Hoe AI de wereldkaarten van elektriciteit opnieuw tekent: Inzichten uit het IEA-rapport

Kunstmatige intelligentie (AI) verandert niet alleen de technologie, maar heeft ook een significante invloed op de mondiale energiesector. Volgens het laatste rapport van de Internationale Energie Agentschap (IEA), leidt de snelle groei van AI, met name in datacentra, tot een significante toename van de elektriciteitsvraag. Tegelijkertijd biedt AI ook kansen voor de energiesector om efficiënter, duurzamer en veerkrachtiger te worden. Deze verandering zal de manier waarop we elektriciteit opwekken, verbruiken en beheren, aanzienlijk veranderen.

De groeiende elektriciteitsvraag van AI

Een van de meest directe gevolgen van AI op de mondiale elektriciteitsconsumptie is de groei van datacentra. Deze faciliteiten, die de rekenkracht leveren die nodig is om AI-modellen uit te voeren, zijn al grote verbruikers van elektriciteit. Naarmate AI-technologieën krachtiger en meer algemeen worden, zal de vraag naar rekenkracht – en de energie die nodig is om deze te ondersteunen – naar verwachting aanzienlijk toenemen. Volgens het rapport zal het elektriciteitsverbruik van datacentra naar verwachting meer dan 945 TWh bedragen in 2030, meer dan het dubbele van de niveaus in 2024. Deze toename wordt voornamelijk gedreven door de toenemende vraag naar AI-modellen die hoge prestaties vereisen, met name die welke gebruikmaken van versnelde servers.

Momenteel verbruiken datacentra ongeveer 1,5% van de mondiale elektriciteit. Echter, hun aandeel in de mondiale elektriciteitsvraag zal naar verwachting aanzienlijk toenemen in de komende decennium. Dit is voornamelijk te wijten aan de afhankelijkheid van AI van gespecialiseerde hardware zoals GPUs en versnelde servers. De energie-intensieve aard van AI zal een belangrijke rol spelen bij het bepalen van de toekomst van de elektriciteitsconsumptie.

Regionale variaties in de energiewerking van AI

Het elektriciteitsverbruik van datacentra is niet gelijkmatig verdeeld over de hele wereld. De Verenigde Staten, China en Europa vertegenwoordigen de grootste aandeel van de mondiale vraag naar datacentra. In de VS zal de elektriciteitsvraag van datacentra naar verwachting bijna de helft van de groei van de elektriciteitsvraag van het land bijdragen in 2030. Ondertussen ervaren opkomende economieën zoals Zuidoost-Azië en India een snelle ontwikkeling van datacentra, hoewel hun vraaggroei lager blijft dan die van ontwikkelde landen.

Deze concentratie van datacentra levert unieke uitdagingen op voor elektriciteitsnetwerken, met name in regio’s waar de infrastructuur al onder druk staat. De hoge energievraag van deze centra kan leiden tot netwerkcongestie en vertragingen bij de aansluiting op het net. Bijvoorbeeld hebben datacentrumprojecten in de VS te maken gehad met lange wachttijden vanwege de beperkte netwerkcapaciteit, een probleem dat kan verergeren zonder adequate planning.

Strategieën om aan de groeiende energievraag van AI te voldoen

Het rapport van de IEA suggereert verschillende strategieën om aan de groeiende elektriciteitsvraag van AI te voldoen, terwijl de betrouwbaarheid van het net wordt gewaarborgd. Een belangrijke strategie is het diversifiëren van energbronnen. Terwijl hernieuwbare energie een centrale rol zal spelen bij het voldoen aan de toegenomen vraag van datacentra, zullen andere bronnen zoals aardgas, kernenergie en opkomende technologieën zoals kleine modulaire reactoren (SMR’s) ook bijdragen.

Hernieuwbare energie zal naar verwachting bijna de helft van de mondiale groei van de vraag van datacentra leveren in 2035, vanwege hun economische concurrentiekracht en snellere ontwikkelingstijden. Echter, het balanceren van de intermittentie van hernieuwbare energie met de constante vraag van datacentra zal robuuste energiopslagoplossingen en flexibel netwerkbeheer vereisen. Bovendien kan AI zelf een rol spelen bij het verbeteren van de energoefficiëntie, door het optimaliseren van de bedrijfsvoering van elektriciteitscentrales en het verbeteren van het netwerkbeheer.

De rol van AI bij het optimaliseren van de energiesector

AI is ook een krachtig instrument voor het optimaliseren van energiesystemen. Het kan de energiewinning verbeteren, de operationele kosten verlagen en de integratie van hernieuwbare energie in bestaande netwerken verbeteren. Door AI te gebruiken voor real-time monitoring, voorspellend onderhoud en netwerkoptimalisatie, kunnen energiemaatschappijen de efficiëntie verhogen en de emissies verlagen. De IEA schat dat de bredere toepassing van AI jaarlijks tot $110 miljard aan besparingen kan opleveren in de elektriciteitssector in 2035. Het rapport van de IEA benadrukt ook verschillende belangrijke toepassingen van hoe AI de efficiëntie van vraag en aanbod in de energiesector kan verbeteren:

• Vooruitzichten van vraag en aanbod: AI verbetert de mogelijkheid om de beschikbaarheid van hernieuwbare energie te voorspellen, wat essentieel is voor het integreren van variabele bronnen in het net. Bijvoorbeeld, Google’s neurale netwerk-gebaseerde AI heeft de financiële waarde van windenergie met 20% verhoogd door middel van nauwkeurige 36-uursvoorspellingen. Dit stelt nutsbedrijven in staat om beter de vraag en het aanbod in balans te brengen, waardoor de afhankelijkheid van fossiele brandstoffen afneemt.
• Voorspellend onderhoud: AI bewaakt de energiinfrastructuur, zoals stroomlijnen en turbines, om storingen te voorspellen voordat ze tot uitval leiden. E.ON heeft de uitval van stroom met maximaal 30% verlaagd door machine learning te gebruiken voor middenspanningskabels, en Enel heeft een verlaging van 15% bereikt met sensor-gebaseerde AI-systemen.
• Netwerkbeheer: AI verwerkt gegevens van sensoren en slimme meters om de stroomstroom te optimaliseren, met name op distributieniveau. Dit zorgt voor stabiele en efficiënte netwerkoperaties, zelfs als het aantal netwerkverbonden apparaten blijft groeien.
• Vraagreactie: AI maakt het mogelijk om beter de elektriciteitsprijzen te voorspellen en dynamische prijsmodellen te creëren, waardoor consumenten worden aangemoedigd om hun verbruik te verplaatsen naar daluren. Dit vermindert de belasting van het net en verlaagt de kosten voor zowel nutsbedrijven als consumenten.
• Consumentendiensten: AI verbetert de klantbeleving door middel van apps en chatbots, waardoor facturering en energiemanagement worden verbeterd. Bedrijven als Octopus Energy en Oracle (ORCL ) Utilities zijn toonaangevende voorbeelden van deze innovatie.

Bovendien kan AI helpen om het energieverbruik te verlagen door de efficiëntie van energievragende processen, zoals elektriciteitsopwekking en -transmissie, te verbeteren. Naarmate de energiesector verder wordt gedigitaliseerd, zal AI een cruciale rol spelen bij het balanceren van vraag en aanbod.

De uitdagingen en de weg vooruit

Hoewel de integratie van AI in de energiesector veelbelovend is, bestaan er nog onzekerheden. De snelheid van de adoptie van AI, de vooruitgang in de efficiëntie van AI-hardware en de capaciteit van de energiesector om aan de toenemende vraag te voldoen, zijn allemaal factoren die de toekomstige elektriciteitsconsumptie kunnen beïnvloeden. Het rapport van de IEA schetst verschillende scenario’s, waarvan het meest optimistische een vraagstijging van meer dan 45% boven de huidige verwachtingen aangeeft.

Om ervoor te zorgen dat de groei van AI niet de capaciteit van de energiesector overtreft, zullen landen moeten focussen op het verbeteren van de netwerkinfrastructuur, het bevorderen van flexibele datacentrumoperaties en het waarborgen dat de energiemaatschappijen de evoluerende behoeften van AI kunnen bijhouden. Samenwerking tussen de energiesector en de technologie-industrie, evenals strategische beleidsplanning, zal essentieel zijn om risico’s te beheren en het potentieel van AI in de energiesector te benutten.

De conclusie

AI verandert de mondiale energiesector aanzienlijk. Terwijl de toenemende vraag naar energie in datacentra uitdagingen creëert, biedt het ook kansen voor de energiesector om te evolueren en efficiënter te worden. Door AI te gebruiken om de energiemaatschappijen te verbeteren en de energiemaatschappijen te diversifiëren, kunnen we de groeiende energievraag van AI op een duurzame manier invullen. De energiesector moet snel aanpassen om de snelle groei van AI te ondersteunen, terwijl ze AI gebruiken om de energiemaatschappijen te verbeteren. In de komende decennium kunnen we belangrijke veranderingen verwachten in de manier waarop elektriciteit wordt opgewekt, verdeeld en verbruikt, aangedreven door de kruising van AI en de digitale economie.