيات هو بيع رف السعة السلطة، بنك المكثفات ذات الحجم 1 وحدة من وحدات ليثيوم أيون قادرة على دعم حمولة 15 كيلووات لمدة تصل إلى 5 ثوان. يقول جاسون لي ، مدير المنتجات العالمية في Supercapacitors في Eaton: “المكثفات المختارة من Delta Electronics تم اختيارها في منتصف الطريق بين المكثفات الفائقة وبطاريات الليثيوم”.

هذه المنتجات وغيرها من هذه المنتجات يمكن أن تساعد في تهدئة تقلبات الحمل على الشبكة. يقول لي: “هذا جزء من أن يصبح مواطنًا جيدًا لشبكة”. “لذا ، بدلاً من رؤية كل هذا التقلب الذي يعود إلى الشبكة ، يمكننا أن نأخذ جميع النبضات والنقاط المنخفضة ونعيش فقط تلك التي توفرها المرافق أكثر أو أقل قوة متوسطة.”

يصبح هذا مهمًا بشكل خاص عند الانتقال إلى مصادر الطاقة المتجددة. إن تزويد الطاقة بالطاقة الشمسية وطاقة الرياح أكثر تباينًا من النفط والغاز ، اعتمادًا على الطقس وعوامل أخرى. هذا يعني أنه ليس من السهل دائمًا تكثيف إمدادات الطاقة لأعلى أو لأسفل استجابةً لحمل متفاوت. تسمح الأحمال المتوقعة بتخطيط وتوفير أفضل ، مما يجعل تنفيذ نوع من آلية التنعيم ذات أهمية خاصة.

ومع ذلك ، يلاحظ لي ، هذا ليس الدواء الشافي. المكثفات الفائقة “لديهم مكانة. لن يحلوا محل البطاريات في كل مكان. لكن هذه الأحداث قصيرة الأجل [like AI power bursts]، هذا تطبيق مثالي للمكثفات الفائقة. “