Как да се справим с бързото нарастване на натоварването на мрежата: Центровете за данни могат да задават шаблона за електромобили, сградите, и новите индустрии

Поради нарастващото им търсене на енергия, центровете за данни могат да създадат прецедент за това как да се справят с бързото нарастване на натоварването на електромрежата. И това трябва да се случи по начин, който поддържа мрежата и осигурява надеждно и устойчиво електричество без отделяне на въглеродни емисии. С други думи, те могат да зададат шаблона за предстоящите скокове в търсенето от страна на електромобили, електрификация на сгради и новите политики на богатия свят за насочване на индустрията и производството. Това обясняват в свой анализ Александра Горин, Роберто Занчи и Марк Дайсън от Институт Роки маунтин (Rocky Mountain Institute (RMI).

Големи, печеливши технологични компании – които сега бързо разрастват своите облачни изчисления, копаене на криптовалута и услуги за изкуствен интелект. Те са в много добра позиция да работят интелигентно с комунални услуги и плановици, за да намерят оптимални решения. Само в САЩ тяхното търсене на електроенергия се очаква да достигне до 7,5% от общото потребление на електроенергия в страната през 2030 г. И много комунални услуги се обръщат към природния газ, за ​​да се справят с нарастващото натоварването или да отложат спирането на инсталациите за изкопаеми горива. Просто в момента необходимостта от нови пътища за осигуряване на чиста енергия вече е спешно.

Авторите разглеждат четири категории решения: максимизиране на енергийната ефективност, повишаване на гъвкавостта на търсенето, извличане на повече от съществуващата мрежова инфраструктура и преговори за допълнителна безвъглеродна енергия и съхранение. Те дават примери, когато големи технологични фирми – като Meta, Amazon, Alphabet и Equinix – вече работят с комунални компаании, за да предоставят търговски резултати, включително прилагане на иновативни системни решения и сделки за финансови стимули. Авторите завършват анализът си с препоръки към регулаторите.

Скок на търсенето на енергия при центъровете за данни и последиците от него

Съединените щати са свидетели на безпрецедентен скок в търсенето на енергия в центровете за данни, което се очаква да удвои от нивата си от 2022 г. и да достигне 35 GW до 2030 г.  Това е около до 7,5 процента от общото потребление на електроенергия в страната, това ниво на търсене е еквивалентно на потреблението на електроенергия на почти една трета от американски домове.

Облачни изчисления, копаене на криптовалута, изкуствен интелект

Този драматичен ръст, белязан от рекордните 4,3 GW нови енергийни дейности  само през 2023 г., се подхранва от нарастващите нужди от облачни изчисления, добив на криптовалута  и натоварвания на сървърите с изкуствен интелект (ИИ), включително големи езикови модели, които изискват значителна мощност за работа. Въздействието на този растеж предизвиква засилващи се опасения относно надеждността на мрежата и декарбонизацията, тъй като тези работни натоварвания се изправят срещу съществуващия недостатчъчен капацитет на мрежата.

Много ютилити компании се обръщат към природния газ като решение за справяне с нарастването на натоварването, като съобщават, че добавят 16,9 GW ново производство на газ между 2023 г. и 2027 г. Те обаче имат и други възможности. Ръстът на натоварването на центровете за данни може да надхвърли 100 милиарда долара годишни инвестиции, насочени към енергийната система. А това може да повлияе на видовете производство, решенията за местоположение и разпределението на разходите, които ще бъдат използвани за посрещането му.

Центровете за данни могат да помогнат за промяна на енергийния пейзаж и да създадат прецедент за по-големи натоварвания, идващи от електрически превозни средства (EV), наземна индустрия, производство и електрификация на сгради. Проактивните подходи на системно ниво за справяне с надеждността на мрежата и насърчаване на безвъглеродното производство на електричество и съхранение са от решаващо значение за преодоляване на енергийните решения по подразбиране. Сега енергийните компании просто биха добавили инсталации за природен газ, внедрили дизелови резервни генератори или отложили пенсионирането на активи за изкопаеми горива.

Центровете за данни могат да поддържат надеждността и декарбонизация. Ето и 4 решения...

За да поддържат ефективно надеждността на мрежата и декарбонизацията, компаниите за центрове за данни могат да внедрят четири стратегически решения: максимизиране на енергийната ефективност, повишаване на гъвкавостта на търсенето, извличане на повече от съществуващата мрежова инфраструктура и преговори за допълнителна безвъглеродна енергия, в съчетание със системи за съхранение. Тези подходи са критични пътеки към по-устойчиво енергийно бъдеще за центровете за данни. Тези места все пак поддържат напредъка на системно ниво в декарбонизацията, а не само целите и отчитането на ниво компания.

1] Увеличаване максимално енергийната ефективност

Охлаждането на центъра за данни може да изразходва около 40 процента от потреблението на енергия на съоръжението. Индустрията отбеляза значителен напредък в технологията за охлаждане, преминавайки от традиционните климатични системи към по-ефективни решения като охлаждане в редовете или разсейване на топлината на базата на хладилен агент. Въпреки тези подобрения, предизвикателството на охлаждането се засилва, като типичните изисквания за мощност на стелаж в настоящите центрове за данни се очаква да скочат от 10–14 kW до 40–60 kW за готови за AI стелажи, които побират ресурсоемки GPU.  

Пример за далновиден подход за справяне с тези повишени изисквания е приемането на AI от Equinix за динамично регулиране на охлаждането в отговор на метеорологичните условия в реално време. Чрез тази промяна компанията постигна 9% увеличение на енергийната ефективност.

2] Подобряване на гъвкавостта на търсенето

Повишаването на гъвкавостта на търсенето е критичен фронт в битката за постигане на надеждна мрежа с ниски емисии. Центровете за данни биха могли интелигентно да прехвърлят натоварванията за обработка на данни към време, място или географски райони, където мрежата е по-малко натоварена или възобновяемите енергийни източници произвеждат изобилно количество енергия. По този начин центровете за данни могат да играят ключова роля в намаляването на натиска върху пиковите натоварвания и използването на излишната безвъглеродна електроенергия, която иначе може да е ограничена.

Спиноф компанията и партньор на Alphabet - Verrus, например, проектира центрове за данни с устойчивост като фокусна точка. Чрез използване на софтуер за управление на натоварванията и използване на мрежово съхранение на батерии, Verrus обяви планове за центрове за данни за динамично намаляване на тяхното електрическо натоварване по време на периоди на пиково натоварване в мрежата.  Този стратегически подход може не само да намали натоварването на мрежата, но и да приведе в по-голяма степен операциите на центровете за данни към наличието на безвъглеродно електричество.

Важно е да се признае, че стимулите за гъвкавост на търсенето варират в различните центрове за данни. Операциите за копаене на криптовалута, например, често спират дейности, когато цените на електроенергията надхвърлят оперативната рентабилност, като понякога извличат значителни приходи от програми за отговор на търсенето. За разлика от това, центровете за данни, ангажирани с изчисления с изкуствен интелект, може да видят малко икономически стимули да намалят търсенето въз основа единствено на ценови сигнали. А това прави участието им по-малко свързано със спестяване на разходи и повече стратегическо решение, повлияно от по-широките корпоративни цели за устойчивост.

3] Използвайте по-добре съществуващата инфраструктура

Опашките за взаимно свързване и веригите за доставки за добавяне на нова инфраструктура за генериране и пренос остават непоколебими пречки за разширяващия се товар на мрежата. Компаниите с центрове за данни ще трябва да използват съществуващата инфраструктура по-ефективно, ако желаят да продължат да се разширяват на пазари с малък капацитет.

Технологиите за подобряване на мрежата (GETs), които включват динамични линейни рейтинги, усъвършенствани контроли на потока на мощността и оптимизиране на топологията, предлагат по-рентабилни и бързи алтернативи на традиционните надстройки на предаването. Компаниите за центрове за данни биха могли да насърчат своите комунални услуги и собственици на преносни мреж да разположат GETs, за да им помогнат да се свържат с мрежата по-бързо и с по-ниски разходи за надграждане на преноса и разпределението и да подобрят способността си да постигат целите за климата чрез увеличена интеграция на възобновяеми енергийни източници.

Успоредно с това програмата за реинвестиране на енергийна инфраструктура, част от по-широкия Закон за намаляване на инфлацията (IRA), представя новаторска възможност за компаниите от центрове за данни да добавят ново натоварване, чисто производство или съхранение в съществуващи обекти за производство на въглища и газ чрез използване на същата взаимосвързаност инфраструктура. Това „чисто повторно захранване“  може потенциално да ускори интегрирането на възобновяемите енергийни източници спрямо преминаването през опашката за взаимно свързване.

Компаниите за центрове за данни трябва също така да вземат предвид въздействието върху емисиите от мястото, където решат да разположат нови или да разширят съществуващите съоръжения – мрежите и дори отделните възли могат да варират в зависимост от това колко емисии биха генерирали. Обсъждането на избора на място в контекста на тарифните преговори и по-широките процеси на планиране на комунални услуги между корпорации, разработчици и комунални услуги може да помогне за подкрепа на декарбонизацията на операциите на центровете за данни.

4] Договаряне на достъп до възобновяеми енергийни източници и съхранение с ютилити компаниите

Преговорите за добавяне на възобновяема енергия и интегриране на съхранение с комунални услуги е друга основна стратегия за компаниите за центрове за данни, които искат да бъдат лидери в енергийния преход. Дата центровете биха могли да сключват нови тарифни споразумения с комуналните услуги или да информират плановете за ресурси на комуналните услуги, за да постигнат тези резултати за нови и разширяващи се съоръжения.

Всъщност партньорството на Meta с органа на Tennessee Valley Authority (TVA) за установяване на зелена тарифа за нова слънчева енергия в зоната на обслужване на TVA е пример за това как корпоративното търсене може да стимулира допълнителни възобновяеми енергийни източници. А иновативната стратегия на Amazon за снабдяване с енергия доведе до преустройството на 120-годишна въглищна мина в Мериленд в слънчева ферма. Този проект за преобразуване на изоставени индустриални зони илюстрира трансформиращия потенциал на привеждането в съответствие на корпоративните стратегии за възобновяема енергия с нуждите на местната електромрежа.

Какво трябва да имат предвид регулаторите

Регулаторите са в критична позиция да оформят енергийния пейзаж, тъй като търсенето на центрове за данни оказва натиск върху капацитета, емисиите и цените на електроенергията. Те могат да предприемат тези стъпки:

- Осигуряване на справедливо разпределение на разходите, така че онези, които получават предимствата на надграждането на мрежата за взаимно свързване на тези нови товари и производство, да поемат финансовата отговорност и рисковете.

- Насърчавайте комуналните услуги да диверсифицират енергийните си портфейли, като проучват различни опции за генериране, прилагат GETs и се възползват напълно от федералните данъчни стимули като IRA, за да ограничат необходимостта от добавяне на повече газ и да облекчат въздействието върху потребителите.

- Подкрепете прозрачността и ранното идентифициране на енергийните нужди и изискванията за взаимно свързване както от компаниите за комунални услуги, така и от компаниите за центрове за данни, така че регулаторите да могат да вземат под внимание въздействието върху цените на електроенергията, ползите за общността и комбинацията от ресурси на множество решения.

- Насърчаване на отговор на търсенето и програми за възобновяема енергия, принуждавайки комуналните компании да проектират инициативи за отговор на търсенето за центрове за данни и да договарят тарифи, които осигуряват по-голям достъп до възобновяема енергия и съхранение, потенциално с центровете за данни доброволно да поемат всички допълнителни разходи.

- Изградете партньорства с търговски и индустриални субекти, които биха могли да помогнат за по-бързо, по-иновативно развитие на чиста енергия и преносна инфраструктура пред и зад измервателния уред.

- Имайте предвид, че нарастването на натоварването на центъра за данни може да е началото на по-големи вълни от ново натоварване. Мрежите се нуждаят от планове на системно ниво, които информират къде трябва да се добавят големи джобове на натоварване - като система за зониране, но за мрежата - за да се сведе до минимум броят на нови преносни коридори, подстанции и трансформатори, които трябва да бъдат добавени.

Отвореността към новаторски подходи ще бъде от решаващо значение за подпомагане на разширяването на по-чиста и по-надеждна мрежа.

Заключение

Индустрията на центровете за данни, задвижвана от AI, е в критичен момент. Нарастването на натоварването на центровете за данни вероятно е практически кръг за по-голяма вълна от товари от електромобили, наземна индустрия и електрификация на сгради и производство.

Значителният капитал, който компаниите за центрове за данни насочват към енергийната система, може да се използва за подпомагане на мащабирането на традиционните възобновяеми енергийни източници като вятърна и слънчева енергия, както и GETs и зараждащи се технологии като виртуални електроцентрали, чисто фирмено производство и дългосрочно съхранение .

IRA въвежда нови начини за финансиране и поддържане на тези проекти и да направи достъпни за по-широк кръг от клиенти на електроенергия. Въпреки това, ако компаниите за центрове за данни — както и други клиенти с големи доставки — се съсредоточават само върху ускоряването на собствената си взаимовръзка, а не върху по-широките нужди и възможности на системно ниво, енергийната индустрия може да продължи да върви по пътя на обичайния бизнес, добавяйки повече природен газ, инсталиране на дизелови генератори или предотвратяване на пенсионирането на изкопаеми горива, застрашавайки както корпоративните, така и държавните цели за устойчивост.

По материал на Energypost.eu.