I progressi dell’intelligenza artificiale su larga scala stanno creando richieste energetiche senza precedenti per infrastrutture come i data center che addestrano modelli complessi o gestiscono milioni di richieste in parallelo. Queste strutture richiedono non soltanto grandi quantità di energia elettrica, ma anche la capacità di assorbire variazioni di carico improvvise e picchi di potenza che possono verificarsi in frazioni di secondo, generando una pressione estrema sulle reti di alimentazione e sui sistemi di accumulo tradizionali. In questo contesto, sta emergendo con sempre maggiore interesse una soluzione basata su batterie agli ioni di sodio come tecnologia di accumulo in grado di soddisfare specifiche esigenze legate alle caratteristiche dinamiche dei carichi di calcolo tipici dell’AI.
Le batterie agli ioni di sodio sono accumulatori elettrochimici ricaricabili in cui gli ioni di sodio (Na⁺) fungono da vettori di carica, analogamente a quanto avviene negli accumulatori agli ioni di litio, ma con un profilo di materiali, costi e prestazioni differente. La chimica di queste batterie sfrutta l’abbondanza naturale del sodio, che è assai più diffuso ed economico rispetto al litio, e questo comporta un significativo vantaggio in termini di costi di produzione e di impatto ambientale delle materie prime. Tuttavia, rispetto alle controparti al litio, le batterie agli ioni di sodio presentano una densità energetica inferiore e una minore capacità di immagazzinare energia per unità di massa, fattori che tradizionalmente le renderebbero meno adatte a applicazioni con vincoli di spazio e peso severi, come i veicoli elettrici. Per sistemi stazionari di accumulo energetico, come quelli utilizzati nei data center, queste limitazioni sono meno penalizzanti, aprendo così prospettive di uso interessante per infrastrutture legate all’intelligenza artificiale.
Un esempio concreto dell’applicazione di questa tecnologia è il progetto sviluppato da Energy Vault in collaborazione con Peak Energy, che propone una architettura di accumulo energetico su larga scala specificamente progettata per data center AI-centrici. In questa soluzione, la chimica agli ioni di sodio delle batterie si combina con l’architettura di sistema e il software di gestione energetica proprietario di Energy Vault, noto come Vault OS, in un approccio integrato di Battery Energy Storage System (BESS). Il sistema è concepito per rispondere alle fluttuazioni rapidissime di potenza richieste dai processori grafici ad alte prestazioni che alimentano l’AI, caricando rapidamente durante periodi di domanda bassa e restituendo l’energia necessaria nei momenti di picco, con un controllo predittivo che può ottimizzare l’uso combinato di rete e accumulo.
Dal punto di vista termico e di sicurezza, le batterie agli ioni di sodio offrono vantaggi significativi. Il sodio, rispetto al litio, permette di operare in un intervallo più ampio di temperature senza richiedere costose e complesse infrastrutture di raffreddamento. Questo è dovuto alla maggiore stabilità termica intrinseca della chimica, che riduce il rischio di fenomeni di “thermal runaway” e la necessità di sistemi attivi di gestione termica, traducendosi in costi operativi e di manutenzione inferiori. Inoltre, la capacità di scaricare completamente le batterie senza danneggiare il ciclo di vita è un ulteriore elemento di robustezza per operazioni frequenti di micro-ciclaggio in ambiente di data center, dove le variazioni di domanda energetica possono essere imprevedibili e altamente dinamiche.
Dal punto di vista economico, mentre le batterie agli ioni di sodio possono risultare più costose in termini di costo per kWh rispetto alle batterie al litio-ferro-fosfato, la riduzione dei requisiti di raffreddamento e la semplificazione dell’architettura elettrica complessiva possono controbilanciare questo svantaggio nei sistemi stazionari. Inoltre, l’adozione di tecnologie americane o locali per la produzione di accumulatori agli ioni di sodio può rendere tali sistemi eleggibili a incentivi fiscali o crediti d’imposta legati alla produzione nazionale, contribuendo a migliorare la convenienza economica complessiva per i progetti di data center su larga scala.
Tecnicamente, l’integrazione di software di controllo avanzato, incluse componenti di intelligenza artificiale applicate alla gestione delle batterie stesse, rappresenta un elemento fondamentale in queste soluzioni. L’uso di sistemi software come Vault OS consente di monitorare in tempo reale lo stato delle celle, prevedere le esigenze energetiche future e determinare il modo ottimale di caricare e scaricare i moduli di accumulo. L’intelligenza artificiale applicata a questi controlli non agisce direttamente sugli algoritmi elettrochimici delle batterie, ma piuttosto sulla gestione dinamica dell’energia complessiva, migliorando l’efficienza operativa e riducendo i costi di esercizio attraverso modelli predittivi di domanda e manutenzione preventiva.
Nonostante questi vantaggi, i sistemi basati su ioni di sodio non sono privi di sfide. La bassa densità energetica implica che, per memorizzare la stessa quantità di energia, è necessario un ingombro maggiore rispetto alle batterie tradizionali, un aspetto che deve essere attentamente considerato nella progettazione fisica dei data center. Inoltre, la tecnologia è ancora in una fase di maturazione commerciale iniziale se paragonata alla lunga storia di sviluppo delle batterie al litio, il che può tradursi in una maggiore variabilità delle prestazioni tra fornitori e approcci tecnologici diversi.