Что бум центров обработки данных и искусственного интеллекта может означать для энергетического сектора

За последние два года инвестиции в новые центры обработки данных резко возросли благодаря растущей цифровизации и внедрению искусственного интеллекта (ИИ), темпы которого, как ожидается, будут продолжать расти. Большая часть расходов сосредоточена в Соединенных Штатах, где только за последние два года ежегодные инвестиции в строительство центров обработки данных удвоились, хотя в других крупных экономиках, таких как Китай и Европейский Союз, также наблюдается рост активности. В 2023 году общие капитальные вложения компаний Google, Microsoft и Amazon, которые являются лидерами отрасли в области внедрения искусственного интеллекта и установки центров обработки данных, были выше, чем у всей нефтегазовой отрасли США, и составили около 0,5% ВВП США.

Средние центры обработки данных довольно малы по мощности: потребляемая мощность составляет порядка 5–10 мегаватт (МВт). Но крупные гипермасштабные центры обработки данных, которые становятся все более распространенными, имеют потребляемую мощность 100 МВт и более, а годовое потребление электроэнергии эквивалентно потребности в электроэнергии примерно от 350 000 до 400 000 электромобилей.

Важно оценить это в перспективе: глобальные продажи электромобилей достигнут 17 миллионов в 2024 году. Сегодня на центры обработки данных приходится около 1% мирового потребления электроэнергии, а годовое потребление электроэнергии центрами обработки данных во всем мире составляет около половины потребления электроэнергии. от бытовой ИТ-техники, такой как компьютеры, телефоны и телевизоры. Однако по мере расширения сектора важно изучить последствия для энергетического сектора, которые мы проанализировали в выпуске МЭА 2024 года. Мировой энергетический прогноз и продолжит исследования в ближайшие месяцы, в том числе посредством специального отчета, посвященного энергетике и искусственному интеллекту, в первой половине 2025 года.

Кроме того, центры обработки данных станут ключевым моментом предстоящей Глобальной конференции МЭА по энергетике и искусственному интеллекту. Мероприятие, которое пройдет в нашей штаб-квартире в Париже 4–5 декабря, соберет высокопоставленных лиц, принимающих решения из правительств, технологического сектора, энергетической отрасли и гражданского общества, чтобы обсудить способы, с помощью которых ИИ может преобразовать энергетические системы. в будущем.

Отчасти из-за ожиданий в отношении ИИ в ближайшие несколько лет произойдет существенный рост числа и размеров центров обработки данных. Этот рост будет частично смягчен постоянным повышением эффективности как на аппаратном, так и на программном уровне. Тем не менее, при нынешних политических условиях и тенденциях спрос на электроэнергию со стороны центров обработки данных будет сильно расти к 2030 году.

Однако, если рассматривать его в более широком контексте глобального роста потребления электроэнергии, вклад центров обработки данных является скромным. Согласно нашему сценарию заявленной политики, к 2030 году глобальный совокупный спрос на электроэнергию вырастет на 6 750 тераватт-часов (ТВтч), что эквивалентно большему, чем совокупный спрос со стороны Соединенных Штатов и Европейского Союза сегодня. Хотя растущая цифровизация, включая развитие искусственного интеллекта, является одним из факторов, продолжающийся экономический рост, электромобили, кондиционеры и растущая важность электроемкого производства являются более важными факторами.

В крупных экономиках, таких как США, Китай и Европейский Союз, сегодня на центры обработки данных приходится около 2–4% общего потребления электроэнергии. Но поскольку они имеют тенденцию быть пространственно сконцентрированными, их локальное воздействие может быть выражено. Этот сектор уже превысил 10% потребления электроэнергии как минимум в пяти штатах США. В Ирландии на его долю сейчас приходится более 20% всего потребления электроэнергии.

Для сравнения, крупные центры обработки данных могут иметь потребность в электроэнергии, эквивалентную потребности в электроэнергии сталелитейного завода с электродуговой печью. Однако сталелитейные заводы с меньшей вероятностью будут сосредоточены в одном и том же географическом районе.

Таким образом, рост центров обработки данных может привести к значительной нагрузке на местные электросети, усугубляемой огромным несоответствием между быстрыми сроками строительства центров обработки данных и часто вялыми темпами расширения и укрепления сетей и генерирующих мощностей. Уже были случаи, когда юрисдикции приостанавливали новые контракты на дата-центры из-за резкого роста запросов. Для регионов или стран, которые особенно пострадали, рост потребления электроэнергии в центрах обработки данных может затруднить достижение климатических целей.

Поскольку роль центров обработки данных в электроэнергетической системе будет возрастать, важно, чтобы политики и регулирующие органы имели инструменты для понимания этого нового фактора роста спроса. Ряд ключевых переменных заслуживает дальнейшего обсуждения и анализа.

Во-первых, скорость и способ роста использования ИИ остается принципиально неопределенным. Первые данные показывают, что внедрение домохозяйствами происходит быстро – возможно, быстрее, чем в случае других преобразующих цифровых технологий. Но то, какое использование ИИ со временем станет популярным как среди домохозяйств, так и среди предприятий, будет иметь последствия для спроса на энергию. Например, создание видео гораздо более энергозатратно, чем создание текста или поиск с использованием искусственного интеллекта. Будущее направление развития моделей ИИ также имеет значение, поскольку некоторые подходы потребляют значительно больше энергии, чем другие. Финансовая прибыль от приложений ИИ также может повлиять на тенденции инвестиций в центры обработки данных, поскольку текущие расходы связаны с ожиданиями прибыльности в будущем.

Во-вторых, перспективы дальнейшего повышение эффективности как в аппаратном, так и в программном обеспечении необходимо лучше понять. Эффективность компьютерных чипов, связанных с искусственным интеллектом, удваивается примерно каждые два с половиной-три года, а современный компьютерный чип, связанный с искусственным интеллектом, потребляет на 99% меньше энергии для выполнения тех же вычислений, что и модель 2008 года. Новые технологии охлаждения. разрабатываются, а сами модели ИИ становятся более эффективными. В то же время эксплуатационные и энергетические показатели центров обработки данных относительно непрозрачны, что затрудняет оценку спроса. В некоторых юрисдикциях предпринимаются усилия по повышению прозрачности.

В-третьих, необходимы дополнительные усилия для понимания физические ограничения на росте спроса. Понимание конвейера проектов центров обработки данных ограничено, а данные недоступны. Между тем, производство чипов может стать узким местом в краткосрочной перспективе. Сам энергетический сектор может замедлить рост ИИ, если генерирующие и сетевые мощности будут недоступны в тех местах, где они наиболее необходимы.

Наконец, влияние приложений искусственного интеллекта в энергетическом секторе в более широком смысле необходимо полностью оценить. Многообещающие примеры включают ускорение прорывов в инновациях в области чистой энергетики, управление электроэнергетической системой для увеличения количества возобновляемых источников энергии и внедрение искусственного интеллекта для повышения прибыльности и скорости программ электрификации в развивающихся странах. Эти приложения потенциально могут трансформировать энергетические системы, но сегодня их влияние, благоприятные условия и масштабируемость недостаточно известны.

В целом существует острая необходимость государственно-частный диалоггде политики, технологический сектор и энергетическая промышленность собираются вместе для обсуждения. Обещания ИИ реальны – не в последнюю очередь в области инноваций в области чистой энергетики. Но для создания ответственного ИИ потребуется быстрое появление новых партнерских отношений. Предстоящая Глобальная конференция по энергетике и искусственному интеллекту призвана предоставить возможность начать и продвинуть эти разговоры.