Не е тайна, че центровете за данни са сред най-големите консуматори на енергия. И докато всички оператори на дейта центрове полагат големи усилия, за да подобрят енергийната ефективност на своите съоръжения, те не могат да изпреварят нарастването на потреблението. Постоянното увеличаване на използването на центровете за данни може да се очаква, но изглежда, че никой не предвиждаше, че ще има такъв огромен скок за кратък период от време.
И според нов доклад на IEA (Международната енергийна агенция), центровете за данни вече са сред най-важните тенденции и приоритети за енергийния сектор. Докладът Electricity 2024 съдържа анализи и прогнози до 2026 г. Около 7 страници от доклада от 170 страници са посветени на центровете за данни и тяхното представяне. Това е доста голяма част, като се има предвид, че преобладаващата част от доклада се фокусира върху конкретни държави и региони. Центровете за данни са представени в частта за ключови световни тенденции, което означава, че всеки ще им обърне внимание. И има защо.
Удвояване
Според IEA глобалното потребление на електроенергия от центровете за данни може да се удвои до 2026 г. Агенцията изчислява, че през 2022 г. центровете за данни, криптовалутите и изкуственият интелект (AI) са консумирали около 460 TWh електроенергия. Това е почти 2% от общото световно търсене на електроенергия. Естествено, центровете за данни поемат основния дял от тази оценка, тъй като огромната част от криптовалутите и особено обработката на AI също се извършва от тези съоръжения.
„Центровете за данни са критична част от инфраструктурата, която поддържа цифровизацията заедно с електрическата инфраструктура, която ги захранва. Постоянно нарастващото количество цифрови данни изисква разширяване и развитие на центровете за данни, които да ги обработват и съхраняват“, се казва в доклада. IEA посочва, че центровете за данни се нуждаят от електричество главно за две основни цели: изчисления и охлаждане. Всеки от тях отговаря за по 40% от общото потребление на енергия на центровете за данни. Останалите 20% са за другото ИТ оборудване и общи нужди.
„Бъдещите тенденции в сектора на центровете за данни са сложни за прогнозиране, тъй като технологичният напредък и цифровите услуги се развиват бързо. В зависимост от темпа на внедряване, диапазона от подобрения на ефективността, както и тенденциите в областта на изкуствения интелект и криптовалутите, очакваме глобалното потребление на електроенергия от центровете за данни, криптовалутите и изкуствения интелект да варира между 620-1 050 TWh през 2026 г., като базовото ниво за консумацията е малко над 800 TWh. Това е сериозно увеличение спрямо 460 TWh през 2022 г.“, се казва в доклада.
За да внесе малко контекст в тези цифри, IEA казва, че „това съответства на допълнителни от 160 TWh до 590 TWh нужда от електроенергия през 2026 г. в сравнение с 2022 г., което е приблизително еквивалентно на добавяне на поне една Швеция или най-много една Германия“.
По отношение на технологии, AI и криптовалутите ще бъдат основните двигатели на потреблението на енергия,. „Инструментите за търсене, като Google, могат да отбележат десетократно увеличение на консумацията на електроенергия в случай на пълно внедряване на AI в тях. Когато се сравнява средното потребление на електроенергия при типично търсене в Google (0,3 Wh) с ChatGPT на OpenAI (2,9 Wh на заявка) и като се вземат предвид 9 милиарда търсения дневно, това ще изисква почти 10 TWh допълнителна електроенергия за година… През 2023 г. NVIDIA достави 100 000 процесора, които консумират средно 7,3 TWh електроенергия годишно. Очаква се до 2026 г. AI индустрията да нарасне експоненциално и погълне поне десет пъти повече от търсенето през 2023 г.“, се казва в доклада.
Що се отнася до крипто, през 2022 г. виртуалните активи са консумирали около 110 TWh електроенергия или 0,4% от общото глобално потребление – колкото Холандия. И прогнозата показва, че потреблението ще се увеличи до около 160 TWh до 2026 г.
Центровете за данни водят до нарастване на търсенето на електроенергия в много региони
Дълго време местоположенията на центровете за данни бяха предимно отдалечени. Но в наши дни търсенето на техните услуги е толкова голямо, че центрове за данни се изграждат навсякъде. Локациите все още имат значение, но ако погледнем данните, има няколко ключови региона. Според IEA има над 8000 работещи центрове за данни по целия свят. 33% от тях са в САЩ, 16% – в Европа и почти 10% са в Китай. И количеството не означава повече консумация.
Не е изненадващо, че и трите основни региона ще видят значително увеличение както на новите центрове за данни в експлоатация, така и на нарастване на търсенето на енергия. „Очаква се потреблението на електроенергия за дейта центрове в САЩ да нарасне с бързи темпове през следващите години, като се увеличи от около 200 TWh през 2022 г. (~4% от общата консумация на електроенергия в САЩ) до почти 260 TWh през 2026 г. Това представлява 6% от общото търсене на електроенергия. Растежът ще бъде движен от увеличеното развитие на 5G мрежи и услуги, базирани на клауда, както и от конкурентни държавни данъчни стимули“, се казва в доклада.
Китай ще постигне голям скок в консумацията на електроенергия от центрове за данни, отбелязва докладът. „Изследователският институт за държавна енергийна мрежа на Китай очаква търсенето на електроенергия в сектора в страната да се удвои до 400 TWh до 2030 г. в сравнение с 2020 г. Ние прогнозираме потреблението на електроенергия от центровете за данни в Китай да достигне около 300 TWh до 2026 г. Регулациите се актуализират, за да насърчат устойчиви практики в настоящи и бъдещи центрове за данни, за да ги приведат в съответствие със стратегиите за декарбонизация. Очаква се основен източник на растеж на центровете за данни да дойде от бързото разширяване на 5G мрежите и Интернет на нещата (IoT)“, се казва в доклада на IEA.
И накрая, Европа отбелязва сравнително скромно потребление на енергия в центровете за данни в сравнение с другите два региона. „В Европейския съюз потреблението на електроенергия от тези съоръжения се оценява на малко под 100 TWh през 2022 г., почти 4% от общото търсене на електроенергия в ЕС. Около 1 240 центъра за данни са работили в Европа през 2022 г., като по-голямата част са концентрирани във финансовите центрове на Франкфурт, Лондон, Амстердам, Париж и Дъблин“, се казва в доклада. Също така се отбелязва, че има много центрове за данни, планирани за изграждане през следващите години. Ето защо IEA прогнозира, че до 2026 г. търсенето на електроенергия в ЕС ще достигне почти 150 TWh.
Докладът посочва Ирландия като столица на центровете за данни в Европа. Те са 82 в страната. Още 14 са в процес на изграждане и 40 са одобрени за строене. През 2022 г. центровете за данни са консумирали 5,3 TWh в страната, което е 17% от общите й нужди от електроенергия. Равно е и на количеството електроенергия, използвана от градските жилищни сгради в страната. IEA прогнозира, че при това темпо центровете за данни в Ирландия може да удвоят потреблението на енергия до 2026 г. Това ще е равно на 32% от общото търсене на електроенергия в страната.
Това огромно и бързо увеличение ще натовари електроенергийната система на Ирландия. В страната вече са приети нови изисквания към центровете за данни с по-строги оценки за одобряване на нови проекти. Вече изградените съоръжения също трябва да работят за подобряване на потреблението си.
Естествено повечето центрове за данни в Европа са разположени на север. Дания, Швеция, Норвегия и Финландия се възползват от по-ниските си температури за привличане на повече проекти за дейта центрове. Скандинавските страни също така предлагат по-ниски цени на електроенергията, което в съчетание с по-малката нужда от сериозно охлаждане ги прави предпочитан избор.
„Най-големият играч сред скандинавските страни е Швеция с 60 центъра за данни, като половината от тях са в Стокхолм. През август 2023 г. бяха обявени планове за захранван с ядрено горово център за данни, използващ технологията за малки модулни реактори (SMR) на източния бряг на Швеция, като датата на пускане в експлоатация е предвидена за 2030 г. Предвид целите за декарбонизация, Швеция и Норвегия могат допълнително да увеличат участието си в пазара на центрове за данни, тъй като почти цялата им електроенергия се генерира от нисковъглеродни източници“, се казва в доклада.
Ще са необходими големи иновации
Въпреки че е чудесно, че има толкова много активност в индустрията на центровете за данни, това означава, че значителното нарастване на търсенето на енергия ще доведе до много повече ресурси, които ще бъдат изразходвани за производството на споменатото електричество. А светът вече се изостава с постигането на целите за климатична неутралност. Освен това много региони, включително ЕС, налагат по-строги регулации върху потреблението на енергия и начините, по които тя се произвежда.
Европейската комисия (ЕК) също преразгледа своята Директива за енергийна ефективност. От 2024 г. операторите на центрове за данни ще трябва да издават задължителни отчети за своето потребление на енергия и емисии. Големите дейта центрове ще трябва да добавят съоръжения за оползотворяване на генерираната топлина, когато това е технически и икономически осъществимо.
„В Съединените щати Законът за енергетиката от 2020 г. изисква от федералното правителство да провежда проучвания за използването на енергия и вода от центрове за данни, да създава приложими показатели за енергийна ефективност и добри практики, които насърчават ефективността, заедно с публично отчитане на историческото потребление на енергия и вода от центровете за данни ”, се казва в доклада. В Китай регулаторите изискват всички центрове за данни да се захранват изцяло с възобновяема енергия до 2032 г. Дотогава има увеличаващи се квоти, като се започне от 5% през 2023 г. и нагоре.
По този начин операторите на центрове за данни и производителите на оборудване от няколко индустрии вече работят усилено за подобряване на потреблението на електроенергия. Работата е разделена в две основни направления – сървъри и охлаждане. Последното изглежда е основен фокус на всички, тъй като има много възможности и стъпки, които могат да бъдат направени за намаляване на потреблението на енергия.
Популярни тенденции са водно охлаждане директно към чипа със специфични течности с нисък вискозитет. Това може да доведе до 20% намаление на потреблението. Високоефективните охладителни системи могат да намалят потреблението на енергия с 10%. Google казва, че благодарение на своите алгоритми DeepMind AI може да намери начини да намали консумацията на електроенергия с 40%.
От друга страна, ерата на хипермащабните центрове тепърва започва, отбелязва IEA. И тези съоръжения биха могли да повишат търсенето на енергия, ако не бъдат направени правилно. За щастие агенцията казва, че всичко върви добре и хипермащабните центрове за данни ще помогнат за оптимизиране на използването на електроенергия.
„Друга обещаваща област на изследване за декарбонизиране на операциите на центровете за данни включва изместване на времето и местоположението на търсенето на електроенергия. Софтуерните разработки могат да позволят на операторите временно да преместват енергийните натоварвания с модели, съобразени с въглеродните емисии, които преместват работните натоварвания на центровете за данни към региони с по-нисък въглероден интензитет в избрано време“, се казва в доклада. Всичко това означава, че индустрията на центровете за данни ще бъде много натоварена през следващите няколко години. И с право, тъй като има много предизвикателства за решаване и възможности, които да бъдат реализирани.