Нейт Уолкиншоу пишет, что резкий рост спроса на электроэнергию в центрах обработки данных, вызванный развитием искусственного интеллекта, изменит наше представление об энергопотреблении.

Многое происходит в мире ажиотажа вокруг ИИ, особенно когда речь идет о масштабировании. Важно отметить, что вызванный ИИ всплеск спроса на электроэнергию в центрах обработки данных — это не просто тенденция, это сейсмический сдвиг, который изменит наше мышление об энергопотреблении.

Обработка ИИ требует огромного количества энергии. Для сравнения, один только ChatGPT от OpenAI потребляет около 1 ГВт-ч в день — достаточно электричества для питания 33 000 домов — и это всего лишь одна модель ИИ. Это всего лишь атомный вариант использования по сравнению со спросом, обусловленным центрами обработки данных.

Ожидается, что к 2028 году пиковая нагрузка центров обработки данных увеличится с 808 МВт в 2023 году до 4,6 ГВт , что достаточно для обеспечения электроэнергией 3,8 млн домов, а на долю искусственного интеллекта, по прогнозам, будет приходиться около 20% спроса на центры обработки данных.

Сеть испытывает огромную нагрузку и нуждается в срочной модернизации для удовлетворения растущего спроса и предотвращения возможных отключений электроэнергии.

Ставки высоки: сегодняшние критически важные центры обработки данных полагаются на доступность питания, чтобы гарантировать бесперебойность повседневной работы и постоянную безопасность и доступность данных. Даже кратковременное отключение питания может стоить центрам обработки данных и их клиентам тысячи долларов за минуту простоя.

Устойчивые решения больше не являются чем-то факультативным; они имеют решающее значение для удовлетворения потребностей этого быстро развивающегося технологического ландшафта.

Выступая на Всемирном экономическом саммите с докладом об  энергопотреблении ИИ  , генеральный директор OpenAI Сэм Альтман сказал: «Мы не добьемся этого без прорыва». Сейчас самое время работать сообща, чтобы сделать возобновляемые источники энергии жизнеспособными для доставки электроэнергии туда, где она необходима.

Откуда возьмется энергия?

В связи с очевидной потребностью в долгосрочных и надежных решениях планировщикам энергоснабжения крупных коммунальных служб теперь приходится пересматривать свои планы энергоснабжения, чтобы удовлетворить быстрый рост спроса на электроэнергию со стороны центров обработки данных, обусловленный искусственным интеллектом.

Например, прогноз на август 2024 года от  Northwest Power and Conservation Council  предполагает, что к 2029 году центры обработки данных могут потреблять в среднем около 4 ГВт электроэнергии. Это больше электроэнергии в год, чем Puget Sound Energy, которая обслуживает более 1,2 миллиона жилых, коммерческих и промышленных клиентов на Тихоокеанском северо-западе.

Этот всплеск спроса ставит регион на грань дефицита электроэнергии, значительно увеличивая риск массовых отключений электроэнергии.

Хотя северо-запад США включил солнечную и ветровую энергию в свой энергетический баланс, эти источники работают непостоянно и сильно зависят от погодных условий, не в состоянии удовлетворить растущий спрос.

В своем отчете NPCC подчеркнула, что увеличение мощности возобновляемых источников энергии может стать ключом к снижению роста спроса примерно до 3% в год и достижению  среднего показателя в 1,4 ГВт  к 2029 году.

Хранение и резервное питание также остаются проблемами. Исторически многие центры обработки данных полагались на дизельные генераторы в качестве резерва. Однако зависимость от дизельного топлива влечет за собой значительные  расходы на охрану окружающей среды и здоровья населения  , уязвимость цепочки поставок и риск истощения, что приводит к волатильности цен.

Эти проблемы подчеркивают острую необходимость в более надежных и масштабируемых энергетических решениях для предотвращения потенциального кризиса.

Что происходит с сетью?

Представьте себе сеть как сеть труб, по которым электричество поступает с электростанций туда, где оно необходимо. Когда дата-центры требуют огромных объемов энергии, это похоже на попытку протолкнуть огромный объем воды через трубы, которые могут справиться только с определенным потоком.

Это создает перегрузки, когда линии электропередачи, уже работающие на пределе своих возможностей,  с трудом справляются с дополнительной нагрузкой .

Так же, как водопроводные трубы лопаются под давлением, эти перегруженные линии могут перегреваться, что может привести к повреждениям и отключениям. Чтобы предотвратить это, операторы сетей должны перенаправлять электроэнергию по менее загруженным линиям, но это замедляет общий поток, затрудняя эффективную подачу электроэнергии.

Какую помощь может оказать распределенное хранение энергии?

Распределенные системы хранения энергии  имеют решающее значение для удовлетворения растущего спроса на электроэнергию в центрах обработки данных и защиты сети. Хотя расширение и модернизация линий электропередач могут помочь уменьшить перегрузку сети, эти проекты являются дорогостоящими и требуют десятилетий для завершения.

Напротив, новые и возобновляемые технологии, такие как Flywheel Energy Storage Systems (FESS) и Battery Energy Storage Systems (BESS), предлагают более быстрые и гибкие варианты. Распределенные системы FESS и BESS обычно могут быть развернуты в течение шести месяцев и могут легко масштабироваться для удовлетворения растущего спроса путем добавления большего количества единиц хранения.

FESS работает как высокоскоростное прялочное колесо, которое может накапливать избыточную энергию за миллисекунды и возвращать ее обратно в сеть, когда спрос колеблется. Такая быстрая реакция помогает сгладить поток электроэнергии, подобно тому, как резервуар для воды сохраняет излишки воды во время сильного ливня, чтобы выпустить ее позже, когда она больше всего нужна.

BESS, с другой стороны, действует как гигантская перезаряжаемая батарея, запасая энергию в периоды низкого спроса и высвобождая ее, когда сеть перегружена. Это уравновешивает поток электроэнергии и предотвращает заторы, подобно тому, как водохранилище удерживает и высвобождает воду, чтобы контролировать течение реки.

Такие компании, как Microsoft, доказывают эффективность этих систем: технологический лидер запускает крупномасштабную BESS в своем  шведском центре обработки данных  для замены дизельных генераторов — важный шаг на пути к достижению цели стать компанией с отрицательным уровнем выбросов углерода к 2030 году. По данным производителя, BESS  обеспечивает  хранение 16 МВт·ч, что эквивалентно 80 минутам резервного питания, и может обеспечивать пиковую мощность 24 МВт.

FESS и BESS также могут работать вместе, выступая в качестве больших резервуаров для хранения электроэнергии, чтобы решать проблемы перегрузки и стабильности сети, смягчая энергетические проблемы, создаваемые центрами обработки данных. FESS предлагает быстрый ответ, мгновенно поглощая внезапные скачки спроса на энергию, в то время как BESS обеспечивает долгосрочное хранение, захватывая избыточную энергию во время низкого спроса и высвобождая ее, когда сеть находится под давлением, например, во время пиковых операций центра обработки данных.

Используя эти системы, мы можем более эффективно использовать существующую инфраструктуру, сокращая необходимость в дорогостоящей и трудоемкой модернизации линий электропередачи.

Это сотрудничество не только обеспечивает надежное и гибкое резервное копирование сети, но и повышает устойчивость за счет хранения и управления возобновляемой энергией, снижая зависимость от ископаемого топлива.

Вместе FESS и BESS выступают в качестве важнейших компонентов более интеллектуальной и устойчивой электросети, помогая обеспечивать бесперебойную и эффективную подачу электроэнергии и удовлетворяя растущие потребности в энергии современных центров обработки данных.

Роль ИИ в управлении энергетикой

ИИ играет двойную роль как крупный потребитель энергии и как ключевой фактор децентрализации и оптимизации сети. Даже с системами BESS и FESS управление энергией служит критической системой управления трафиком для электроэнергии.

Вместо того, чтобы рассматривать ИИ как угрозу устойчивости, мы должны использовать его возможности для повышения эффективности и надежности нашей энергетической инфраструктуры. Используя технологии ИИ, мы можем отслеживать потребление энергии в режиме реального времени, прогнозировать будущий спрос с большей точностью и принимать решения о том, куда направлять энергию, внедряя стратегии на основе данных для оптимизации производительности сети.

ИИ оптимизирует электросети несколькими способами. Он может непрерывно контролировать сеть, особенно уязвимые линии, и может автоматически перенаправлять распределение электроэнергии для предотвращения отключений. В случае повреждения ИИ может быстро оценить последствия и направить управление на восстановление нормальной работы.

Кроме того, ИИ улучшает прогнозирование спроса, анализируя исторические данные, включая погодные условия, экономическую активность и тенденции потребления энергии. Он снижает вычислительную интенсивность моделирования энергосистемы, что упрощает управление сложными сетевыми операциями.

ИИ также позволяет осуществлять ценообразование в реальном времени, оптимизируя работу и экономику распределенных энергетических ресурсов и хранилищ, а также прогнозирует системные аномалии, чтобы избежать сбоев. Интегрируя эти решения на основе ИИ, мы можем построить более устойчивую, эффективную и надежную энергетическую инфраструктуру будущего.

Переход к экономике «совместного использования энергии»

Неумолимый рост потребления энергии, обусловленного ИИ, — это не только технологическая, но и экологическая и экономическая проблема. Переход от отношений между центром обработки данных и сетью к совместной «экономике общей энергии» может не только помочь коммунальным службам справиться с быстрым ростом ИИ, но и повысить доступность и надежность для всех потребителей электроэнергии.

Поскольку мы находимся на стыке инноваций ИИ и управления энергией, становится ясно, что путь впереди одновременно и сложный, и полный возможностей. Резкий рост спроса на электроэнергию, обусловленный ИИ, меняет наш подход к энергетике, заставляя нас переосмыслить то, как мы генерируем, храним и распределяем электроэнергию.

Используя устойчивые решения, такие как FESS и BESS, и используя возможности ИИ для оптимизации производительности сети, мы можем обеспечить будущее, в котором технологии и энергия работают в гармонии. Речь идет не только о поддержании света, но и об ответственном и эффективном обеспечении следующей волны технологического прогресса.

Вместе мы сможем преодолеть этот новый энергетический ландшафт, превращая проблемы в возможности и строя более устойчивое и стабильное будущее для всех.