Alimentare un data center dedicato all’AI significa portare in sala dati potenze crescenti attraverso infrastrutture elettriche che dissipano una parte dell’energia trasportata e occupano spazio. È su questo doppio vincolo che opera Sure, il progetto avviato dall’ Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Infn) e da Asg Superconductors per realizzare una linea elettrica superconduttiva in diboruro di magnesio destinata alle infrastrutture di calcolo di nuova generazione. L’acronimo Sure sta per SUperconducting – REliability & Efficiency e sintetizza i due parametri che il progetto intende dimostrare: affidabilità in esercizio continuativo ed efficienza di trasporto.
L’iniziativa nasce da un accordo fra l’azienda genovese e l’Infn, che vi partecipa con il Laboratorio Acceleratori e Superconduttività Applicata (Lasa) di Milano, cui spetta la guida del progetto, e con i Laboratori Nazionali di Frascati (Lnf). Il finanziamento arriva dal ministero dell’Università e della Ricerca attraverso il Fondo Italiano per le Scienze Applicate: 5,8 milioni di euro distribuiti su cinque anni, con conclusione prevista nel 2031.
Sure non parte da zero. Il progetto raccoglie i risultati di Iris (Innovative Research Infrastructure on applied Superconductivity), l’infrastruttura di ricerca finanziata dal Mur con fondi Pnrr che sta portando alla realizzazione di un prototipo di cavo superconduttivo da 1 GW per il trasporto di grandi potenze elettriche. Il passaggio da Iris a Sure segna quindi il cambio di scala e di finalità: dalla dimostrazione di una tecnologia per il trasporto sulle lunghe distanze alla sua applicazione dentro il perimetro di un singolo impianto di calcolo.
Il ruolo di Infn e Asg
La divisione dei compiti è netta. Asg Superconductors si occupa, con il personale tecnico e di ricerca dell’Infn, della progettazione, della produzione e dell’installazione del cavo prototipo.
Lasa organizza il progetto, supervisiona le scelte tecniche e misura in laboratorio le proprietà del conduttore; i Laboratori Nazionali di Frascati curano l’integrazione della linea, verificandone la compatibilità con le altre attività scientifiche del sito, e ne seguono l’esercizio per ricavare dati sull’affidabilità di una linea superconduttiva collegata alla rete elettrica. Il presidente dell’Infn Antonio Zoccoli estende già la portata del progetto in una traiettoria più ampia che dalle competenze maturate sugli acceleratori porta a un settore industriale strategico: “Le stesse tecnologie possono essere impiegate anche in molti altri ambiti caratterizzati da elevati consumi energetici”.
Il progetto
Il cuore della linea è un cavo in diboruro di magnesio, materiale la cui superconduttività è stata evidenziata già nel 2001 e che Asg ha sviluppato anche grazie alle competenze accumulate in HiLumi-Lhc, il programma di potenziamento del Large Hadron Collider del Cern. La scelta del materiale è la variabile decisiva per l’impiego industriale. I superconduttori usati nei grandi acceleratori richiedono raffreddamento con elio liquido intorno a 2 kelvin; il diboruro di magnesio lavora invece a circa 20 kelvin, pari a -253 gradi Celsius, e questo abbassa di oltre dieci volte il costo del raffreddamento.
La differenza non è solo economica. Venti kelvin sono una soglia raggiungibile con sistemi criogenici a ciclo chiuso già diffusi nell’industria, spiega Infn e questo rende la linea più semplice da integrare e adatta a un funzionamento continuativo, condizione indispensabile per un’infrastruttura elettrica di sala dati. Il conduttore, inoltre, non dissipa calore lungo il percorso e resta gestibile sul piano della cablatura e delle connessioni elettriche. Asg lavora da tempo su questa linea tecnologica, che dai magneti per la fisica delle particelle si è progressivamente spostata verso le applicazioni energetiche. E per il presidente Davide Malacalza si tratta di “una soluzione che consente di trasportare quantità significativamente maggiori di energia in spazi ridotti”, con una produzione che resta interamente italiana.
Il sito pilota di Frascati
La dimostrazione avverrà sul campo. Il cavo alimenterà il nuovo data center dei Laboratori Nazionali di Frascati, realizzato con i finanziamenti Pnrr assegnati al Centro Nazionale di ricerca in Hpc, big data e quantum computing Icsc. Il prototipo hauna lunghezza di 50 metri e una potenza di 0,6 MW, con una parte superconduttiva da 1.500 ampere a 400 volt: dimensioni contenute, coerenti con l’obiettivo di validare il comportamento del sistema in condizioni reali prima di ragionare su taglie superiori.
La scelta del sito non è casuale. I Lnf (Laboratori Nazionali di Frascati), costruiti nel 1955 e oggi il maggiore laboratorio dell’Infn, sono anche la sede italiana di Eupraxia, l’infrastruttura europea distribuita per gli acceleratori al plasma ultracompatti, e dispongono quindi delle competenze necessarie a far convivere una linea criogenica sperimentale con attività scientifiche in esercizio. L’esercizio del sito pilota servirà soprattutto a raccogliere i dati che oggi mancano sul comportamento di lungo periodo di queste linee. “La tecnologia che stiamo sviluppando consente di trasportare grandi quantità di energia in modo efficiente e sostenibile, integrandosi naturalmente con sistemi di produzione da fonti rinnovabili”, spiega Marco Statera, ricercatore del Lasa-Infn e responsabile del progetto Sure.
Densità di potenza e vincoli di spazio
Il vantaggio più immediato per chi progetta un data center riguarda gli ingombri. A parità di sezione, un cavo superconduttore trasporta fino a dieci volte l’energia di un cavo tradizionale, e la riduzione degli spazi rispetto ai cavi convenzionali o alle busway impiegate nelle sale dati può arrivare allo stesso fattore. Ne discende una maggiore libertà nella progettazione degli impianti elettrici e, soprattutto, la possibilità di realizzare o ampliare infrastrutture digitali in aree densamente urbanizzate o con vincoli infrastrutturali, dove le soluzioni tradizionali risultano complicate o impraticabili.
C’è poi un effetto sul ciclo degli investimenti. In Sure il sistema sarà dimensionato per una capacità di trasporto superiore al fabbisogno iniziale del data center: una scelta che risponde a un problema noto agli operatori, ossia la necessità di rifare a distanza di pochi anni una quota significativa degli impianti elettrici per stare dietro alla crescita della capacità di calcolo. Predisporre da subito margine di potenza significa ridurre quegli interventi e allungare la vita utile dell’infrastruttura.
Filiera corta e orizzonte 2031
Sul versante industriale il progetto porta con sé una questione di approvvigionamento. Il materiale è sviluppato e prodotto in Italia con quella che le due organizzazioni definiscono una filiera corta: un punto non secondario per una tecnologia destinata a infrastrutture critiche in una fase di tensione sulle catene di fornitura dei materiali avanzati.
Lo sottolinea così Marco Nassi, amministratore delegato di Asg Superconductors: “Il superconduttore ad alta temperatura MgB2 è sviluppato e prodotto in Italia e non richiede l’impiego di terre rare”. Restano da verificare i nodi che solo l’esercizio può sciogliere: l’affidabilità della catena criogenica su tempi lunghi, il comportamento della linea in condizioni di carico variabile e il rapporto fra costo del sistema e risparmi generati. È la ragione per cui il passaggio dal prototipo da 50 metri a una linea di taglia industriale resta un obiettivo successivo.
Intanto il progetto misura una tendenza più generale: la crescita della domanda elettrica delle infrastrutture di calcolo sta spostando verso il perimetro dei data center tecnologie nate per la ricerca di frontiera.
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