Požirajo ogromne količine energije in zahtevajo še več. Kako jih napojiti

Ob vsem navdušenju in milijardah dolarjev, ki se vrtijo v umetni inteligenci, je gotovo, da bo za napajanje podatkovnih centrov potrebna dodatna električna energija, ki bo izčrpala omrežje. Clayton Scott v tem vidi veliko poslovno priložnost.

“To je edinstven čas in položaj,” je za Forbes povedal Scott, glavni komercialist družbe NuScale Power, ki se ukvarja s komercializacijo majhnih jedrskih sistemov.

Poročilo finančne skupine Goldman Sachs pravi, da bo uporaba umetne inteligence povzročila 160-odstotni skok skupnih potreb po električni energiji v podatkovnih centrih. In ocenjuje, da poizvedbe prek klepetalnika ChatGPT potrebujejo skoraj 10-krat več električne energije kot poizvedbe v iskalniku Google.

Poizvedbe prek klepetalnika ChatGPT potrebujejo skoraj 10-krat več električne energije kot poizvedbe v iskalniku Google.

Če to povežemo z dejstvom, da je zmogljivost ameriškega električnega omrežja na vrhu ali blizu vrha zmogljivosti in se zanaša na obstoječe elektrarne na fosilna goriva, beleži pa velike zaostanke pri projektih vetrne in sončne obnovljive energije, dobimo recept za energetsko krizo.

Možnost za nedovisno delovanje podatkovnih centrov

Scott upa, da NuScale Power ponuja enega od odgovorov na to za podatkovne centre in njihove stranke, ki uporabljajo umetno inteligenco. Vsak od njegovih malih modularnih jedrskih reaktorjev (SMR) lahko neprekinjeno proizvaja 77 megavatov energije brez izpustov ogljika, kar bi podatkovnim centrom lahko omogočilo popolnoma neodvisno delovanje od omrežja.

Zagonsko podjetje s sedežem v Portlandu, ki je po več kot desetletju raziskav in razvoja leta 2022 vstopilo na borzo, sodeluje z razvijalcem podatkovnih centrov Standard Power pri dobavi 24 jedrskih reaktorjev SMR. Ti lahko skupaj proizvedejo skoraj dva gigavata električne energije – dovolj za srednje veliko mesto. (Poročilo enega od prodajalcev kratkih pozicij je veljavnost tega dogovora postavilo pod vprašaj.)

Dolgotrajni postopki pregleda

NuScale Power se prebija skozi dolgotrajen postopek pregleda, ki ga izvaja Komisija za jedrski nadzor, in pričakuje, da bo reaktorje začel nameščati šele konec tega desetletja. Podjetje je v prvem četrtletju zabeležilo le 4,6 milijona dolarjev prihodkov in 56,4 milijona dolarjev izgube, saj se pripravlja na komercialne dobave.

NuScale Power je eno od številnih start upov na področju jedrske energije in električnih baterij, ki želijo izkoristiti energetsko intenzivnost umetne inteligence. “Običajni podatkovni centri porabijo približno 32 megavatov električne energije, kar zadostuje za napajanje 6.000 domov, medtem ko podatkovni centri z umetno inteligenco porabijo približno 80 megavatov,” pravi Doug Vine, direktor analitike pri Centru za podnebne in energetske rešitve, možganskem trustu za okoljsko politiko v Arlingtonu v Virginiji.

“Poleg tega potrebujejo energetsko goste sisteme, zato so v tem sektorju žal še vedno priljubljene elektrarne na zemeljski plin. Enako velja za jedrsko energijo,” dodaja. “Na zelo majhni površini lahko proizvedete veliko električne energije.”

Običajni podatkovni centri porabijo približno 32 megavatov električne energije, podatkovni centri z umetno inteligenco pa približno 80 megavatov.

– Doug Vine, Center za podnebne in energetske rešitve

Enormna poraba vode

“Nvidijin čip H100 z osmimi grafičnimi procesorji in dvema centralnima procesorjema je najbolj iskan strežnik za podatkovne centre z umetno inteligenco,” pravi Arman Shehabi iz laboratorija Lawrence Berkeley Lab, ki od leta 2007 spremlja potrebe podatkovnih centrov po energiji.

Ocenjuje, da vsak od njih porabi od osem do deset kilovatov električne energije v primerjavi s prejšnjimi strežniki, ki so porabili le delček te energije. Ustvarjajo toliko toplote, da za njihovo hlajenje porabijo do 30 odstotkov več vode kot običajni podatkovni centri.

Po podatkih študije univerze Cornell lahko povpraševanje po umetni inteligenci na svetovni ravni leta 2027 povzroči porabo do 6,6 milijarde kubičnih metrov vode, kar je več, kot jo v enem letu porabijo na Danskem.

Kdo je še v igri

Podjetja, kot je Microsoft, prav tako načrtujejo uporabo reaktorjev SMR za napajanje svojih podatkovnih centrov z umetno inteligenco. Njegov ustanovitelj Bill Gates je predsednik družbe TerraPower, ki razvija novo vrsto natrijevega reaktorja, ki uporablja sol tudi za shranjevanje energije.

Sam Altman iz podjetja OpenAI finančno podpira podjetje Oklo, razvijalca majhnih fisijskih reaktorjev, ki je pred kratkim vstopil na borzo. Podpira tudi Helion, eno od številnih zagonskih podjetij, ki poskušajo komercializirati jedrsko fuzijo, vir energije brez izpustov ogljika in problematičnih jedrskih odpadkov. Kljub temu je malo verjetno, da bodo sistemi, ki temeljijo na fuziji, postali komercialno uporabni pred letom 2030.

Alternativa so mikro reaktorji

Mali modularni reaktorji (SMR) niso edina jedrska možnost. Manjši mikro reaktorji, kot so tisti, ki jih je razvila Radiant Industries, lahko nadomestijo umazane dizelske rezervne generatorje ali po potrebi podatkovnim centrom zagotovijo nekaj dodatne energije. Podjetje s sedežem v Los Angelesu namerava prodajati enote z močjo enega megavata, ki jih je mogoče iz tovarne poslati neposredno s tovornjakom ali letalom.

“Pripeljejo jih v enem zabojniku in lahko jih preprosto postavimo ter vklopimo,” je za Forbes povedal glavni direktor Doug Bernauer. “To pomeni, da če bi nenadoma potrebovali nekaj dodatne energije v podatkovnem centru, je to mogoče enostavno izvesti. Če bi želeli vzpostaviti podatkovni center na robu ali v mikro omrežju, bi bili ti reaktorji lahko zelo primerni. Za postavitev enote in vzpostavitev polne moči je potrebnih le nekaj dni.”

Radiant je pod vodstvom družbe Andreessen Horowitz zbral 60 milijonov dolarjev tveganega kapitala in želi začeti dobavljati komercialne enote konec tega desetletja, če bo seveda testiranje v Nacionalnem laboratoriju Idaho dobro potekalo.

Napajanje z vročo vodo?

Čeprav pri sistemih jedrske energije ni izpustov ogljika in vse bolj veljajo za nujen sestavni del ogljično nevtralnih energetskih sistemov, se še vedno soočajo z dolgoročnim izzivom varnega skladiščenja izrabljenih radioaktivnih gorivnih palic in drugih nevarnih materialov. Nekatera podjetja preizkušajo stacionarne gorivne celice, ki jih poganja zeleni vodik, čeprav dobava tega čistega goriva morda še nekaj let ne bo poceni in tudi v izobilju ga ne bo.

Drug potencialni vir so geotermalni energetski sistemi, ki jih razvijajo zagonska podjetja, kot je Fervo. Konec lanskega leta je Google v Nevadi začel preizkušati Fervov sistem, ki uporablja tehniko horizontalnega vrtanja za izkoriščanje podzemnih geotermalnih rezervoarjev vroče vode za napajanje generatorjev, ki bi jih lahko uporabili za delovanje podatkovnega centra.

Vzpon natrijevih baterij

Colin Wessells, soustanovitelj in eden od direktorjev podjetja Natron Energy, je ustvaril novo vrsto baterije, ki je uporabna ne glede na vrsto energije, ki jo uporabljajo podatkovni centri. Bila naj bi še zlasti primerna za eno od posebnosti podatkovnih centrov z umetno inteligenco – čipi grafičnih procesorjev lahko zahtevajo nenaden porast energije. “To je kot srčni utrip,” je Wessells povedal za Forbes. “In lahko povzroči težave s stabilnostjo omrežja.”

Natron Energy je med prvimi podjetji, ki so začela prodajati natrij ionske baterije, ki so zelo primerne za blažitev skokov v porabi energije, ko strežniki z umetno inteligenco presežejo svojo standardno računsko hitrost. Delujejo kot blažilnik, ki lahko izravna dobavo električne energije in prepreči preobremenitve, saj odreže energetske konice. “Z upravljanjem energije v realnem času podpiramo delo podatkovnih centrov in ne pomenimo le rezervnega vira energije.”

Posebnost podatkovnih centrov z umetno inteligenco je, da čipi grafičnih procesorjev lahko zahtevajo nenaden porast energije, kar lahko povzroči težave s stabilnostjo omrežja.

Natrijeve baterije imajo tudi druge prednosti. Lahko jih pogosto polnimo brez degradacije, ki omejuje življenjsko dobo litijevih celic, in, kar je zelo pomembno, se ne vžgejo. Namesto da bi dolgo zadrževale električno energijo, kot to počnejo litij-ionske baterije v vaši elektroniki, se bolj hitro polnijo in veliko hitreje oddajajo energijo. “Vozimo dirkalnik in ne priusa,” je dejal Wessells. “Nimamo takšnega dosega, imamo pa noro hitrost.”

Naraščajoč apetit podatkovnih centrov

Wessells zdaj pričakuje, da bo velik del začetnih prihodkov zagonskega podjetja iz Santa Clare v Kaliforniji prišel od podatkovnih centrov za aplikacije z umetno inteligenco. Komercialne enote naročnikom pošilja s pilotne linije v Santa Clari, čez nekaj mesecev pa bo začel dobavljati tudi iz nove tovarne v Michiganu, ki so jo odprli letos.

Čeprav njegove baterije uporabljajo cenejše surovine kot litij-ionske, in sicer železo in mangan, še niso cenejše, ker gre za novo tehnologijo in še ni velike baze dobaviteljev, ki bi izdelovali anode in katode, ki jih uporabljajo. Z rastjo trga natrijevih baterij se bo to v prihodnjih letih spremenilo. “A zaradi povpraševanja podatkovnih centrov prvih strank cena trenutno očitno kaj posebej ne skrbi,” pravi Wessells.

“Leta 2014 smo za začetni trg izbrali podatkovne centre, tako da smo izdelek celih deset let razvijali za tovrstno uporabo,” dodaja. “Dolgo časa so vlagatelji to težko razumeli. Rekli so: ‘Zakaj, za vraga, ne poskušate izdelati avtomobilskih baterij kot vsa druga podjetja, ki izdelujejo akumulatorje?’ V zadnjem letu pa so se zadeve povsem obrnile. Povpraševanje raste kot noro.”

Avtor članka je Alan Ohnsman.