Какво може да означава бумът на центровете за данни и AI за енергийния сектор

Инвестициите в нови центрове за данни се увеличиха през последните две години, което се дължи на нарастващата цифровизация и навлизането на изкуствения интелект (AI, ИИ), което се очаква да продължи да се ускорява. Голяма част от разходите са съсредоточени в Съединените щати, където годишните инвестиции в изграждането на центрове за данни през последните две години са се удвоили, въпреки че увеличение се наблюдава и в други големи икономики, като Китай и Европейския съюз. През 2023 г. общите капиталови инвестиции от Google, Microsoft и Amazon, които са лидери в индустрията за внедряване на AI и инсталиране на центрове за данни, бяха по-високи от тези на цялата петролна и газова индустрия в САЩ – общо около 0,5% от БВП на САЩ, посочват експертите от Международната агенция за енергетика (МАЕ).

Средните центрове за данни са не са така големи по отношение на мощността – търсенете е  от порядъка на 5-10 мегавата (MW). Но големите хипермащабни центрове за данни, които са все по-често срещани, имат изисквания за мощност от 100 MW или повече, с годишно потребление на електроенергия, което се равнява на търсенето на електроенергия от около 350 000 до 400 000 електрически коли, правят сравнение анализаторите.

Важно е да се погледне на това в бъдеще: Глобалните продажби на електрически автомобили ще достигнат 17 милиона през 2024 г. Днес центровете за данни представляват около 1% от световното потребление на електроенергия. А годишното потребление на електроенергия от центровете за данни в световен мащаб е около половината от потреблението на електричество от битови ИТ уреди, като компютри, телефони и телевизори. Тъй като секторът се разширява, е важно да се проучат последствията за енергийния сектор, посочват от МАЕ, ангажирайки се с това, както и с подготовката специален доклад, фокусиран върху енергия и AI през първата половина на 2025 г. Темата ще е в основата и Глобална конференция на МАЕ за енергетиката и ИИ в Париж на 4-5 декември.

Отчасти поради очакванията за AI през следващите няколко години ще сме сведетели на значително увеличение на броя и размера на центровете за данни. Този растеж ще бъде частично смекчен в резултат на непрекъснатите подобрения на ефективността, както на хардуерно, така и на софтуерно ниво. Независимо от това търсенето на електроенергия от центровете за данни ще нарасне силно до 2030 г.

Когато се разглежда в по-широк контекст на общото нарастване на потреблението на електроенергия в световен мащаб, приносът на центровете за данни обаче е скромен. Глобалното търсене на електроенергия ще нараства с 6 750 тераватчаса (TWh) до 2030 г. според сценария, базиран на декарираните политики от отделните държави, което се равнява на търсенето на САЩ и Европа заедно днес. Въпреки че растящата цифровизация, включително възходът на AI, е един от факторите, продължаващият икономически растеж, електрическите превозни средства, климатиците и нарастващото значение на интензивното производство на електроенергия са всички по-големи двигатели.

В големи икономики като Съединените щати, Китай и Европейския съюз центровете за данни представляват около 2-4% от общото потребление на електроенергия днес. Но тъй като те са склонни да бъдат пространствено концентрирани, тяхното локално въздействие може да бъде изразено. Секторът вече е надхвърлил 10% от потреблението на електроенергия в поне пет американски щата. В Ирландия сега тя представлява над 20% от цялото потребление на електроенергия.

За сравнение, големите центрове за данни могат да имат потребление на енергия, еквивалентно на това на електродъгова пещ за производство на стомана. Въпреки това е по-малко вероятно стоманодобивните заводи да бъдат групирани в една и съща географска област.

Следователно растежът на центровете за данни може да доведе до значително напрежение върху местните енергийни мрежи, изострено от огромното несъответствие между бързото време за изграждане на центрове за данни и често бавния темп на разширяване и укрепване на мрежите и производствения капацитет. Вече има случаи на юрисдикции, спиращи нови договори за центрове за данни поради скока на заявките. За региони или държави, които са особено засегнати, нарастващото потребление на електроенергия от центрове за данни може да затрудни постигането на целите им за климата.

Тъй като ролята на центровете за данни в електроенергийната система ще нараства, важно е политиците и регулаторите да разполагат с инструментите, за да разберат този нов двигател на растежа на търсенето. Редица ключови променливи заслужават допълнително обсъждане и анализ.

Първо, скоростта и начинът, по който използването на AI ще нараства, остава фундаментално несигурно. Първите данни показват, че приемането от домакинствата е бързо – може би по-бързо, отколкото при други трансформиращи цифрови технологии. Но които и употреби на AI ще стават популярни с течение на времето, както сред домакинствата, така и сред бизнеса, ще дадат отражение върху търсенето на енергия. Например, генерирането на видео е много по-енергийно интензивно от генерирането на текст или търсенето с AI. Бъдещата посока на разработване на AI модели също има значение, тъй като някои подходи консумират значително повече енергия от други. Финансовата възвръщаемост от AI приложения също може да повлияе на тенденциите в инвестициите в центрове за данни, тъй като текущите разходи са обвързани с очакванията за рентабилност в бъдеще.

Второ, трябва да се разбере по-добре перспективата за непрекъснати подобрения на ефективността както в хардуера, така и в софтуера. Ефективността на компютърните чипове, свързани с AI, се удвоява приблизително на всеки две и половина до три години, а модерен компютърен чип, свързан с AI, използва 99% по-малко енергия, за да извършва същите изчисления като модел от 2008 г. Разработват се нови технологии за охлаждане, а самите AI модели стават все по-ефективни. В същото време оперативните и енергийните характеристики на центровете за данни са относително непрозрачни, което затруднява оценките по отношение на търсенето. Полагат се усилия за подобряване на прозрачността в някои юрисдикции.

Трето, необходими са повече усилия, за да се разберат физическите ограничения за растежа на търсенето. Разбирането на конвейера на проекта за център за данни е ограничено и данните не са лесно достъпни. Междувременно производството на чипове може да представлява краткосрочно затруднение. Самият енергиен сектор може да забави растежа на АI, ако производственият и мрежовият капацитет не е наличен на местата, където е най-необходим.

И накрая, въздействието на приложенията на AI в енергийния сектор като цяло трябва да бъде напълно оценено. Обещаващите примери включват ускоряване на пробиви в иновациите за чиста енергия, управление на електроенергийната система за улесняване на повече възобновяеми енергийни източници и внедряване на AI за повишаване на рентабилността и скоростта на програмите за електрификация в развиващите се икономики. Тези приложения биха могли потенциално да трансформират енергийните системи, но днес тяхното въздействие, благоприятни условия и мащабируемост не са добре известни.

Като цяло има спешна нужда от публично-частен диалог, като политиците, технологичният сектор и енергийната индустрия се събират за дискусии. Обещанията на AI са реални – не на последно място за иновациите за чиста енергия. Но предоставянето на отговорен ИИ ще изисква бързо възникване на нови партньорства. Предстоящата глобална конференция за енергетиката и изкуствения интелект има за цел да предостави пространство за стартиране и напредък на тези разговори.