Une solution à la crise de consommation d'électricité de l'IA ? Cette start-up Arcturus utilise des nanofils de cuivre en carbone, affirmant pouvoir réduire de moitié les pertes du réseau électrique.

L'explosion de la puissance de calcul de l'IA pousse le réseau électrique américain à son point critique. La startup Arcturus prétend pouvoir utiliser un laser pour injecter des nanomatériaux carbonés dans les fils de cuivre et d'aluminium, réduisant de moitié les pertes de transmission du réseau. L'entreprise a finalisé un tour de financement de 8 millions de dollars en seed, mais les échantillons en sont encore au stade de la preuve de concept.

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Table des matières

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• Le cuivre devient moins efficace quand il est sollicité, la chaleur est un tueur d'électricité
• Que signifie réduire de moitié les pertes : de 3 % à une année de croissance de la demande
• Encore loin du réseau électrique

Chaque requête d'IA, en arrière-plan, consomme jusqu'à environ 1 000 fois plus d'électricité qu'une recherche web traditionnelle. Multipliez ce chiffre par les milliards d'appels d'IA quotidiens dans le monde, puis par le fonctionnement 24h/24 et 7j/7 des clusters de GPU, et vous comprendrez pourquoi l'accès à une électricité stable pour les centres de données est devenu le goulot d'étranglement le plus brûlant des infrastructures technologiques actuelles.

Selon les estimations du marché, la demande mondiale d'électricité des centres de données atteindra 132 GW en 2026, avec une augmentation annuelle d'environ 27 %, et la consommation annuelle d'électricité devrait dépasser 1 000 TWh, soit plus que la consommation annuelle d'électricité du Japon tout entier. Le réseau électrique américain subit une pression sans précédent due à l'IA, et les infrastructures vieillissantes sont mises à l'épreuve par les nouvelles demandes.

Actuellement, la plupart des solutions se concentrent sur « construire plus de centrales électriques » ou « tirer plus de lignes électriques », mais un fondateur qui réalise des expériences sur les matériaux dans un garage à Malibu, en Californie, aborde le problème sous un autre angle : le problème ne réside pas seulement dans l'insuffisance de l'offre d'électricité, mais aussi dans le fait que la transmission brûle chaque jour une grande quantité d'électricité en silence.

Le cuivre devient moins efficace quand il est sollicité, la chaleur est un tueur d'électricité

Le cuivre est l'épine dorsale du monde moderne. Des réseaux électriques aux moteurs électriques en passant par les dispositifs de distribution d'énergie des centres de données, presque tout repose sur les conducteurs en cuivre et en aluminium. Mais le cuivre a une limitation physique fondamentale : sa conductivité diminue avec l'augmentation de la température. En termes simples, plus la température du fil de cuivre est élevée, plus les pertes sont importantes, formant un cercle vicieux de dégagement de chaleur continu.

Amir Mashal, PDG d'Arcturus, déclare : « Je n'arrête pas de peler chaque couche de cet oignon, et je finis par constater que la même limite apparaît partout. Le monde moderne fonctionne vraiment avec des métaux. » Mashal voit l'opportunité d'optimiser le matériau lui-même.

L'approche d'Arcturus consiste à utiliser un laser pour injecter des nanomatériaux carbonés dans les fils de cuivre et d'aluminium. En termes simples, il s'agit d'ajouter des structures de carbone à l'échelle nanométrique aux fils métalliques traditionnels, permettant à un fil de même taille de transmettre plus d'électricité à la même température avec moins de chaleur. Mashal insiste sur le fait qu'il s'agit d'un remplacement plug-and-play : « Même forme, pas besoin de reconcevoir le système, et les travailleurs n'ont pas besoin de formation supplémentaire pour manipuler ou sertir ce matériau. »

Cette startup, qui était restée discrète, s'est récemment dévoilée et a annoncé la finalisation d'un tour de financement de 8 millions de dollars en seed, mené par Initialized Capital, avec la participation de Toyota Ventures, Breakthrough Energy Discovery, 1517 et Wireframe Ventures.

Que signifie réduire de moitié les pertes : de 3 % à une année de croissance de la demande

Si les matériaux d'Arcturus remplacent réellement les conducteurs de réseau traditionnels, Mashal estime qu'ils pourraient réduire de moitié les pertes de transmission du réseau, libérant en moyenne environ 3 % d'électricité supplémentaire ; pendant les périodes de pointe de congestion du réseau, cela pourrait libérer jusqu'à 10 %.

Il faut savoir que 3 % équivaut à peu près à la croissance annuelle de la demande d'électricité des États-Unis sur une année entière. Autrement dit, sans construire de nouvelles centrales ni agrandir le réseau, simplement en réduisant la chaleur perdue par les fils existants, on pourrait gagner une année entière de croissance de l'électricité.

Pour les centres de données, les avantages sont doubles. Moins de chaleur dégagée par les fils signifie que les barres omnibus (busbar, en termes simples, de grands jeux de barres de distribution d'énergie) dans les racks de serveurs peuvent transmettre plus d'électricité ; en même temps, la pression sur le système de refroidissement diminue, et le refroidissement représente une part importante de la consommation d'électricité des centres de données. Mashal déclare : « Que votre drone veuille doubler son temps de vol ou que votre carte graphique surchauffe, les goulots d'étranglement auxquels ces industries sont confrontées sont en réalité les mêmes. »

Arcturus cible actuellement les centres de données, les drones et les robots comme premiers marchés, le réseau électrique étant l'objectif ultime.

Encore loin du réseau électrique

Mais un détail mérite d'être examiné avec prudence. Le lieu de production actuel de Mashal est un garage à Malibu, en Californie, et les échantillons qu'il peut produire ne sont que des fils de « quelques centimètres de long » servant de preuve de concept. Les nouveaux 8 millions de dollars de financement sont destinés à étendre la capacité de production à « plusieurs dizaines de mètres », afin que le matériau puisse être testé dans des scénarios réels tels que les bobines de moteurs électriques et les barres omnibus de distribution d'énergie.

Passer de quelques centimètres à plusieurs dizaines de mètres, puis à une échelle de production suffisante pour entrer dans un réseau électrique réel, c'est le fossé que toutes les startups de matériaux doivent franchir. Les excellentes performances des nanomatériaux carbonés ne sont pas nouvelles dans le monde académique ; la difficulté réside dans la production en quantité suffisante avec un coût et un rendement acceptables. Les conducteurs de réseau doivent également passer par des certifications électriques et figurer sur les listes d'achat des compagnies d'électricité, ce qui prend souvent plusieurs années.

Cependant, cibler les centres de données est un choix stratégique pragmatique. Le cycle d'achat des centres de données est plus court que celui du réseau, leur tolérance aux nouveaux matériaux est relativement plus élevée, et les problèmes de refroidissement et de consommation d'énergie créent une demande claire. Arcturus a l'opportunité d'accumuler des données dans un environnement contrôlé avant de passer à des tests à grande échelle sur le réseau.