مراکز داده هوش مصنوعی: مصرف برقی معادل شهرهای با حمعیت میلیونی

نیازهای انرژی مربوط به هوش مصنوعی و پردازش ابری، به‌قدری در حال افزایش است که مصرف برق کمپ‌های مراکز داده ممکن است به‌زودی از مصرف از برخی شهرها و حتی ایالت‌های کامل آمریکا نیز فراتر رود. شرکت‌هایی که این تأسیسات را توسعه می‌دهند نیز این مسئله را تاکید کرده‌اند.

در دهه گذشته، مصرف برق مراکز داده، همزمان با افزایش نقش حیاتی آن‌ها در اقتصاد، به‌طور چشمگیری رشد کرده است. این مراکز، سرورهایی را میزبانی می‌کنند که برنامه‌های حیاتی مورد نیاز کسب‌وکارها و مصرف‌کنندگان را برای انجام وظایف روزمره تأمین می‌کنند.

با ظهور هوش مصنوعی، این مراکز داده به‌قدری بزرگ می‌شوند که پیدا کردن منابع کافی برق برای تأمین آن‌ها و زمین مناسب برای ساخت‌شان به مشکلی جدی تبدیل خواهد شد. توسعه‌دهندگان می‌گویند که این تأسیسات ممکن است نیازمند یک گیگاوات یا بیشتر برق شوند – معادل یک میلیارد وات – که تقریباً دو برابر مصرف برق خانگی منطقه پیتزبورگ در سال گذشته است.

شرکت‌های فناوری در یک «مسابقه تمام‌عیار برای تسلط جهانی» در حوزه هوش مصنوعی قرار دارند. علی فن، رئیس شرکت Lancium که در تگزاس، زمین و منابع برق برای مراکز داده تأمین می‌کند، می‌گوید: « حقیقتا این موضوع مربوط به امنیت ملی و امنیت اقتصادی است. حجم سرمایه‌گذاری در این حوزه ادامه پیدا خواهد کرد، زیرا جای پرسودتری برای سرمایه‌گذاری وجود ندارد.»

واضح است که انرژی‌های تجدیدپذیر به تنهایی برای تأمین این نیازهای برق کافی نخواهند بود. توسعه‌دهندگان معتقدند که استفاده از گاز طبیعی برای تأمین برق ضروری است، اما این کار روند انتشار گازهای گلخانه‌ای را افزایش می‌دهد.

صرف‌نظر از منبع تأمین انرژی، مراکز داده اکنون به مقیاسی رسیده‌اند که به زیرساخت‌های موجود شبکه‌های برق فشار آورده‌اند. نات سالستروم، مدیر ارشد انرژی در شرکت Tract، که در دنور مستقر است و در تأمین زمین، زیرساخت‌ها و منابع برق برای این تأسیسات فعالیت دارد، می‌گوید: «این مراکز اکنون در حال نزدیک شدن به سقف ظرفیت زیرساخت‌های موجود هستند.»

او همچنین افزود: «محدودیت‌های فزاینده‌ای در مورد زمین‌های صنعتی موجود در این کشور وجود دارد که بتوانند برای استفاده مراکز داده مناسب باشند.» سالستروم که پیش‌تر مسئول تیم‌های انرژی، آب و پایداری آمازون بوده است، خاطرنشان کرد که این مشکل روزبه‌روز شدیدتر می‌شود.

فراتر از ویرجینیا

با محدود شدن منابع زمین و برق، مراکز داده در حال گسترش به فراتر از هاب جهانی و قدیمی خود هستند که در شمال ویرجینیا قرار دارد. به گفته نات سالستروم، این احتمال وجود دارد که شبکه برق ویرجینیا نتواند به‌طور پایدار و مطمئن نیازهای روزافزون برق را تأمین کند.انتظار می‌رود تقاضای برق افزایش یابد، در حالی که عرضه به دلیل بازنشستگی نیروگاه‌های زغال‌سنگ و برخی نیروگاه‌های گاز طبیعی در حال کاهش است.

برای مثال، شرکت Tract  تاکنون بیش از ۲۳,۰۰۰ هکتار زمین برای توسعه مراکز داده در سراسر ایالات متحده تهیه کرده است. این شرکت بخش‌های وسیعی از زمین را در شهرستان ماریکوپا، آریزونا (محل شهر فینیکس) و شهرستان استوری، نوادا (نزدیک رنو) در اختیار دارد.

Tract  اخیراً حدود ۲,۱۰۰ هکتار زمین در شهر باک‌آی، آریزونا خریداری کرده و قصد دارد این زمین را به یکی از بزرگ‌ترین کمپ‌های مراکز داده در کشور تبدیل کند. این شرکت خصوصی در حال همکاری با تأمین‌کنندگان خدمات برق است تا تا سقف ۱.۸ گیگاوات برق برای این سایت تأمین کند، که می‌تواند از حدود ۴۰ مرکز داده مجزا پشتیبانی کند.

برای درک بهتر این ارقام، یک کمپ مرکز داده با اوج مصرف، یک گیگاوات تقریباً معادل مصرف سالانه متوسط حدود ۷۰۰,۰۰۰ خانه یا یک شهر با جمعیتی در حدود ۱.۸ میلیون نفر است. این اطلاعات بر اساس تحلیل CNBC و با استفاده از داده‌های وزارت انرژی و اداره سرشماری آمریکا ارائه شده است.

مصرف برق مراکز داده و تأثیرات آن بر جامعه

یک مرکز داده که با ظرفیت ۸۵ درصد در طول یک سال فعالیت کند، تقریباً به اندازه مصرف انرژی ۷۱۰,۰۰۰ خانه در آمریکا یا ۱.۸ میلیون نفر برق مصرف خواهد کرد. یک کمپ مرکز داده با ابعاد یک گیگاوات نیز، در یک سال بیش از مصرف برق خرده‌فروشی در ایالت‌های آلاسکا، رود آیلند یا ورمانت برق مصرف می‌کند. این داده‌ها بر اساس اطلاعات وزارت انرژی آمریکا ارائه شده‌اند.

حتی یک کمپ مرکز داده با اندازه یک گیگاوات که در پایین‌ترین سطح اوج تقاضا کار می‌کند، همچنان مصرف برقی معادل حدود ۳۳۰,۰۰۰ خانوار یا یک شهر با جمعیتی بیش از ۸۰۰,۰۰۰ نفر دارد — که تقریباً برابر با جمعیت سانفرانسیسکو است.

بر اساس داده‌های گروه مشاوره بوستون (BCG)، اندازه متوسط مراکز داده متعلق به شرکت‌های بزرگ فناوری در حال حاضر حدود ۴۰ مگاوات است. با این حال، یک موج جدید از کمپ‌های مراکز داده با ظرفیت ۲۵۰ مگاوات یا بیشتر در حال ظهور است. همچنین انتظار می‌رود تا دهه ۲۰۳۰ و ۲۰۴۰ تعداد بیشتری از کمپ‌های مراکز داده با ظرفیت ۵۰۰ مگاوات یا نیم گیگاوات در ایالات متحده ساخته شود. این تأسیسات با مصرف برق حدود ۳۵۰,۰۰۰ خانه معادل هستند.

ویویان لی، مدیر عامل و شریک در گروه مشاوره بوستون، می‌گوید: «بدون شک اندازه متوسط مراکز داده از اکنون تا سال ۲۰۳۰ با سرعت زیادی در حال افزایش است.»

تأثیر بر جوامع محلی

تگزاس به دلیل محیط قانونی ساده‌تر و منابع انرژی فراوان که به راحتی می‌توان آن‌ها را برای نیازهای خاص تطبیق داد، به بازاری جذاب‌تر برای مراکز داده تبدیل شده است. به گفته نات سالستروم: «تگزاس احتمالاً بهترین آزمایشگاه جهانی برای اجرای راه‌حل‌های انرژی سفارشی است.»

شرکت Lancium، مستقر در هیوستون، در سال ۲۰۱۷ تأسیس شد تا بارهای الکتریکی بزرگ را به منابع فراوان انرژی تجدیدپذیر در غرب و مرکز تگزاس نزدیک کند. به گفته علی فن، رئیس این شرکت، Lancium  که در ابتدا بر استخراج ارزهای دیجیتال متمرکز بود، پس از ظهور ChatGPT در اواخر سال ۲۰۲۲، تمرکز خود را به تأمین برق برای هوش مصنوعی تغییر داد.

توسعه مراکز داده Lancium و افزایش نیاز به انرژی

شرکت Lancium در حال حاضر پنج کمپ مرکز داده در مراحل مختلف توسعه دارد. یکی از این کمپ‌ها، با مساحت ۱,۰۰۰ هکتار در شهر Abilene، قرار است در سه‌ماهه اول سال ۲۰۲۵ افتتاح شود. این کمپ ابتدا با ظرفیت ۲۵۰ مگاوات برق آغاز به کار خواهد کرد و تا سال ۲۰۲۶ به ۱.۲ گیگاوات افزایش خواهد یافت.

علی فن، رئیس Lancium، می‌گوید که حداقل نیاز برق مشتریان این مراکز داده اکنون یک گیگاوات است و برنامه‌های آینده شامل افزایش این ظرفیت به بین سه تا پنج گیگاوات خواهد بود.

برای مراکز داده‌ای با این اندازه، توسعه‌دهندگان باید تضمین کنند که هزینه برق در جوامع مجاور افزایش نیابد و قابلیت اطمینان شبکه برق حفظ شود. فن تأکید می‌کند که همکاری این مراکز با تأمین‌کنندگان برق، اپراتورهای سیستم و جوامع محلی ضروری است. او می‌گوید: «مراکز داده باید به شبکه برق به‌عنوان دارایی نگاه کنند نه به‌عنوان باری اضافی.» وی هشدار داد که اگر این مراکز باعث افزایش نرخ برق شوند، احتمالاً دیگر تأییدیه‌ای برای توسعه بیشتر دریافت نخواهند کرد.

ناکافی بودن منابع تجدیدپذیر

جون لین، مدیر خدمات مراکز داده در شرکت Equinix، می‌گوید که ظرفیت مراکز داده این شرکت از ۱۰۰ تا ۲۰۰ مگاوات به چند صد مگاوات افزایش یافته است. Equinix، که یکی از بزرگ‌ترین اپراتورهای مراکز داده در جهان است، ۲۶۰ تأسیسات در ۷۲ منطقه شهری در آمریکا و سایر کشورها دارد.

اگرچه توسعه‌دهندگان، انرژی بدون کربن مانند خورشیدی و بادی را ترجیح می‌دهند، اما به دلیل وابستگی این منابع به شرایط آب‌وهوایی، نمی‌توانند به‌طور کامل پاسخگوی نیازهای فعلی باشند. برخی از حیاتی‌ترین فرآیندهای اقتصادی جهان، از جمله مبادلات مالی، در مراکز داده‌ای که Equinix اداره می‌کند، انجام می‌شوند. این مراکز بیش از ۹۹٪ مواقع آنلاین هستند و هرگونه قطعی غیرقابل قبول است.

لین تأکید می‌کند: «ثبات تأمین برق برای این مراکز داده، بسیار مهم است و تأمین آن تنها از منابع تجدیدپذیر محلی، واقع‌بینانه نیست.»

حرکت به سمت انرژی هسته‌ای

شرکت‌های بزرگ فناوری، به‌عنوان بزرگ‌ترین خریداران انرژی تجدیدپذیر در ایالات متحده، اکنون به دنبال منابع قابل‌اعتمادتری مانند انرژی هسته‌ای هستند. به‌عنوان مثال، مایکروسافت از طریق یک قرارداد خرید برق، از راه‌اندازی مجدد نیروگاه هسته‌ای Three Mile Island در نزدیکی هریسبورگ، پنسیلوانیا حمایت می‌کند. شرکت‌های آمازون و گوگل نیز در حال سرمایه‌گذاری روی رآکتورهای کوچک هسته‌ای هستند.

چالش‌های انرژی هسته‌ای و نقش گاز طبیعی در کوتاه‌مدت

ساخت رآکتورهای جدید هسته‌ای هزینه‌بر و پر از تأخیر است. به‌عنوان نمونه، دو رآکتور جدید در ایالت جورجیا اخیراً با سال‌ها تأخیر و میلیاردها دلار هزینه اضافی راه‌اندازی شدند.

در کوتاه‌مدت، گاز طبیعی منبع اصلی تأمین برق مورد نیاز مراکز داده خواهد بود. علی فن از شرکت Lancium می‌گوید که گاز طبیعی منبع اصلی و کوتاه‌مدت تأمین برق با قابلیت اطمینان بالا برای این تأسیسات است. ویویان لی از گروه مشاوره بوستون نیز تأکید می‌کند که گاز طبیعی در حال حاضر گزینه‌ای کلیدی برای تأمین پایدار برق است.

کاهش اثرات زیست‌محیطی گاز

لی پیشنهاد می‌دهد که سرمایه‌گذاری‌هایی در تولید برق با گاز طبیعی صورت گیرد که به‌مرور فناوری‌های جذب کربن و ذخیره‌سازی باتری به آن اضافه شوند تا اثرات زیست‌محیطی کاهش یابد.

فعالان این صنعت امیدوار هستند که با توسعه منابع تجدیدپذیر، کاهش هزینه‌های ذخیره‌سازی انرژی و استفاده از هوش مصنوعی، مراکز داده کارآمدتر و کم‌مصرف‌تر شوند.اما فن اذعان می‌کند که در کوتاه‌مدت، گسترش مراکز داده به‌طور واضحی اهداف کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای شرکت‌های فناوری را مختل کرده است.

او می‌گوید: «امیدواریم که این افزایش استفاده از گاز طبیعی تنها یک گام موقتی باشد. آنچه در گفتگوهای ما با شرکای مراکز داده و شرکت‌های بزرگ فناوری مشاهده می‌کنیم، این است که نمی‌توان اجازه داد این روند، تأثیر منفی بر اهداف زیست‌محیطی داشته باشد.»

منبع:cnbc