Centra danych AI: rozwiązanie rosnących potrzeb energetycznych

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

Jednak ten kryzys można uniknąć poprzez wdrożenie systemów magazynowania energii cieplnej na miejscu, które pozwalają na bardziej elastyczne korzystanie z energii bez poświęcania działania centrów danych. Systemy energii cieplnej mogą natychmiastowo zmniejszyć obciążenie sieci przez centra danych, co prowadzi do zmniejszenia liczby przerw i awarii, a także potrzeby dodatkowej infrastruktury na poziomie użyteczności – co ostatecznie wpłynie na wzrost kosztów dla konsumentów. Ostatecznie, takie systemy magazynowania mogą umożliwić szybsze uruchomienie nowych centrów danych, aby zaspokoić rosnące zapotrzebowanie 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 podczas godzin, w których zapotrzebowanie na sieć jest mniejsze, a następnie uwalniać ją do zasilania podczas godzin, w których zapotrzebowanie na energię jest większe. Użycie takich systemów do magazynowania energii i zasilania systemów klimatyzacji może znacznie pomóc, ponieważ systemy te muszą działać całą dobę, aby utrzymać sprzęt w odpowiedniej temperaturze, i często stanowią około 40% zużycia energii przez centrum danych.

Globalny wyścig AI wymaga dużej ilości energii

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

W rzeczywistości, nawet przed tymi ogłoszeniami AI, centra danych były na drodze do coraz większego wyzwania dla amerykańskiego zaopatrzenia w energię. Według Administracji Informacji Energetycznej USA, zużycie energii elektrycznej wzrośnie do rekordowych poziomów w 2025 roku, a potrzeby energetyczne centrów danych będą istotnym czynnikiem.

Według ekspertów, w ciągu najbliższej dekady zapotrzebowanie na energię przez centra danych ponad połowę Ameryki Północnej naraża na ryzyko przerw i awarii w dostawie energii. Nawet tam, gdzie jest wystarczająco dużo energii, centra danych będą miały wpływ finansowy na wszystkich; studia pokazują, że zapotrzebowanie na energię przez centra danych i wynikające z tego ograniczenie zasobów może powodować wzrost cen energii o nawet 70%. Raport Bain & Company podkreśla, jak gwałtowny wzrost zapotrzebowania na centra danych może zagrażać przewyższeniu wzrostu zaopatrzenia w energię i wymagać bilionów dolarów nowych inwestycji w energię na całym świecie. Według Bain, „Szybkość wejścia na rynek jest niezwykle ważna dla dostawców centrów danych”, ale lokalne społeczności i regulatorzy 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 obecnie – może pomóc. Zaprojektowana do użytku z regularną energią elektryczną dostarczaną przez sieć, energia jest magazynowana w wodzie lub lodzie i uwalniana, gdy jest potrzebna do zasilania systemów klimatyzacji centrów danych – zwykle w godzinach, w których zapotrzebowanie i cena są wysokie. To rozwiązanie nie wymaga wprowadzania dużych zmian w infrastrukturze; może być zainstalowane w istniejących budynkach. Ponieważ jest to rozwiązanie za siecią, centra danych mogą je instalować niezależnie od dostawców energii – co oznacza, że jest to szybki i wydajny sposób, aby odciążyć sieć.

Jeśli zostaną użyte powszechnie, takie systemy mogą zmniejszyć prawdopodobieństwo przerw i awarii w dostawie energii podczas godzin szczytu. To przesunięcie obciążenia będzie szczególnie ważne w stanach, w których zapotrzebowanie na energię będzie szczególnie wysokie dla centrów danych. 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 sieć w sposób uporządkowany. Takie rozwiązania również zmniejszają lub co najmniej spowalniają potrzebę rozbudowy infrastruktury przez dostawców energii – co potencjalnie zmniejsza koszty, które ostatecznie zostaną przeniesione na konsumentów poprzez ich rachunki za energię.

Z udowodnionym rozwiązaniem, aby zmniejszyć obciążenie sieci, nowe centra danych będą mogły uzyskać niezbędne zatwierdzenia rządowe i pozwolenia na działalność szybciej, z mniejszymi protestami lub obawami o wpływ na lokalne źródła energii, co pozwoli tej branży na szybszy rozwój i zaspokojenie rosnącego zapotrzebowania na AI.

Dlaczego centra danych powinny działać natychmiast

Istnieje również korzyść finansowa dla centrów danych, które wdrożą systemy magazynowania energii cieplnej: z więcej dostawców energii używających różnicowania cen lub taryf czasowych, w zależności od zapotrzebowania lub źródła energii, magazynowanie za siecią może korzystać z tych luk w cenniku, które będą rosły w przyszłości, szczególnie w stanach takich jak Kalifornia i innych, które bardziej polegają na energii słonecznej w ciągu dnia. Centra danych mogą zaoszczędzić pieniądze, ładowując systemy magazynowania energii cieplnej podczas godzin, w których energia jest tańsza, a następnie uwalniając ją podczas godzin szczytu – co pozwala im zmniejszyć uzależnienie od energii sieciowej w godzinach, w których 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 wymagają dużych baterii, które stwarzają znaczne problemy bezpieczeństwa. Baterie te często nie mogą utrzymać ładunku przez więcej niż 12 godzin. Ulegają również degradacji z czasem i wymagają znacznych ilości surowców, w tym minerałów, które są w krótkim zaopatrzeniu i pochodzą z zagranicy. Wiele baterii jest również wytwarzanych 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 zasilić około 80 000 domów z energią elektryczną. Pomnóż to przez wiele nowych centrów danych, które są uruchamiane, a wpływ będzie znaczący – może to spowodować wzrost cen dla wszystkich, a także doprowadzić do braków energii, przerw i awarii. AI ma przynieść tryliony dolarów wartości dodanej do gospodarki – ale problemy z energią mogą zaszkodzić oczekiwanemu wzrostowi produktywności. Nie musi tak być; poprzez wdrożenie rozwiązań magazynowania energii cieplnej, branża centrów danych może zmniejszyć swoje wydatki i obniżyć ryzyko awarii.