Áldás és átok is az AI: 4 év alatt megduplázódhat az adatközpontok áramfogyasztása

A világ digitalizálódása, a felhőalapú számítástechnikára való áttérés és a mesterséges intelligencia megjelenése mind-mind egyre több adatközpont építését igényli. A Nemzetközi Energiaügynökség (IEA) előrejelzése szerint 2026-ra az adatközpontok áramfogyasztása szélsőséges esetben akár 1000 TWh-ra is növekedhet, ami a duplája lenne a 2022-es 460 TWh-s értéknek, és nagyjából megegyezik Japán áramfelhasználásával. De még alapesetben is 75%-os növekedéssel és 800 TWh-s fogyasztással kalkulálnak, ami olyan lenne, mintha még egy Mexikó megjelenne a globális árampiacon.

Egyre nagyobb gondot okoz az adatközpontok energiaéhsége

Mi táplálja ezt a növekedést? Vegyük például az Nvidia 700 W-os csúcsfogyasztással rendelkező H100-as AI-chipjeit. Ezekből 2023-ban 3,7 millió darabot adtak el, ami nemcsak a gyártó profitját dobta meg jelentősen, hanem az adatközpontok energiafogyasztását is. Egyetlen H100-as 61%-os kapacitáskihasználtság mellett évente 3,74 MWh áramot használ fel, 3,76 millió chip tehát 14,4 TWh-val dobhatta meg a világ áramfelhasználását, jegyzi meg a Forbes. És ez csak egyetlen chip, amit Kínába nem is lehet szállítani a kereskedelmi korlátozások miatt. De hiba lenne mindent a mesterséges intelligencia nyakába varrni, az energiafogyasztás növekedésének nagyobb része ugyanis a hagyományos adatközpontokhoz és kriptovaluták bányászatához köthető. Legalábbis egyelőre.

Az adatközpontok áramfelhasználásának növekedése. Forrás: IEA – Electricity 2024

Az adatközpontok sokféle méretben léteznek. A legnagyobb, a China Telecom belső-mongóliai információs parkja 100 hektáron terül el, és akár 150 MW-ot is képes fogyasztani. Az Egyesült Államokban, Észak-Virginiában mintegy 300 kisebb létesítmény található a Data Center Alley nevű klaszterben, amelyek mindegyike négyzetméterenként 10-50-szer annyi energiát fogyaszt, mint egy átlagos iroda. A helyi közműszolgáltató, a Dominion Energy 2022-ben kénytelen volt felfüggeszteni az új hálózati csatlakozások kiépítését, mert új távvezetékeket kell kiépítenie, hogy kielégítse az igényeket.

Az Egyesült Államokban több mint 5000 adatközpont működik, és a McKinsey & Company tanácsadó cég azzal számol, hogy energiafogyasztásuk 2030-ra 35 GW-ra emelkedik a 2022-es 17 GW-ról.

Az adatközpontok egyre energiaigényesebbek, ugyanakkor egyre hatékonyabbak is.
„Úgy tűnik, hogy a hyperscale felhőszolgáltatók [a hyperscale adatközpontok olyan létesítmények, amelyeket kifejezetten arra terveztek, hogy gyorsan skálázhatók legyenek, így képesek megfelelni a felhőszámítási szolgáltatások növekvő igényeinek] mindannyian fegyverkezési versenyben állnak egymással, hogy minél gyorsabban minél nagyobb infrastruktúrát építsenek ki” – mondta el Dan Thompson, az S&P Global Market Intelligence vezető elemzője a PV Magazine munkatársának.

A hagyományos adatközpontok, kriptobányák és AI adatközpontok áramfelhasználásának várható növekedése. Forrás: IEA – Electricity 2024

Az adatközpontok rendelkeznek egy energiafelhasználási hatékonysági (PUE) mutatóval, amely megadja, hogy mennyi energiára van szükség a számítások elvégzésén túl az egyéb tevékenységekhez, például a hűtéshez és világításhoz, illetve mennyi az energiaveszteség. Az 1,5-es PUE-érték azt jelenti, hogy egy adatközpontnak 500 kW többletenergiára van szüksége, hogy 1 megawattnyi energiát igénylő számítási feladatot el tudjon végezni.

Thompson szerint a hatékonysági mutató a 2020-as átlagos 1,58-as értékhez képest mára csökkent némileg, mivel a hűtési hatékonyság nőtt. A legalacsonyabb értékek azonban kompromisszummal járnak.

A most épülő adatközpontokat 1,3 és 1,4 közötti PUE-értékekre tervezték, így itt némi javulás tapasztalható, mondta el Thompson. „Azonban számos tényező okozhatja azt, hogy az épület az éghajlattól és a működéstől függően soha nem éri el ezeket a PUE-értéket. Láttunk már olyan konstrukciókat, amelyek tervezett PUE-értéke 1,15-1,2 volt, azonban ezek a létesítmények nagy mennyiségű tiszta vizet igényelnek ahhoz, hogy elérjék ezeket a számokat. Tekintettel a tiszta vízhez való hozzáféréssel kapcsolatos problémákra, az érintett vállalatok hajlamosak arra, hogy valamivel kevésbé hatékony adatközpontokat építsenek annak érdekében, hogy minimalizálják a vízfelhasználást.”

Az adatközpontok növekedése a zöld technológiák fejlődésének is lökést ad

A világ technológiai óriásai a megújuló energia legnagyobb vásárlói. A Microsoft és a Brookfield vagyonkezelő 2024. március 1-jén rekordnagyságú, 10,5 gigawattnyi új megújuló energiás kapacitás kiépítésére vonatkozó szerződést írt alá, amely 2026 és 2030 között fog realizálódni.

A Microsoft szerint CO₂-kibocsátása most 30%-kal magasabb, mint 2020-ban, amikor a 2030-as nettó zéró kibácsátási célját kitűzte.

„A Scope 3 [harmadik féltől, beszállító vállalatoktól származó] kibocsátásunk növekedése elsősorban a több adatközpont építéséből és az építőanyagokban, valamint a hardverkomponensekben, például a félvezetőkben, szerverekben és állványokban megtestesült szén-dioxidból származik” – közölte a Microsoft, hozzátéve, hogy a 10,5 GW-os megújuló energiaforrásokra vonatkozó áramvásárlási szerződés (PPA) egy 19,8 GW-os tiszta energiaportfólió részét képezi.

Simon Maine, a Brookfield megújuló energiáért felelős ügyvezető igazgatója a PV Magazine-nak elmondta, hogy az üzlet nyolcszor nagyobb, mint bármely korábbi PPA.

„Nagyon nagy megújuló energiával foglalkozó üzletágunk van, több mint 100 milliárd dollárnyi eszközzel, és több mint 30 éves tapasztalattal rendelkezünk az ágazatban” – mondta Maine. „Vagy eszközöket vagy vállalatokat vásárolunk. A vállalatoknak magas színvonalú, a képességek teljes spektrumával rendelkező menedzsmentcsapatokkal kell rendelkezniük. Előrejelzéseink szerint [2030-ig] évente valahol 5 GW és 7 GW között fogunk telepíteni.”

Anas Papazachariou, a megújuló energiában utazó Cero Generation vezető PPA-menedzsere azt is elmagyarázta, hogyan elégítheti ki az adatközpontok energiaigényét az időjárásfüggő megújuló energia.

„Egy olyan megoldás, ahol csak a napenergia fedezi az adatközpontok egyre nagyobb számából és méretéből adódó növekvő keresletet, valószínűleg nem optimális, és ebben őszintének kell lennem” – mondta. „Sok szolgáltató inkább olyan virtuális portfóliókat szeretne létrehozni, amelyeknek a szél- és napenergia, valamint az akkumulátorok is a részüket képezik, mert így ténylegesen optimalizálják a tevékenységüket.”

Papazachariou szerint a tárolással kombinált napenergia drágább áramvásárlási megállapodásokat jelent, viszont csökkenti a kockázatokat.

De a felhasználói oldalon is lehetséges az alkalmazkodás.

Mike Bates, az Intel energiagazdálkodásért felelős részlegének igazgatója szerint az adatközpontok olyan munkaterhelés-kezelő szoftvereket használnak, amelyek képesek reagálni a valós idejű energiapiaci körülményekre. Az Intel az adatközpontokban olyan szoftvert telepít, amely a munkafolyamatok és a terhelések kezelésére szolgál, miközben nyomon követi a munkaterhelések szénlábnyomát az alacsony vagy zéró szén-dioxid-kibocsátású munkafolyamatokat igénylő partnereik számára.

„A szoftverünk arra is képes, hogy bizonyos körülményekhez igazítsa a munkaterhelést” – mondta Bates. „Ha egy munkaterhelést az adatközponton belül azokra az időkre tudok tolni, amikor energiafelesleg van, akkor akár pénzt is kaphatok az energiafogyasztásért.”

Ben Levitt, az S&P Global Commodity Insights észak-amerikai gáz-, energia- és klímamegoldásokért és megújuló energiaforrásokért felelős kutatási csoportjának társigazgatója is kiemelte az adatközpontok rugalmas üzemeltetésének költségelőnyeit.

„A rugalmasan működő – azaz az áramáraktól függően leállítható-elindítható – adatközpontok ellátása kevesebbe kerül, mint a kevésbé rugalmasan működőeké” – mondta Levitt. „A leállítható adatközpontok akár gyorsabb hálózati csatlakozást is kaphatnak. Emellett azonban a nagy techvállalatok akár ösztönözhetik is azoknak a technológiáknak a kifejlesztését és felskálázását, amelyek lehetővé teszik az adatközpontjaik folyamatos ellátását tiszta energiával.„

Levitt szerint az újonnan fellépő energiaigény új megújuló energiás beruházásokat generál majd, de a fosszilis tüzelőanyagok, és egyre inkább az akkumulátorok iránti keresletet is növeli. Végső soron sok múlik majd a helyi bürokrácián és engedélyezésen.

Levitt hozzátette, hogy lehetséges, hogy a nagy technológiai vállalatok szerepet játszanak majd az új tiszta technológiák skálázásában. „Ezek az erőfeszítések felgyorsíthatják az újabb technológiák fejlesztését, amelyek az eddig figyelembe vettnél gyorsabb ütemben alakíthatják át az energiaellátás összetételét” – mondta.

A spanyol áramtermelésnek már csak a 16%-a származik fosszilis energiából

Címlapkép: Pxhere

dr. Papp László (Sol Invictus)

Technológiai elemző, és a Villanyautosok.hu csapatának megújuló energiákkal, energiatárolással, illetve piaci trendekkel foglalkozó szakértője. Célja, hogy minél többek számára tegye egyértelművé, hogy a fenntartható jövő gazdaságilag is a legracionálisabb választás.