SHIELDX™ Stabilizzazione dinamica della potenza

SHIELDX™ – per Data Center AI-Ready

Garantire stabilità al futuro del calcolo ad alta densità

L’Intelligenza Artificiale e i cluster di machine learning su larga scala stanno rivoluzionando le architetture energetiche globali a una velocità senza precedenti. Fino a pochi anni fa, un data center da 20 MW era considerato significativo. Oggi, i campus di calcolo AI ad alta densità energetica raggiungono abitualmente potenze da 100 MW fino a diversi gigawatt, mentre i principali operatori mondiali pianificano densità ancora maggiori

In questo nuovo scenario, i carichi su scala AI introducono variazioni rapide di potenza di diversi megawatt – dall’80%, con riduzioni al 40% e di nuovo picchi al 90% – il tutto in intervalli inferiori al secondo. Queste oscillazioni estreme si propagano a monte, esercitando una pressione crescente sulle reti di trasmissione e in molte regioni, iniziando a destabilizzarle.

La transizione verso la generazione Behind-the-Meter

Con l’aumento delle attese per la connessione alla rete e la crescente scarsità di potenza disponibile, gli operatori stanno puntando sulla generazione onsite “behind-the-meter” (BTM) per assicurarsi l’energia necessaria. Questa transizione, però, introduce sfide complesse.

Nei data center tradizionali, la rete pubblica funge da ammortizzatore: fornisce potenza immediata nei picchi e assorbe l’eccesso quando i carichi calano.
Con la generazione autonoma onsite, questo margine di sicurezza scompare. Motori e turbine devono affrontare direttamente variazioni di carico improvvise e di grande entità, un compito per cui non sono stati progettati su larga scala. È qui che nasce la vera criticità.

Oggi, solo l’1% dei data center opera esclusivamente con impianti BTM in modalità off-grid. Entro cinque anni si prevede che questa quota aumenti fino al 30%, spinta dalle limitazioni di disponibilità di potenza, dall’esplosione della domanda di AI e dalla necessità di architetture energetiche autosufficienti e altamente affidabili.

Progettato per i transitori del carico AI. Progettato per la modalità off grid

È in questo contesto che SHIELDX™ si distingue dalle altre tecnologie di stabilizzazione, offrendo un vantaggio decisivo: un condizionamento di potenza ultrarapido e bidirezionale, abbinato a un’elevata capacità di eliminazione dei guasti. Questa combinazione è fondamentale per garantire la stabilità sia del carico del data center sia dell’impianto di generazione onsite, un requisito imprescindibile nelle architetture energetiche in modalità off-grid.

Al cuore della tecnologia SHIELDX™ troviamo una combinazione unica di soluzioni avanzate:

Uno stabilizzatore elettromeccanico con elevata inerzia, che assicura una regolazione costante della tensione e della frequenza garantendo la stabilità operativa.
Moduli di potenza ad accumulo cinetico ultrarapidi e bidirezionali, capaci di assorbire o immettere energia attiva in tempo reale, rispondendo istantaneamente alle variazioni di carico.
Un’architettura modulare e scalabile, progettata per inserirsi tra la generazione e la distribuzione elettrica del data center, offrendo flessibilità e resilienza in scenari ad alta complessità.

Grazie alla sua architettura avanzata, SHIELDX™ affronta con facilità sia le brusche variazioni di carico sia i transitori rapidi e frequenti tipici delle applicazioni AI. Con una reale capacità di gestione dei cortocircuiti e un’elevata rapidità di eliminazione dei guasti, SHIELDX™ garantisce energia di qualità superiore alla data hall, assicurando continuità, affidabilità e performance ai massimi livelli.

Perché le centrali elettriche in modalità off-grid hanno bisogno di SHIELDX™

Nemmeno i migliori motori e turbine possono variare la potenza abbastanza rapidamente da inseguire i bruschi picchi e cali dei carichi tipici dell’AI. I limiti meccanici di ramp-rate fanno sì che variazioni di carico che avvengono nell’ordine dei millisecondi richiedano decine di secondi per essere eseguite. Quando sono costretti a inseguire queste rapide fluttuazioni, gli impianti subiscono:

Cicli di rampa ripetuti e stressanti
Riduzione della vita utile dei motori
Consumo inefficiente di carburante
Maggiore rischio di arresto durante variazioni di carico elevate
Instabilità tra le varie unità sincronizzate
Disturbi sulla tensione che si propagano nella rete

Oggi queste sfide vengono affrontate con soluzioni lente e inadeguate, progettate per un mondo che non conosceva la dinamicità dei profili di carico AI. È il momento di ripensare l’approccio: servono tecnologie capaci di garantire velocità, precisione e stabilità in un contesto energetico che cambia radicalmente.

Il problema del sovradimensionamento

La strategia tradizionale per gestire la volatilità del carico AI consiste nel sovradimensionare l’impianto di generazione, aggiungendo motori o turbine a gas supplementari per affrontare variazioni estreme di carico.

Tuttavia, questa soluzione presenta criticità significative:

Incremento delle emissioni
Riduzione dell’efficienza operativa complessiva
Maggiore consumo di combustibile
Aumento dell’ingombro fisico e del capitale investito (CapEx)
Più interventi di manutenzione su asset sottoutilizzati

Limitazioni delle Batterie

I sistemi di accumulo di energia a batteria (BESS) sono utili per gestire alcune fluttuazioni della domanda elettrica. Tuttavia, quando si tratta di carichi AI di grandi dimensioni e caratterizzati da variazioni ultrarapide, le loro capacità tradizionali non sono sufficienti:

I limiti di C-rate restringono la velocità con cui possono erogare o assorbire potenza
Cicli rapidi provocano surriscaldamento e stress termico
Il degrado accelera in modo significativo, comportando un aumento del CapEx

SHIELDX™ gestisce le variazioni transitorie dell’AI direttamente alla fonte, consentendo agli operatori di dimensionare correttamente le centrali elettriche invece di costruire capacità sovradimensionate. Il sistema offre la reattività necessaria per gestire carichi energetici su scala AI – senza i cicli di degrado e sostituzione continui tipici delle batterie.

Protezione di entrambi i lati della catena energetica

SHIELDX™ gestisce una stabilizzazione continua, proteggendo la centrale dalla variabilità dei carichi del data center e allo stesso tempo, il data center da eventuali disturbi a livello di impianto.

1. Protezione dai picchi di carico dell’AI

I carichi di lavoro dell’AI possono aumentare o diminuire di diversi megawatt quasi istantaneamente – molto più rapidamente di quanto qualsiasi tecnologia di generazione elettrica possa seguire.

Durante questi picchi, SHIELDX™ inietta istantaneamente potenza attiva, guadagnando tempo prezioso affinché la flotta di generazione possa assorbire il carico.

Quando il carico si riduce, l’energia in eccesso prodotta mentre la flotta di generazione rallenta viene assorbita e temporaneamente immagazzinata come energia cinetica.

La centrale elettrica percepisce un profilo regolare e controllato. Questo:

Previene cali di frequenza
Riduce lo stress termico e meccanico
Mantiene la flotta di generatori efficiente ed entro i limiti ottimali di variazione di carico

2. Sicurezza garantita in caso di arresto della generazione

Se un motore o una turbina si arresta improvvisamente, SHIELDX™ inietta immediatamente potenza attiva mantenendo stabile tensione e frequenza. Questo garantisce:

Le unità rimanenti possono assorbire il carico senza stress
La riserva rotante può sincronizzarsi in modo pulito
Il data center non subisce sbalzi di tensione né variazioni di frequenza

3. Condizionamento e stabilità senza interruzioni

Indipendentemente dal fatto che le perturbazioni provengano dal lato del carico o da quello della generazione, SHIELDX™ interviene all’istante, senza limitazioni dovute a cicli decisionali basati su logiche di calcolo né dei tempi di reazione chimica delle batterie. SHIELDX™ mantiene tensione e frequenza entro ±1%, garantendo prestazioni elevate nella risoluzione dei guasti e una capacità di stabilizzazione che resta invariata per tutto il ciclo di vita.

Architettura modulare, scalabilità garantita, pronta all’uso.

Grazie alla sua architettura built-to-stock, SHIELDX™ consente di implementare capacità di stabilizzazione con rapidità senza precedenti: sia in fase di progettazione dell’impianto, per garantire la massima protezione, sia come soluzione retrofit per siti esistenti che affrontano le sfide dei carichi AI su larga scala.

Grazie alle strutture containerizzate, SHIELDX™ si integra facilmente nei layout di nuove costruzioni e si inserisce facilmente, con il minimo impatto in contesti già operativi.

I principali vantaggi includono:

Compatibilità perfetta con impianti a generazione mista, inclusi turbine a gas, gruppi elettrogeni ad alta velocità e configurazioni ibride
Adatto per strutture collegate alla rete e impianti isolati
Produzione built-to-stock che consente la spedizione in meno di 4-6 settimane
Installabile come soluzione retrofit in applicazioni dove è necessario implementare la stabilizzazione