Centra danych AI: rozwiązywanie rosnących potrzeb energetycznych

Rewolucja AI jest w pełni rozkwitu, a to oznacza znacznie więcej centrów danych; eksperci branżowi przewidują 33% wzrost liczby centrów danych do końca dekady. A wraz z tym wzrostem nastąpi wzrost zużycia energii elektrycznej. Niektóre stany mogą doświadczyć, że centra danych będą odpowiedzialne za tak dużo, jak 36% całkowitego zużycia energii elektrycznej w ciągu najbliższej dekady, według niedawnych scenariuszy wzrostu obciążenia EPRI. Ten popyt na energię napędzany przez AI dodaje się do znacznego nacisku na sieci elektryczne, które już są narażone na przeciążenie. Według wielu ekspertów, w rzeczywistości, AI może być odpowiedzialne za kryzys energetyczny.

Jednakże, ten kryzys można uniknąć poprzez wdrożenie systemów magazynowania energii cieplnej na miejscu, które pozwalają na bardziej elastyczne wykorzystanie energii bez ofiarowania wydajności centrum danych. Systemy energii cieplnej mogą natychmiastowo zmniejszyć obciążenie centrów danych na sieci, zmniejszając w ten sposób występowanie przerw i awarii, a także potrzebę dodatkowej infrastruktury po stronie dostawców energii – co byłoby kosztem, który ostatecznie zostałby przeniesiony na konsumentów w postaci wyższych rachunków za energię. Ostatecznie, takie systemy magazynowania mogą otworzyć drogę do uruchomienia większej liczby centrów danych w celu spełnienia rosnącego popytu na AI, bez znacznego wpływu na infrastrukturę energetyczną społeczności.

Systemy energii cieplnej zmniejszają nacisk na sieć głównie dzięki temu, że umożliwiają przesunięcie obciążenia, czyli dostosowanie godzin, w których centra danych korzystają z największej ilości energii elektrycznej z sieci. Centra danych mogą ładować te systemy magazynowania energii z sieci podczas godzin, kiedy popyt na sieć jest niższy, a następnie uwalniać ją do zasilania operacji podczas godzin, kiedy utilities są bardziej obciążone przez wyższy popyt od konsumentów. Używanie takich systemów do magazynowania energii i zasilania systemów klimatyzacji może uczynić dużą różnicę, ponieważ systemy klimatyzacji muszą działać 24/7, aby utrzymać krytyczne urządzenia w odpowiedniej temperaturze, i często stanowią około 40% zużycia energii przez centrum danych.

Globalny wyścig AI wymaga dużych ilości energii

Niedawno ogłoszony projekt Stargate o wartości 500 miliardów dolarów, prowadzony przez grupę dużych firm technologicznych, będzie wymagał dziesiątek gigawatów energii elektrycznej. Podobnie jak chiński startup DeepSeek AI niedawno pokazał, AI może stać się bardziej efektywne pod względem kosztów i energii, ale wiele ekspertów uważa, że AI nadal będzie znaczącym źródłem wysokiego zapotrzebowania na energię.

W rzeczywistości, nawet przed tymi ogłoszeniami AI, centra danych były na drodze do coraz większego wyzwania dla amerykańskiej sieci energetycznej. Według Administracji Informacji Energetycznej USA, zużycie energii elektrycznej ma wzrosnąć do rekordowych poziomów w 2025 roku, a potrzeby energetyczne centrów danych będą ważnym czynnikiem.

Według ekspertów, w ciągu najbliższej dekady potrzeby energetyczne centrów danych będą stanowić więcej niż połowę Ameryki Północnej podatną na ograniczenia i awarie zasilania. Nawet tam, gdzie jest wystarczająco dużo energii, centra danych będą miały wpływ finansowy na wszystkich; studia pokazują, że popyt na energię przez centra danych i wynikające z tego ograniczenia zasobów mogą podnieść ceny energii o nawet 70%. Raport Bain & Company podkreśla, jak gwałtowny wzrost popytu na centra danych może zagrozić przewyższeniu wzrostu podaży energii i wymagać bilionów dolarów nowych inwestycji w energię na całym świecie. Według Bain, „Szybkość wejścia na rynek jest kluczowa dla dostawców centrów danych”, ale lokalne społeczności i regulacje martwią się o niezawodność sieci i wpływ na środowisko.

Magazynowanie energii cieplnej to natychmiastowe rozwiązanie, które korzysta wszystkim stronom

To jest miejsce, w którym magazynowanie energii cieplnej – technologia dostępna już teraz – może pomóc. Zaprojektowane do użytku z regularną energią elektryczną dostarczaną przez dostawców, energia jest magazynowana w wodzie lub lodzie i uwalniana, gdy jest potrzebna do zasilania systemów klimatyzacji centrów danych – zwykle podczas okresów, kiedy popyt – i również ceny – są wysokie. To rozwiązanie nie wymaga wprowadzania dużych zmian w infrastrukturze; może być dostosowane do istniejących budynków. Ponieważ jest to rozwiązanie „za licznikiem”, centra danych mogą je instalować niezależnie od dostawców energii – co oznacza, że jest to szybki i efektywny sposób, aby odciążyć sieć.

Jeśli będą one stosowane powszechnie, takie systemy mogą zmniejszyć prawdopodobieństwo przerw i awarii zasilania w czasie wysokiego popytu. To przesunięcie obciążenia będzie szczególnie ważne w stanach, gdzie popyt na energię przez centra danych będzie szczególnie wysoki. Rozwiązania takie jak magazynowanie energii cieplnej, które pomagają spłaszczyć wpływ na sieć, dają dostawcom energii więcej swobody, aby integrować nowe zasoby, w tym energię słoneczną i wiatrową, oraz rozbudowywać transmisję w sposób uporządkowany. Takie rozwiązania również zmniejszają lub co najmniej spowalniają potrzebę rozbudowy infrastruktury przez dostawców energii – potencjalnie redukując koszty, które ostatecznie zostałyby przeniesione na konsumentów w postaci wyższych rachunków za energię.

Z udowodnionym rozwiązaniem, aby zmniejszyć obciążenie sieci, nowe centra danych będą mogły uzyskać niezbędne pozwolenia i zezwolenia rządowe szybciej, z mniejszymi sprzeciwami lub obawami o wpływ na lokalne źródła energii, co pozwoli tej branży na szybszy rozwój i dotrzymanie rosnącego popytu spowodowanego przez AI.

Dlaczego centra danych powinny działać teraz

Istnieje również korzyść finansowa dla centrów danych, które wdrożą systemy magazynowania energii cieplnej: Z większą liczbą dostawców energii stosujących różnicowanie cen lub taryfy czasu użytkowania, oparte na popycie lub źródle energii, magazynowanie energii „za licznikiem” może skorzystać z tych luk w cenniku, które będą rosły w przyszłości, szczególnie w stanach takich jak Kalifornia i innych, które są bardziej uzależnione od energii słonecznej w ciągu dnia. Centra danych mogą zaoszczędzić pieniądze, ładowując systemy magazynowania energii cieplnej podczas godzin, kiedy energia jest tańsza, a następnie uwalniając ją podczas godzin szczytu – co pozwala im zmniejszyć uzależnienie od sieci w czasie, gdy energia jest droższa.

Magazynowanie energii cieplnej jest również bezpieczniejszą opcją dla centrów danych niż magazynowanie oparte na bateriach litowo-jonowych. Podczas gdy małe baterie litowo-jonowe są powszechne wśród konsumentów, duże budynki, takie jak centra danych, wymagałyby dużych baterii, które stawiają znaczące problemy bezpieczeństwa. Baterie te często nie mogą utrzymać ładunku przez więcej niż 12 godzin. Ponadto degradują się z czasem i wymagają znaczących ilości naturalnych surowców, w tym minerałów, które są w krótkim zaopatrzeniu i pochodzą z importu. Wiele baterii jest również produkowanych za granicą, w tym w Chinach, podczas gdy systemy magazynowania energii cieplnej są głównie produkowane w USA.

AI przyniesie wiele korzyści, ale także wyzwania. Energia potrzebna do zasilania dużego centrum danych, które zużywa 100 MW mocy, może, według badań, zasilić około 80 000 domów energią elektryczną. Pomnóż to przez wiele nowych centrów danych, które są uruchamiane, a wpływ będzie znaczący – może to podnieść ceny dla wszystkich, a także doprowadzić do braków energii, przerw i awarii zasilania. AI ma przynieść biliony dolarów wartości dodanej do gospodarki, ale problemy z energią mogą uszkodzić tę oczekiwaną produktywność. Nie musi tak być; poprzez wdrożenie rozwiązań energetycznych, takich jak magazynowanie energii cieplnej, branża centrów danych może zmniejszyć swoje wydatki i obniżyć prawdopodobieństwo awarii zasilania.