De verborgen infrastructuur die de AI-boom aandrijft

De groei van de kunstmatige intelligentie gebeurt in een tempo dat weinig industrieën hebben meegemaakt. Modellen worden geschaald, de rekenintensiteit neemt toe en de vraag naar datacentercapaciteit blijft stijgen. Naarmate AI-werklasten de dichtheid en de stroomvraag naar nieuwe extremen duwen, is de infrastructuurefficiëntie zowel de meest kritieke als de moeilijkste uitdaging om op te lossen.

De ontwikkeling van datacenters beïnvloedt de vraag naar energie en water in de gemeenschappen waarin ze zich bevinden. De vraag die in de komende decennium moet worden beantwoord, is of cloud-, enterprise- en edge-AI-infrastructuur verantwoord kan worden geschaald wanneer koeling, stroom en systeemarchitectuur even kritiek zijn als de berekening zelf.

AI-groei herdefinieert vraag naar resources

Datacenters hebben historisch gezien een klein aandeel in de totale elektriciteitsvraag in de VS, maar dat verandert snel. In 2023 vertegenwoordigden ze ongeveer 4,4% van het totale elektriciteitsverbruik in de VS. Tegen 2028 zal dat cijfer naar verwachting stijgen tot tussen de 6,7% en 12%. Tegelijkertijd zullen de energiekosten naar verwachting tot 2026 blijven stijgen, en wordt verwacht dat datacenters tegen 2028 een tekort aan stroom van 20% zullen hebben. De stijging van de vraag naar stroom voor datacenters, in combinatie met de toenemende elektrificatie van alles, van auto’s tot huishoudelijke verwarming, zet een reeds overbelaste stroomnet onder druk en legt druk op huishoudens, gemeenschappen en bedrijven.

Koeling vertegenwoordigt een aanzienlijk deel van het totale energieverbruik van datacenters en is een van de grootste drijvende krachten achter de totale belasting van de faciliteit. Luchtkoeling is decennialang de basis geweest van het thermisch beheer van datacenters, waarbij gebruik wordt gemaakt van koelers, koeltorens en airconditioning om de optimale bedrijfstemperatuur te handhaven.

Maar met elke nieuwe generatie AI-hardware, pakken datacenters aanzienlijk meer rekenkracht in kleinere ruimtes. Hierdoor wordt meer warmte gegenereerd. Meer warmte vraagt om meer koeling, en meer koeling verbruikt meer stroom en water. Efficiëntie is geen randvoorwaarde meer; het is een fundamentele ontwerpeis.

Minimale gemeenschapsimpact is nu een bedrijfsimperatief

Datacenters functioneren in gemeenschappen die afhankelijk zijn van stabiele elektriciteitsprijzen en betrouwbare watertoevoer. Naarmate het publieke bewustzijn van het resourceverbruik van datacenters toeneemt, worden hun impact en regulering door gemeenschappen en regulatoren steeds meer onder de loep genomen.

In The Dalles, Oregon, heeft de uitbreiding van Google’s datacenteractiviteiten zorgen gewekt over waterverbruik en langetermijneffecten op het milieu. In 2012 gebruikte het technologiebedrijf 12% van de watervoorziening van The Dalles; tegen 2024 was dat toegenomen tot bijna een derde. Dit heeft het bedrijf onder publieke druk geplaatst, met zorgen over het resourcegebruik en de impact op de lokale infrastructuur en gemeenschapsbehoeften.

Individuele staten hebben wetgeving ingevoerd die de bouw van nieuwe datacenters kan beperken. Op federaal niveau heeft de huidige regering, die over het algemeen ondersteunend is voor AI, technologiebedrijven aangemoedigd om ervoor te zorgen dat hun datacenterontwikkelingen de huishoudelijke elektriciteitsprijzen niet verhogen of de regionale watervoorziening onder druk zetten.

Het is duidelijk dat het landschap voor technologiebedrijven en datacenterontwikkelaars aan het veranderen is. De reputatie van een bedrijf hangt nu af van hoe goed bedrijven hun fysieke voetafdruk en relaties met de gemeenschappen die datacenters hosten, beheren.

Van publieke toezeggingen tot infrastructuurverandering

Als reactie op deze verschuiving hebben technologiebedrijven zoals Microsoft en OpenAI publieke toezeggingen gedaan om “hun weg te betalen” om gemeenschaps-, openbare en milieuzorgen te adresseerbaar te maken die voortkomen uit hun snelle groei. Microsoft heeft een Community-First Infrastructure-kader gepubliceerd dat expliciete toezeggingen vaststelt voor hoe het AI-datacenters in de Verenigde Staten zal bouwen en exploiteren. Hoewel deze initiatieven zowel significante vooruitgang als duidelijke intentie signaleren, zij adresseerbaar slechts een deel van de uitdaging. Een meer concreet en duurzaam oplossing vereist het reduceren van resourceverbruik op het infrastructuurniveau.

Dat begint met koeling. De traditionele aanpak van luchtkoeling is onvoldoende voor de huidige AI-hardware. Dit omvat niet alleen rekenresources (CPUs en GPUs), maar ook voedingen, opslag en netwerken. Voor een grotere thermische efficiëntie moet koeling rechtstreeks op de componenten die warmte gegenereerd worden, worden gericht, in plaats van op de ruimte eromheen.

Precisie-vloeistofkoeling vangt warmte rechtstreeks op bij het componentniveau met behulp van milieuvriendelijke dielektrische vloeistoffen in plaats van de hele kamer te koelen. Deze systemen kunnen het energieverbruik tot 40% reduceren en het waterverbruik tot 96%, terwijl de betrouwbaarheid wordt verbeterd en de levensduur van de hardware wordt verlengd. Bovendien zijn ze bijna geluidloos en beschermen ze gevoelige componenten tegen luchtverontreinigingen.

Infrastructuur ontwerpen voor resourcebeperkte realiteit

Organisaties hoeven niet te kiezen tussen kosten, betrouwbaarheid en duurzaamheid. Wanneer infrastructuur holistisch wordt ontworpen, versterken deze doelstellingen elkaar. Lagere energieverbruik vermindert de operationele uitgaven, terwijl het reduceren van waterverbruik het reguleringsrisico en de publieke aandacht vermindert. Verbeterd thermisch beheer verhoogt ook de systeemprestaties en verlengt de levensduur van kritieke hardwarecomponenten.

Infrastructuur die inherent minder energie en water verbruikt, past beter bij de opkomende beleidskaders en milieunormen. Bedrijven die succesvol zijn, zullen deze verschuiving prioriteren en geavanceerde, duurzame thermische beheeroplossingen adopteren. De toekomst van infrastructuur zal niet alleen worden gevormd door innovatie in software, maar ook door intentioneel infrastructuurontwerp.