Datacenters zijn het onzichtbare hart van ons digitale leven, maar ook enorme energieslurpers. Elke online zoekopdracht, elke streaming video, elk model van kunstmatige intelligentie heeft servers nodig die non-stop werken en vooral steeds krachtigere koelsystemen. Nu opent wetenschappelijk onderzoek echter een ongekend scenario: een vloeistof in minder dan 30 seconden onder nul brengen, zonder gebruik te maken van klassieke compressoren. Een perspectief dat het verbruik, de kosten en de uitstoot zou kunnen verminderen.
De studie, gepubliceerd in het prestigieuze tijdschrift Nature, staat nu al centraal in het debat tussen ingenieurs, milieuactivisten en big tech. En hoewel iemand – zoals Elon Musk – zich datacenters in een baan om de aarde gaat voorstellen, zou de echte revolutie veel dichter bij ons kunnen beginnen, vanuit koelsystemen.
Als we aan kou denken, denken we meteen aan een koelkast of airconditioning. In werkelijkheid werken deze systemen allemaal op dezelfde manier: een compressor circuleert een koelgas dat langzaam warmte absorbeert en deze naar buiten afgeeft. Het is een effectief proces, maar energie-intensief en inflexibel.
De hierboven beschreven techniek Natuur in plaats daarvan volgt het een ander pad. Hier is geen sprake van mechanische compressie: er vindt afkoeling plaats dankzij ultrasnelle faseovergangen of bepaalde geïnduceerde calorische effecten. Simpel gezegd: door het toepassen van een externe stimulus – zoals een elektrisch veld of een gecontroleerde drukvariatie – reorganiseren de moleculen van de vloeistof zich onmiddellijk, waardoor de temperatuur binnen enkele seconden daalt.
Het gaat dus niet om ‘meer koelen’, maar om beter koelen, waarbij rechtstreeks op de structuur van de vloeistof wordt ingewerkt. Het is dit verschil dat de technologie zo aantrekkelijk maakt voor datacenters.
Van laboratoria tot datacenters
De hamvraag is er maar één: kan het echt in grote systemen worden gebruikt? In laboratoria werkt het systeem heel goed, maar een datacenter is geen gecontroleerd experiment. We hebben het over omgevingen die 24 uur per dag werken, met voortdurend veranderende warmtebelastingen.
Volgens de onderzoekers is schaalbaarheid mogelijk, maar vereist dit maatwerk. Ultrasnelle koeling werkt alleen als de fysieke prikkel gelijkmatig wordt verdeeld. Om deze reden worden modulaire warmtewisselaars bedacht, die hetzelfde effect op grote vloeistofvolumes kunnen nabootsen.
Het voordeel is echter duidelijk: vergeleken met traditionele systemen kan deze technologie vrijwel in realtime reageren op hittepieken die worden gegenereerd door servers en kunstmatige intelligentiechips, waardoor energieverspilling wordt vermeden.
Minder energie, minder uitstoot
Tegenwoordig dient een groot deel van de energie die datacenters verbruiken alleen maar om ze koel te houden. Het verminderen van deze behoefte zou betekenen dat de kosten van digitale diensten worden verlaagd, maar ook dat de milieueffecten van internet en AI worden verminderd.
Het voordeel zou dubbel zijn. Aan de ene kant minder elektriciteitsverbruik, aan de andere kant de mogelijkheid om traditionele koelgassen te verminderen of te elimineren, waarvan er vele een zeer krachtig klimaatveranderend effect hebben, veel groter dan CO₂.
De meest realistische scenario’s spreken van een vermindering van het koelverbruik met 20 tot 30% in grote datacenters. Dit is geen kleinigheid als we nadenken over de voortdurende groei van dataverkeer en kunstmatige intelligentie.
Niet te onderschatten risico’s
Het is niet allemaal rooskleurig. Het onderzoek brengt ook zeer reële problemen aan het licht. Het gebruik van vloeistoffen met zouten of additieven kan corrosie en kalkaanslag veroorzaken, terwijl zeer snelle koelcycli leidingen en kleppen blootstellen aan sterke mechanische spanning.
Daarom bestuderen we resistentere metaallegeringen, geavanceerde beschermende coatings en intelligente monitoringsystemen. Digitale sensoren kunnen vooraf waarschuwen voor materiaaldegradatie, waardoor plotselinge en kostbare storingen kunnen worden vermeden.
Het idee van datacenters in een baan om de aarde is ook teruggekeerd in het debat, geëvalueerd door bedrijven als SpaceX en xAI. Het idee is fascinerend, maar er schuilt een paradox achter: afkoelen in de ruimte is moeilijker dan op aarde. In een vacuüm is er geen lucht en dus ook geen convectie. Warmte kan alleen worden afgevoerd door straling, via enorme radiatoren. Kortom, de ‘koude van de ruimte’ lost het probleem niet automatisch op.
In de mondiale race om AI, tussen modellen als ChatGPT en giganten als OpenAI, Google en Meta, zijn het niet alleen degenen met de krachtigste chips die winnen. Zonder efficiënte koeling moet zelfs de meest geavanceerde processor trager worden. Dit is de reden waarom deze technologie een sleutelrol kan spelen bij het duurzamer maken van AI, waardoor de energielast van een steeds groter wordende sector wordt verminderd.
Mogelijk bent u ook geïnteresseerd in:
