Энергокомпании США прогнозируют рост спроса на электричество, вызванный взрывным развитием рынков ЦОД и генеративного ИИ. По данным Datacenter Dynamics, многие из поставщиков энергии в стране сегодня пересматривают капитальные затраты с учётом растущего спроса со стороны дата-центров.

Как сообщили аналитики Reuters, девять из десяти энергоснабжающих компаний США связывают рост клиентской базы и спрос на электричество с индустрией дата-центров, тогда как в прошлом году среди них лишь две учитывали вероятный рост ЦОД в своих прогнозах. По словам Newton Investment Management, рост индустрии ожидается более быстрый, чем в предыдущие десятилетия. А рост востребованности энергии вызывает опасение, что генерирующих мощностей попросту не хватит. Более того, по мнению некоторых экспертов, рост производства энергии не успевает за ростом ЦОД вообще.

Источник изображения: Casey Horner/unsplash.com

Так, Southern Co рассчитывает, что ЦОД будут способствовать ежегодному росту продаж энергии на 6 % в 2025–2028 гг., хотя ранее ожидалось, что прирост составит лишь 1–2 %. Филиал Power Business в Джорджии, вероятно, будет расти на беспрецедентные 9 % ежегодно. А в Morgan Stanley предполагают, что использование электроэнергии дата-центрами в глобальном масштабе вырастет втрое, с менее 15 ТВт∙ч в 2023 году до 46 ТВт∙ч в 2024 году.

Наконец, McKinsey предрекает спрос на электроэнергию для IT-оборудования в ЦОД США на уровне 50+ ГВт к 2030 году. В прошлом году она предполагала, что он достигнет только 35 ГВт к концу десятилетия. Общее потребление электричества в США должно значительно вырасти. Во многом не только из-за ЦОД, но и из-за развития электротранспорта. Всего, по оценкам BofA Global Research, к 2030 году спрос вырастет на 15 % до 70 ГВт.

Источник изображения: Lawrence Berkeley National Laboratory

Как считают в Национальной лаборатории Лоуренса Беркли (Lawrence Berkeley National Laboratory), ёмкость новых проектов, желающих подключиться к сетям, выросла с 2000 ГВт в 2022 году до 2600 ГВт в 2023-м. При этом потенциальная мощность новых энергопроектов за последние три года взлетела на 90 %. Из них 80 % приходится на новые типы энергии. Правда, как признают в лаборатории, большинство заявленных проектов так и не были реализованы в 2023 году, успешных инициатив — не более 20 %.

Тем временем регуляторы обеспокоены возможным ростом нагрузки на электросети, увеличением углеродных выбросов и другими вероятными проблемами, связанными с развитием ЦОД. Например, законотворцы в Джорджии проголосовали за отмену налоговых льгот для дата-центров, заявив, что те не создают достаточно рабочих мест для существенного развития экономики, зато возлагают непосильную нагрузку на местные энергокомпании.

Энергетический кризис в Ирландии, во многом связанный с концентрацией большого числа ЦОД в окрестностях Дублина, может привести к тому, что Amazon Web Services (AWS) начнёт рационировать предоставляемые клиентам облачные ресурсы, передаёт The Register. Некоторые пользователи жалуются на то, что им уже начали ограничивать облачные ресурсы в регионе eu-west-1. В частности, речь идёт об GPU-инстансах, необходимых для ИИ-вычислений.

В случае возникновения проблем в AWS Europe предлагают перенести нагрузки в другие европейские регионы, например, в Швецию. AWS подчёркивает, что Ирландия остаётся ядром мировой инфраструктуры компании, поэтому она в любом случае продолжит обслуживание клиентов в этом регионе. Представители национальной энергетической компании EirGrid прямо заявили, что могут время от времени требовать у крупных потребителей ограничить энергопотребление, чтобы избежать проблем во всей сети. Впрочем, обращались ли с такими просьбами к гиперскейлерам, в компании не уточняли.

Уклончивость вполне объяснима, поскольку ЦОД вносят огромный вклад в экономику Ирландии. Сейчас в стране насчитывается более 80 дата-центров, включая объекты крупнейших операторов вроде AWS, Microsoft и Google, заодно создающих и многочисленные рабочие места, платящих налоги и обеспечивающих стране доходы. Ещё полтора десятка объектов находятся на стадии строительства, а около 40 ждут разрешения властей. При этом политика властей уже привела к закрытию некоторых ЦОД.

Источник изображения: Heri Susilo/unsplash.com

Местные СМИ отмечают, что роль ЦОД в ирландской экономике весьма спорная. В 2021–2022 гг. энергопотребление ЦОД выросло почти на треть, достигнув 18 % от всех расходов электричества в стране. Более того, Международное энергетическое агентство (International Energy Agency, IEA) утверждает, что без регулирования доля ЦОД может вырасти до 32 % к 2026 году. По оценкам EirGrid этот показатель будет держаться на уровне «всего» 25,7 %, что тоже очень немало.

Проблема связана не только с AWS и Ирландией. Энергетические ограничения могут коснуться в будущем Европы и других регионов. По данным IDC, уже ходят слухи об энергетических квотах для клиентов Microsoft Azure, способных повлиять на их бизнесы. Операторы ряда ЦОД уже столкнулись с нехваткой энергии, и расширить её поставки в соответствии со спросом будет довольно трудно. По мнению экспертов, это — одна из причин того, что большинство европейских организаций не спешат закрывать собственные ЦОД и переходить в публичные облака, поскольку те не смогут удовлетворить спрос на мощности десятилетиями.

Источник изображения: Ilse Orsel/unsplash.com

В прошлом году сообщалось, что европейским операторам ЦОД всё труднее обеспечить надёжное и экономически целесообразное энергоснабжение, а в прошлом месяце глава британской энергокомпании National Grid предупредил, что в следующие 10 лет потребление электричества ЦОД в стране может вырасти на 500 %. Один из экспертов, пожелавший остаться анонимным, подчеркнул, что Ирландия, Нидерланды и Сингапур уже опустошили свои энергетические резервы.

А в Северной Вирджинии (США) новым дата-центрам, например, попросту не хватает ЛЭП. Операторы идут на отчаянные меры для обеспечения своего бизнеса энергией. Например, AWS недавно купила кампус в Пенсильвании, расположенный вблизи АЭС. Атомными проектами вообще активно интересуются многие операторы дата-центров, включая Microsoft. Пока что в Ирландии и Amazon, и Microsoft вынуждены довольствоваться временными решениями.

Не успевая один за другим анонсировать проекты расширения или постройки новых ЦОД, компания Microsoft, тем не менее, настаивает на своей приверженности «зелёной повестке». По данным DigiTimes, гиперскейлеру придётся столкнуться с рядом серьёзных вызовов, чтобы сохранить экологический баланс с учётом расширения своего бизнеса.

Согласно заявлениям самой Microsoft, в последнее время ускоряется внедрение ИИ-решений, а интенсивность потребления ресурсов влияет на окружающую среду. Крупнейшим вызовом стало управление энергоснабжением с помощью ориентации компании на повышение энергоэффективности и использование малых языковых моделей (SLM) вместо больших (LLM). Тогда как OpenAI, одним из ключевых инвесторов которой является Microsoft, активно развивает именно LLM.

Источник изображения: Zbynek Burival/unsplash.com

Сама Microsoft много и с удовольствием рассказывает о планах расширения парка ЦОД по всему миру, а крупнейшей инициативой в это области должен стать $100-млрд проект Stargate для OpenAI. Это, конечно, скромная цифра на фоне планов OpenAI привлечь $7 трлн на выпуск чипов, но и дальнейшие инициативы Microsoft, возможно, будут в сотни раз дороже уже существующих ЦОД.

При этом компания намерена добиться отрицательных углеродных выбросов и положительного водного баланса к 2030 году, а к 2050 году добиться захвата из атмосферы эквивалента всего углерода, выброшенного компанией за всё время её существования. А вот как одновременно со стремительным расширением ЦОД компания намерена добиться этих целей, она пока не говорит. Ранее Uptime Institute предсказал, что многие игроки, возможно, откажутся от своих экологических обязательств или попросту будут скрывать соответствующие показатели.

Источник изображения: American Public Power Association/unsplash.com

Одним из элементов экостратегии компании является оптимизация эффективности ЦОД для ИИ-проектов. Ключевыми вызовами будет организация управления энергоснабжением и расходом воды, а добиться целей можно с помощью комплексного подхода. Сегодня компания занимается закупками у более 135 проектов добычи возобновляемой энергии по всему миру, в перспективе ставится цель получения полностью «безуглеродного» электричества для питания ЦОД. Компания надеется повысить и эффективность ИИ и облачных сервисов с помощью «зелёного программирования» и других технологий.

В Ирландии предусматривается установка аккумуляторов в ветряных турбинах для передачи энергии в магистральную сеть во время пиковых нагрузок, в Дании речь идёт о передаче тепла ЦОД в теплосети. Для снижения потребления воды планируется применять фрикулинг, брать дождевую воду или воду из возобновляемых источников. Планируется использовать и экобезопасные строительные материалы. На сталь и цемент приходится 13,5 % мировых выбросов углерода, и Microsoft уже сотрудничает со шведской H2 Green Steel, обещающей снизить их на 95 % в сравнении с обычным производством стали. Есть и другие экспериментальные проекты по созданию «биоматериалов» различной природы для сокращения объёмов использования цемента.

Источник изображения: Microsoft

По данным Международного энергетического агентства (International Energy Agency, IEA), в 2022 году мировые ЦОД, криптовалютные и ИИ-проекты совокупно потребили 460 ТВт∙ч, к 2026 году этот показатель должен увеличиться до 620–1050 ТВт∙ч, в зависимости от того, насколько повысится энергоэффективность технологий. По статистике IEA сейчас на возобновляемую энергию приходится 41,6 % мирового энергопроизводства, к 2025 году по объёмам генерации в мире она должна превзойти энергию, получаемую за счёт угля.

Впрочем, статистика заметно отличается от региона к региону. Например, на Тайване в 2023 году 44,1 % приходилось на природный газ, 34,1 % — на уголь, 9,9 % — на возобновляемую энергию, 7 % на атомную, 2,4 % — на когенерацию и 1,2 % — на прочие электростанции на ископаемом топливе и ГЭС. Другими словами, в столь развитом технически регионе на возобновляемую энергетику приходится лишь чуть менее 10 % рынка.

Индийская AmpIn Energy Transition (ранее Amp Energy India) ввела в эксплуатацию солнечную электростанцию, компенсирующую потребление электроэнергии дата-центрами Amazon Web Services (AWS). Datacenter Dynamics сообщает, что речь идёт о проекте возобновляемой энергетики общей мощностью 100 МВт (в пике до 135 МВт). Электростанция площадью 235 га расположена в «солнечном парке» Bhadla в пустыне Тар (штат Раджастхан).

Как заявляет оператор электростанции, сотрудничество с Amazon над столь значимым проектом подчёркивает приверженность AmpIn к переходу страны на возобновляемую энергетику, а также свидетельствует о поддержке правительственной миссии Цифровая Индия (Digital India). В AmpIn заявляют, что в Раджастхане ей сегодня реализуются проекты по выработке возобновляемой энергии на 1 ГВт. Ранее она заключила энергетическую сделку с Nxtra.

Источник изображения: AmpIn Energy

Площадка Bhadla — один из трёх проектов общей мощностью 420 МВт, в которые инвестирует Amazon в Раджастхане. Кроме того, гиперскейлер участвует ещё в трёх стройках на территории Индии на 500 МВт, а также занят возведением ветряной электростанции на 198 МВт. Компания уже располагает многочисленными солнечными элементами непосредственно на территории своих объектов в Индии — дата-центров, складов и др. Ещё в 2022 году Amazon анонсировала 37 проектов по выработке возобновляемой энергии по всему миру, а в 2023 году и вовсе стала крупнейшим корпоративным покупателем возобновляемой энергии в мире.

Equinix заключила предварительное соглашение с создателем малых модульных реакторов (SMR) Oklo, поддерживаемым главой OpenAI Сэмом Альтманом (Sam Altman). По данным Datacenter Dynamics, это первый договор, подписанный оператором, предусматривающий использование SMR. В заявлении по форме S4, поданном AltC Acquisition Corp в Комиссию по ценным бумагам и биржам США (SEC), раскрываются некоторые детали сделки.

В частности, Equinix внесла в качестве предоплаты $25 млн. Считается, что в данном случае речь идёт о финансировании акционерного капитала — Equinix получает возможность купить долю в 1,5-1,9 % в бизнесе Oklo. Сейчас разработчик реакторов находится в стадии обратного слияния со SPAC-компанией AltC Acquisition, намеренной вывести специалистов по атомной энергетике на IPO в июле 2024 года. Вместо акций Equinix также может получить дисконт на приобретение энергии.

Источник изображения: Oklo

Модульные реакторы Oklo на быстрых нейтронах способны генерировать до 15 МВт каждый и работать до 10 лет без перезарядки. Equinix будет получать энергию от SMR Oklo в США в течение 20 лет. Конкретные объёмы будут оговариваться в будущих соглашениях о покупке энергии (PPA), а в будущем Equinix сможет обновить и расширить PPA ещё на 20 лет. Оператор ЦОД также получил право преимущественной покупки энергии, вырабатываемой определёнными реакторами, сроком на 36 месяцев — выкупаемая мощность составит 100–500 МВт.

SMR, разрабатываемые также NuScale, Rolls-Royce и другими компаниями, предлагаются в качестве источника «низкоуглеродного» экобезопасного питания для ЦОД — это позволит дата-центрам работать без подключения к магистральным электросетям. В прошлом году Standard Power анонсировала планы приобрести 24 SMR у NuScale, хотя позже его назвали фейковым.

В ближайшие 15 лет Amazon планирует потратить $148 млрд на дата-центры, что позволит ей справиться с ожидаемым взрывным ростом спроса на приложения ИИ и другие цифровые сервисы, пишет Bloomberg. В прошлом году темпы роста выручки AWS упали до рекордно низкого уровня, поскольку клиенты стремились сократить расходы и откладывали реализацию проектов модернизации. Сейчас их расходы снова начинают расти, и Amazon готовит на будущее землю под расширение ЦОД и договаривается о поставках электроэнергии.

Планируемые затраты Amazon на ЦОД превышают обязательства Microsoft и Google (холдинг Alphabet), хотя ни одна из компаний не раскрывает расходы, связанные с ЦОД, так последовательно, как Amazon, отметил Bloomberg. «Мы значительно расширяем мощности, — сообщил Кевин Миллер (Kevin Miller), вице-президент AWS, курирующий дата-центры компании. — Я думаю, это просто даёт нам возможность стать ближе к клиентам».

Компания планирует расширить существующие ЦОД в Северной Вирджинии и Орегоне, а также развиваться в новых регионах, в том числе в Миссисипи, Саудовской Аравии и Малайзии. Эти усилия в основном направлены на удовлетворение растущего спроса на корпоративные сервисы, такие как хранение файлов и базы данных. Вместе с тем эти мощности наряду с передовыми ускорителями призваны обеспечить огромную вычислительную мощность, необходимую для ожидаемого бума генеративного ИИ.

Источник изображения: aboutamazon.com

Развивая свои собственные ИИ-инструменты, чтобы конкурировать с ChatGPT компании OpenAI, и сотрудничая с другими компаниями для обеспечения поддержки ИИ-сервисов на своих серверах, Amazon рассчитывает заработать десятки миллиардов долларов.

В последние годы Amazon была крупнейшим в мире корпоративным покупателем возобновляемой энергии, что является частью её обязательства обеспечить к 2025 году всю деятельность возобновляемой электроэнергией. Но эту цель реализовать не так уж и просто из-за несоответствия между спросом и предложением, которое вносит неразбериху в раздробленную энергосистему США.

Миллер заявил, что компания продолжает оценивать проекты в сфере экологически чистой энергетики, включая использование аккумуляторных батарей и ядерную энергетику, которые позволят заменить электростанции, работающие на ископаемом топливе. Он пообещал найти способ «удовлетворить потребность в энергии благодаря возобновляемой, безуглеродной энергетике».

По прогнозам национальной энергетической компании Великобритании National Grid, спрос на электроэнергию со стороны британских дата-центров в ближайшие десять лет вырастет в шесть раз. Bloomberg сообщает, что в компании обосновали столь значимое увеличение потребления тем, что ИИ-индустрия требует всё больше энергии.

В результате предсказуемо поднимется нагрузка на электросети страны, вынужденной передавать в огромных объёмах энергию, например, с ветрогенераторов в Шотландии к ЦОД в окрестностях Лондона. При этом национальная сеть подвержена повышенным нагрузкам из-за ускоренной электрификации систем домашнего отопления, транспорта и промышленности.

Источник изображения: D Z/unsplash.com

Предполагается, что последующий рост в ключевых сферах вроде ИИ и квантовых вычислений потребует строительства более масштабной и способной выдерживать интенсивные нагрузки инфраструктуры. То же потребуется и от других стран, ищущих возможности расширить ёмкость энергосетей. Как считают в Международном энергетическом агентстве (IEA), уже в следующие три года мировой спрос на энергию со стороны ЦОД, включая сферы ИИ и криптовалют, может вырасти более чем вдвое.

В Великобритании National Grid рассматривает возможность создания ультравысоковольтной сети 800 кВ, вдвое более ёмкой, чем уже существующая. Она обеспечит передачу больших объёмов электроэнергии по стране, связывая крупные генерирующие объекты с площадками, потребляющими много электричества. Это будет означать отказ от текущей системы индивидуальных проектов подключения, каждый из которых требует отдельных разрешений властей и создания инфраструктуры.

Предлагается вложить в новые сети £112 млрд ($142 млрд) для обеспечения стране пути к сокращению вредных выбросов до нуля. Хотя в Министерстве энергетики признают, что это «чрезвычайно дорого», необходимость строительства такой сети считается властями «задачей №1». Проект тем более важен, поскольку Великобритания намерена вложить ещё £500 млн в ИИ-вычисления и квантовые проекты.

Обычно земля рядом с атомными электростанциями считается далеко не самым востребованным активом, но в последнее время ситуация начала стремительно меняться. По данным The Register, на фоне бума ИИ-технологий ей заинтересовались операторы дата-центров, желающие обеспечить свои новые объекты стабильными поставками энергии.

Все ЦОД потребляют довольно много электричества, но по мере развития чрезвычайно ресурсоёмких систем генеративного ИИ атомная энергетика для ЦОД стала особенно востребованной среди гиперскейлеров. Хотя технически атомная энергия не считается возобновляемой, она почти не даёт углеродных выбросов и поставляется бесперебойно.

Источник изображения: Ajay Pal Singh Atwal/unsplash.com

Более года стартап NE Edge борется за право построить пару ЦОД для ИИ-проектов у 2-ГВт АЭС Милстоун (Millstone Nuclear Power Plant) в Коннектикуте (США). Компания выделила $1,6 млрд на строительство коммутационной станции и дата-центров, общей площадью около 112 тыс. м². Примерно такую же сумму она потратит на серверы. Однако у компании возникли проблемы с одобрением проекта, поскольку местные жители опасаются, что его реализация негативно скажется на цене электроэнергии, поскольку объекты NE Edge, вероятно, будут потреблять 13 % всего электричества, вырабатываемого АЭС.

В компании утверждают, что прямое подключение к АЭС позволит договориться о ценах, позволяющих обеспечить жизнеспособность такого энергоёмкого объекта. Кроме того, дополнительные средства выделят расположенному рядом городу Уотерфорду. Платежи составят более $1 млрд в течение последующих 30 лет. В начале года городской совет отказал в разрешении на строительство из-за отсутствия необходимой информации, но до сих пор нет достоверных данных, в каких сведениях он нуждается.

Пока NE Energy борется за получение разрешения на строительство, прочие операторы уже реализуют собственные амбиции в этой сфере. Так, AWS приобрела «атомные» ЦОД Cumulus Data за $650 млн. Кампус расположен вблизи АЭС мощностью 2,5 ГВт на северо-востоке Пенсильвании. AWS получит до 960 МВт для питания ЦОД. Microsoft тоже активно изучает возможность использования АЭС, но делает ставку на малые модульные реакторы (SMR). В числе прочих строительство SMR для ЦОД изучают Standard Power, Green Energy Partners и Bahnhof.

Занимающийся проектами в области атомной энергетики стартап Oklo подыскивает директора, готового заняться решениями для ЦОД. Компактные реакторы, разрабатываемы Oklo, способны генерировать до 15 МВт и автономно работать более 10 лет до того, как их понадобится «перезарядить». По данным Datacenter Dynamics, потенциальный директор должен привлечь к продуктам компании корпоративных клиентов и гиперскейлеров.

В описании вакансии сообщается, что передовые АЭС Oklo обеспечат дата-центрам энергетическую независимость, которая важна для развёртывания облачных и ИИ-инфраструктур. От кандидата ожидают глубокие знания в области планирования энергоснабжения ЦОД, достаточную квалификацию для выбора площадок, организации строительства, закупок и эксплуатации ЦОД, а также опыт ведения переговоров о покупке энергии (PPA) с крупными потребителями.

Изюминка в том, что стартап поддерживает глава OpenAI Сэм Альтман (Sam Altman). Весьма вероятно, что компания, лидирующая в сфере ИИ, очень рассчитывает на подобные технологии, поскольку нынешние ЦОД для ИИ потребляют огромное количество энергии и воды.

Источник изображения: Oklo

Oklo находится в процессе обратного слияния со SPAC AltC Acquisition, что позволит выйти ей на публичные торги в июле 2024 года. При нынешней оценке бизнеса в $850 млн компания рассчитывает привлечь $500 млн. Правда, в прошлом году ВВС США отменили выделение $100 млн на один из микрореакторов Oklo. Кроме того, компания ещё не получили одобрения со стороны Комиссии по ядерному регулированию США, хотя и успешно завершила вторую фазу тестов совместно с Аргоннской национальной лабораторией.

С некоторых пор дата-центры рассматриваются компанией в качестве потенциального рынка для своих решений, а появление новой вакансии косвенно свидетельствует о том, что теперь она хотела бы привлечь клиентов в этой сфере. Индустрия ЦОД, испытывавшая недостаток электроэнергии ещё до ИИ-бума, рассматривает микрореакторы или малые модульные реакторы (SMR) в качестве потенциального решения проблемы питания.

Ранее в этом году Microsoft, также рассматривающая использование SMR для питания своих ЦОД, наняла ветеранов атомной отрасли. Amazon же пошла более традиционным путём, потратив $650 млн на покупку ЦОД, запитанного от полноценной АЭС. А в России уже более пяти лет работает дата-центр «Калининский», расположенный у одноимённой АЭС.

Google и Microsoft совместно со сталелитейным гигантом Nucor Corporation объединили усилия для инвестиций в инновационные проекты по генерации и хранению энергии. Datacenter Dynamics сообщает, что тройка партнёров будет агрегировать свои запросы на «чистую» энергию и развивать новые бизнес-модели в этой области. Правда, массовыми и доступными новые технологии, как ожидается, станут только в первой половине 2030-х гг.

Инициатива призвана ускорить развитие первых в своём роде и находящихся на ранней стадии коммерциализации проектов, включая передовые разработки в области атомной и геотермальной энергетики, а также технологии, связанные с «чистым» водородом и системами долговременного хранения энергии (LDES). Компании уже запросили информацию о подобных проектах в США. Первый раунд закупок соглашений о покупках энергии (PPA) у молодых игроков завершится приблизительно в I квартале 2025 года.

Источник изображения: Thomas Despeyroux/unsplash.com

Пока передовые технологии, связанные с «чистой» энергетикой, находятся в зоне риска из-за новизны и неясности перспектив. Являясь одними из крупнейших потребителей энергии, партнёры рассчитывают, что создавая новые коммерческие структуры и совместно пользуясь их решениями, они смогут снизить риски для коммунальных предприятий и девелоперов, рассматривающих вложения в проекты на ранней стадии развития. Партнёры будут уделять приоритетное внимание финансированию перспективных технологий, их лоббированию и формированию стимулирующих тарифных сеток при сотрудничестве с поставщиками энергии и коммунальными службами.

При оценке технологии будет рассматриваться её зрелость — она должна быть первой в своём роде и уже работающей за пределами лаборатории, но ещё не получившей широкого применения. Также претендующие на вложения стартапы должны обеспечить надёжную поставку не менее 50 МВт «чистой» энергии — либо полностью безуглеродной, либо выделяющей менее 100 г CO₂/кВт∙ч. Предпочтение отдаётся проектам американского происхождения, которые можно будет коммерциализировать к 2030 году. Наконец, решения должны выдерживать ценовую конкуренцию с существующими источниками энергии и иметь возможность масштабирования до 100+ ГВт по всему миру к 2040 году.