Исследование, проведённое учёными Калифорнийского университета в Риверсайде показало, что использование ИИ-технологий для экологии обходится очень дорого. The Washington Post сообщает, что ИИ ЦОД требуют очень много питьевой воды и энергии, даже когда просто генерируют только текст. Дата-центры давно считаются довольно «жадными» до воды и электричества, причём наличие ЦОД поблизости крайне негативно влияет и на счета за коммунальные услуги обычных граждан.

Конкретные затраты воды и энергии отличаются от штата к штату и зависят от близости их источников к дата-центру. Так, более низкое водопотребление напрямую зависит от стоимости энергии. Если в Техасе на подготовку электронного письма из 100 слов с помощью GPT-4 потребуется 235 мл, то в Вашингтоне — уже 1408 мл. Ранее те же исследователи выяснили, что диалог из 20–50 вопросов к ChatGPT на базе GPT-3 требуется 0,5 литра, а обучение GPT-3 обошлось в 320 тыс. литров. А на обучение Meta✴ Llama-3 потребовалось уже 22 млн литров.

На первый взгляд кажется, что это не очень много, но пользователи редко ограничиваются написанием одного письма или другого материала в неделю или даже в день. Кроме того, при работе с изображениями и другим контентом расход, скорее всего, ещё выше. Если один из десяти работающих американцев использует GPT-4 раз в неделю в течение года (52 запроса от 17 млн человек), энергозатраты составляют 121 517 МВт∙ч. Примерно столько же потребляют все домохозяйства Вашингтона (Округ Колумбия, 672 тыс. человек) в течение двадцати дней. На практике же целевая аудитория GPT-4 применяет модель несопоставимо активнее.

Источник изображения: Joseph Corl/unsplash.com

Представители OpenAI, Meta✴, Google и Microsoft неоднократно говорили о важности снижения экологической нагрузки своего бизнеса, но кардинальных шагов никто из них пока не совершил. Представитель Microsoft сообщил, что компания будет работать над методами охлаждения ЦОД, которые позволят полностью избавиться от потребления воды. Речь, например, об использовании воздушных систем охлаждения в сухой Аризоне. В августе сообщалось как об использовании Microsoft СЖО, так и систем на основе более прогрессивных технологий микрогидродинамики. Параллельно растут и углеродные выбросы той же Microsoft, связанные с развитием её ИИ-систем.

По мнению многих экспертов, прибыль безусловно находится в приоритете в сравнении с климатическими целями, поставленными компаниями в прошлом, поэтому стоит подождать конкретных улучшений. Ранее сообщалось, что в «столице ЦОД», штате Вирджиния, дата-центры потребляют огромное количество воды, а развитие ИИ ухудшает ситуацию.

Конечно, проблема актуальна не только для США. Например, в прошлом году британская коммунальная компания Thames Water пригрозила операторам ЦОД урезать подачу воды или поднять цены, если те не сократят расход этого важного ресурса. Весной 2024 года появились данные о том, что потребление воды китайскими дата-центрами удвоится к 2030 году.

Инвестиционная компания Snowhawk LP вложила средства в застройщика ЦОД CleanArc Data Centers, но подробности сделки пока не разглашаются. По данным Datacenter Dynamics, инвестиции направят на возведение ЦОД гиперскейл-класса ёмкостью от 300 МВт в кампусах площадью 80–280 га.

CleanArc основана в 2023 году инвестиционной компанией 547 Energy, занимающейся развитием «чистой» энергетики и смежными проектами. Возглавил новую структуры ветеран индустрии — основатель Vantage Data Centers Джим Траут (Jim Trout). Траут был основателем Proferian, занимающейся консалтингом в сфере ЦОД, занимал высокие посты в Digital Realty и ProLogis, а также был президентом CoreSite (CRG West). Vantage Data Centers бизнесмен оставил в 2013 году.

Недавно CleanArc приобрела землю в штате Вирджиния. Компания планирует получить 600 МВт для кампуса площадью 260 га на территории, уже зонированной для использования под ЦОД. CleanArc и Rappahannock Electric Cooperative заключили соглашение о начале строительства на территории первой подстанции. В CleanArc ожидают, что инфраструктура на 300 МВт будет готова к эксплуатации уже в 2027 году. Если, конечно, местные жители и власти не передумают.

Источник изображения: CleanArc

В Snowhawk заявили, что «в восторге» от партнёрства с командой CleanArc. В компании видят огромные возможности для инвестиций в облачные и ИИ-проекты. Сама CleanArc также сотрудничает с партнёрами, которые обеспечат ветряную, солнечную и другие типы возобновляемой энергии для компенсации энергопотребления своих кампусов. Компания намерена обеспечить будущих клиентов-гиперскейлеров «безуглеродным» электричеством.

Основанная в 2022 году Snowhawk представляет собой частную инвестиционную компанию, ориентирующуюся на вложения в облачные проекты, телекоммуникации и технологические сервисы. 547 Energy представляет собой платформу для инвестиций в «чистую» энергетику и принадлежит Quantum Energy Partners. Последняя основана в 1998 году и занимается инвестициями в энергетический сектор.

Испанский поставщик возобновляемой электроэнергии Iberdrola SA намерен обеспечить испанскому дата-центру подключение к энергосети и поставки возобновляемой энергии. При этом, как сообщает Bloomberg, в обмен застройщикам передадут ей до 20 % доли в новом ЦОД. Строительство обойдётся в €2 млрд.

Как свидетельствуют источники издания, крупнейший производитель «чистой» энергии в Европе сейчас активно обсуждает условия сделки с неназванными контрагентами. Iberdrola готова предоставить находящуюся в её собственности землю и уже имеющую энергетическую инфраструктуру, но финансовый вклад в строительство и эксплуатацию ЦОД придётся сделать именно партнёрам.

Необычная конфигурация сделки косвенно свидетельствует о том, в какой степени Iberdrola стремиться пополнить своё глобальное портфолио дата-центрами. Предполагается, что совместное предприятие создадут в I половине 2025 года и изначально его деятельность будет сосредоточена на «домашнем» для Iberdrola рынке в Бильбао. Позже компания расширит деятельность и на другие рынки.

Источник изображения: Eduardo Kenji Amorim/unsplash.com

Ожидается, что развитие ИИ приведёт к росту спроса на электроэнергию для ЦОД к 2030 году на 160 %, в целом потребление электричества дата-центрами достигнет 4 % от общемирового. Конечно, такие прогнозы делают данный рынок весьма привлекательным для компаний, генерирующих возобновляемую энергию — крупнейшие операторы вроде Microsoft и Meta✴ ставят перед собой весьма амбициозные цели по переходу на чистую энергию. При этом именно дефицит энергии тормозит развитие ИИ ЦОД.

Iberdrola уже является опосредованным поставщиком «чистой» энергии для нескольких ЦОД в рамках соглашений о покупке энергии (Power Purchase Agreement, PPA). Новый кампус получит землю с возможностью подключения до 200 МВт. Для бесперебойного снабжения электричеством будут применяться гидроаккумуляторные источники, хотя позже может добавиться и солнечная электростанция.

Источник изображения: Des Mc Carthy / Unsplash

Первый объект нового кампуса должен заработать к 2030 году. К тому времени Ibedrola рассчитывает занять 20 % рынка ЦОД в Испании. Уже создано подразделение CPD4Green, которое займётся развитием нового бизнеса. Испания выбрана в качестве исходного, якорного рынка из-за доступности земли и наличия хорошо развитой энергосети общей мощностью более 22 ГВт. Ранее сообщалось о намерении Iberdrola инвестировать в ЦОД, но некоторые детали были неизвестны.

Другие энергетические компании из Испании также проявляют интерес к рынку ЦОД. Ранее разработчик солнечных элементов питания Solaria Energia y Medioambiente SA заключил соглашение с японской Datasection Inc., предусматривающей строительство дата-центра ёмкостью до 200 МВт, а в июле текущего года специализирующаяся на недвижимости Merlin Properties Socimi SA привлекла около €1 млрд ($1,1 млрд) для расширения бизнеса в сфере ЦОД.

Белый дом, по сообщению Datacenter Dynamics, намерен создать рабочую группу по инфраструктуре ИИ ЦОД (Task Force on AI Datacenter Infrastructure). Такое решение принято по итогам встречи с участием ряда гиперскейлеров, разработчиков ИИ-платформ, чипмейкеров и компаний, занимающихся строительством ЦОД: AES, Alphabet, Anthropic, AWS, CoreWeave, Electric Power Research Institute, Exelon, Meta✴, Microsoft, NVIDIA, OpenAI и QTS.

Говорится, что власти США намерены упростить получение доступа к энергоресурсам и выдачу необходимых разрешений при создании новых дата-центров по всей стране суммарной мощностью в несколько ГВт. Создаваемая рабочая группа под руководством Национального экономического совета, Совета национальной безопасности и Офиса заместителя начальника штаба Белого дома обеспечит координацию политик в области развития дата-центров. Участники рынка и сторонние эксперты неоднократно подчёркивали, что именно проблемы с доступом к энергии ограничивает рост ИИ ЦОД.

Источник изображения: pixabay.com

Группе предстоит работать с участниками рынка, занимающимися ЦОД-инфраструктурой. Целями инициативы названы обеспечение необходимого финансирования, определение единых точек взаимодействия и расстановка приоритетов в области создания дата-центров, ориентированных на задачи ИИ. Предполагается, что это поможет в укреплении национальной безопасности и экономических интересов США. Кроме того, будут определены те сферы, в которых требуются законодательные изменения, направленные на поддержку развития отрасли ЦОД.

Вместе с тем Совет по выдаче разрешений будет сотрудничать с участниками рынка ИИ ЦОД для определения сроков и выделения средств агентствам, чтобы ускорить оценку проектов в области «чистой» энергии, подпадающих под акт FAST-41 (Fixing America’s Surface Transportation Act). Этот документ устанавливает новые процедуры координации и надзора над инфраструктурными проектами. Одновременно Корпус инженеров Армии США (USACE) определит общенациональные разрешения, которые могут помочь ускорить строительство дата-центров для ИИ.

Сообщается также, что Министерство энергетики США также создаст специальную группу по взаимодействию с участниками отрасли ЦОД для дальнейшей поддержки сектора. Ведомство намерено регулярно организовывать встречи с игроками соответствующего рынка, поставщиками решений в области «чистой» энергии, операторами энергосетей и другими заинтересованными сторонами «для стимулирования разработки инновационных решений».

DC01UK представила план строительства в Хартфордшире (Великобритания) одного из крупнейших, по словам компании, дата-центров в Европе. Пресс-служба DC01UK сообщает, что площадь строений составит почти 186 тыс. м2, а площадь территории кампуса — около 34 га. National Grid уже обеспечила на территории резервную мощность 400 МВА. Будущий кампус расположится недалеко от национальных и международных ВОЛС и относительно близко к уже существующим ЦОД.

DC01UK готовятся ввести в эксплуатацию в 2029 году, это сулит экономические выгоды как на местном, так и на общегосударственном уровнях. Оценочная стоимость проекта составляет £3,75 млрд ($4,9 млрд). На этапе строительства будет обеспечено не менее 500 рабочих мест. После ввода в эксплуатацию будет создано 200 постоянных рабочих мест. Местные жители смогут обучиться новым профессиям на базе учебного центра кампуса.

Источник изображений: DC10UK

Косвенно DC01UK обеспечит увеличение валовой добавленной стоимости (GVA) на £1,1 млрд/год и поможет создать 13,7 тыс. рабочих мест в смежных отраслях. Кроме того, DC01UK должен привлечь в регион инвестиции со всех концов света. В рамках проекта предполагается обновление местной дорожной и транспортной инфраструктуры, а также использование тепла ЦОД для отопления новых домов и предприятий — подобные проекты уже реализуются в Великобритании.

Строительство предусматривает использование технологий с низким уровнем углеродных выбросов, предусмотрена и генерация возобновляемой энергии на месте. Утверждается, что не менее 54 % участка останется «открытым зелёным пространством». В компании заявляют, что экопоказатели новых ЦОД превысят отраслевые стандарты. Кампус будет построен в интересах неназванного гиперскейлера.

Примечательно, что буквально вчера в Великобритании объявили о присвоении дата-центрам статуса критически важных инфраструктурных объектов, подлежащих разносторонней государственной защите. Новые меры повысят уверенность бизнеса в инвестициях в эту сферу в Великобритании. Отрасль, по некоторым оценкам, уже приносит £4,6 млрд выручки ежегодно.

Компания Google выделит $10 млн стартапу Holocene на захват CO₂ из атмосферы по технологии Direct Air Capture (DAC) с последующей утилизацией. Сделка является рекордно выгодной в индустрии. За захват каждой тонны углекислого газа Google заплатит всего $100. Министерство энергетики США считает, что именно такой уровень цен позволит стать технологии массовой. Правда, как уточняет Datacenter Dynamics, непосредственная реализация проекта должна стартовать в начале 2030-х годов.

Впрочем, столь низкая цена в любом случае была бы невозможной без вмешательства американских властей. Они предоставляют налоговую льготу 45Q, благодаря которой компании, утилизирующие углекислый газ, могут рассчитывать ещё на $180/т.

Источник изображения: Marcin Jozwiak/unsplash.com

Google оплатит авансом, хотя в этом есть некоторый риск. Отсутствует гарантия, что Holocene вообще добьётся своих целей. Так, Running Tide, которой Microsoft заплатила за удаление из атмосферы 12 тыс. тонн CO₂ в 2023 году, в 2024-м прекратила своё существование. В Google заявляют, что немедленная уплата средств позволит добиться амбициозных масштабных целей уже в среднесрочной перспективе.

Источник изображения: Holocene

Holocene пропускает воздух сквозь специальный «водопад» с добавлением аминокислоты, которая связывает CO₂. Полученный состав смешивается с гуанидином для формирования твёрдой кристаллической массы. Потом аминокислота высвобождается и отправляется в начало цикла, а твёрдое вещество слегка нагревается, высвобождая чистый углекислый газ, который можно хранить или использовать по своему усмотрению. Гуанидин также отправляется в начало цикла. В начале 2030-х годов Holocene рассчитывает захватить и хранить 100 тыс. тонн CO₂.

Ранее в этом году Google обещала потратить $35 млн на проекты по захвату углекислоты. Кроме того, компания участвует в инициативе Frontier Climate, предусматривающей покупки «кредитов» на захват CO₂. Стартап 280earth, выросший из проекта Google X, намерен разрабатывать собственные мощности по захвату углекислого газа в Орегоне, вероятно, с использованием тепла дата-центров самой Google.

Рост индустрии дата-центров ведёт к крайне негативным последствиям для экологии. Datacenter Dynamics со ссылкой на исследование Morgan Stanley сообщает, что к 2030 году выбросы составят эквивалент 2,5 млрд метрических тонн CO₂.

В докладе сообщается, что гиперскейлеры вроде Google, Microsoft, Meta✴ и AWS несут основную ответственность за увеличение количества дата-центров, расширяя свои ИИ-проекты и наращивая облачную инфраструктуру. При этом компании обещают снизить выбросы своих ЦОД к концу десятилетия. В докладе добавляется, что к 2030 году мировые выбросы парниковых газов ЦОД составят около 40 % от годовых выбросов США.

Но есть и хорошие для новости. Выбросы в подобных объёмах, весьма вероятно, обеспечат импульс рынку решений для декарбонизации, а рост дата-центров приведёт к росту инвестиций в технологии «чистой» энергетики, энергоэффективное оборудование и «зелёные» строительные материалы.

Источник изображения: Nikoli Afina/unsplash.com

Многие гиперскейлеры регулярно пытаются снизить углеродные выбросы, в том числе методами вроде заключения соглашений о покупке «чистой» энергии и внедрения новых технологий. Microsoft считается одним из крупнейших корпоративных покупателей возобновляемой энергии в мире — ранее компания сообщала о 34 ГВт. Более того, в 2024 году она подписала крупнейшее разовое соглашение на поставку «зелёной» энергии — 10 ГВт за $10 млрд. Amazon также является одним из крупнейших покупателей «зелёной» энергии. Более того, в отличие от других гиперскейлеров она даже умудрилась снизить выбросы в 2023 году, хотя к методам учёта экологических показателей есть вопросы.

Дополнительно Microsoft, Google, Meta✴ и AWS не так давно согласились участвовать в проектах Open Compute Foundation по тестированию «зелёного» бетона для строительства ЦОД. А Meta✴ запустила специальную метрику, позволяющую оценивать выбросы серверов в режиме реального времени, в том числе связанные не только с их эксплуатацией, но и производством. Это позволит получать более точные данные о влиянии инфраструктуры компании на окружающую среду.

Компания Infinity Turbine представила систему Cluster Mesh Power Generation System, преобразующую тепло серверов ИИ ЦОД в электроэнергию. Datacenter Dynamics сообщает, что новинка позволит генерировать «чистое» экобезопасное электричество, которое можно будет тут же использовать на месте, а также снизит потребности ЦОД в воде для охлаждения.

Система объединяет малые модульные ORC-турбины (Organic Rankine Cycle), использующие в качестве рабочего тела сверхкритическую жидкость CO₂, в mesh-сеть, благодаря чему обеспечиваются масштабируемость, надёжность и высокая эффективность, говорит компания. Каждый турбинный генератор требует 100 тыс. BTU (British thermal unit) тепла для производства до 5 кВт электроэнергии.

Источник изображения: Infinity Turbine

Согласно расчётам компании, комплекс из 600 турбин может отводить 60 млн BTU/час, генерировать до 3 МВт и экономить до 108 тыс. л/час (из расчёта 1,8 л на 100 тыс. BTU). А ежегодная экономия на расходах на воду может достигать почти $1,9 млн (из расчёта $2 за каждый м³). Правда, пока неизвестно, применялась ли Cluster Mesh Power Generation System хотя бы в одном ЦОД.

Компания признаёт, что изначальные расходы на установку её решения будут выше, чем в случае традиционных систем охлаждения и захвата тепла, но в долгосрочной перспективе они окупаются с лихвой. Кроме того, для достижения эффективности и стабильности работы mesh-сети турбин требуется продвинутая система управления. С другой стороны, каждая турбина работает независимо от других, что упрощает процесс обслуживания и ремонта.

Исландский оператор дата-центров atNorth объявил, что его следующий дата-центр, крупнейший для компании на сегодняшний день, будет использовать избыточное тепло для создания больших теплиц и отопления домов. По данным The Register, новый кампус DEN02 разместят возле датского аэропорта Биллунн (Billund).

Кампус предназначен для выполнения интенсивных вычислений для клиентов вроде гиперскейлеров и компаний, работающих с ИИ- и HPC-нагрузками. На момент открытия в 2026 году ёмкость кампуса должна составить 250 МВт, в перспективе она может масштабироваться и дальше. Как и другие операторы ЦОД, atNorth ищет источники возобновляемой энергии для обеспечения своих объектов. В случае с DEN02 речь, вероятно, будет идти о солнечных и ветряных электростанциях в окрестностях объекта.

Источник изображения: atNorth

Как и многие современные проекты экоустойчивых ЦОД, новая инициатива atNorth будет учитывать возможность использования «мусорного» тепла, тем более что среднегодовая температура в Дании составляет около 8˚C. План будет реализован при содействии компании Wa3rm, специализирующейся на «циркулярных промышленных проектах», а тепло DEN02 будет использоваться для выращивания овощей.

Также имеются планы обеспечить отоплением и горячей водой местных жителей, но atNorth сообщила журналистам, что пока ведутся только переговоры с потенциальными клиентами. В компании отметили, что DEN02 может стать эталоном для будущих ЦОД. Предполагается, что высокая энергоэффективность и использование технологий захвата тепла вкупе с выгодным географическим положением в Дании и приверженностью компании к достижению экоустойчивости, является примером для всей индустрии ЦОД. Дания может стать идеальным место для гиперскейлеров и ИИ-бизнесов, стремящихся к декарбонизации своих проектов.

В последние года схемы использования тепла ЦОД весьма распространены, особенно в Европе, где европейская Директива по энергетической эффективности (European Energy Efficiency Directive или EED) требует от операторов ЦОД использовать лучшие отраслевые технологии для достижения энергоэффективности. Впрочем, ассоциация TechUK ранее в этом году предупредила о потенциальных недостатках практики использования тепла ЦОД в районных системах отопления из-за относительно низких температур теплоносителей и отсутствия точных данных о том, сколько именно тепла будет вырабатываться вообще.

О том, что использование тепла не всегда оправдано, говорят и другие исследования. Но всё это не помешало реализации проектов вроде гронингенского в Нидерландах, а также отдельных проектов Google, Microsoft и Yandex в Финляндии. Самым необычным, пожалуй, является проект в Японии (Хоккайдо), где для охлаждения IT-инфраструктуры используется снег, а полученная тёплая вода используется для разведения угрей на продажу.

Использование электричества дата-центрами Meta✴ достигло в 2023 году (14,975 ТВт∙ч), рост потребления год к году составил 34 %. По данным Datacenter Dynamics, из них на арендованные ЦОД пришлось 2,19 ТВт∙ч — на 97 % больше, чем годом ранее.

Из 16 объектов компании (за исключением арендованных), кампус в Прайнвилле (Prineville Орегон) был крупнейшим потребителем энергии, только на него пришлись 1,38 ТВт∙ч. В Алтуне (Altoona, Айова) этот показатель составил 1,24 ТВт∙ч, в Сарпи (Sarpy, Небраска) — 1,15 ТВт∙ч.«»

Интенсивность использования электричества на каждого активного месячного пользователя составила 0,0041 МВт∙ч, на 32 % выше год к году. Энергоёмкость на $1 млн выручки составила 131,42 МВт∙ч, рост достиг 33 %. Об этом компания сообщила в последнем отчёте, посвящённом устойчивому развитию.

Источник изображения: Meta✴

Как сообщает компания, электроснабжение на 100 % осуществляется из экологически чистых источников, по крайней мере, с помощью покупки PPA и REC-сертификатов. Показатель PUE не изменился и остался на уровне 1.08.

Потребление компанией топлива упало: природного газа на 36 % до 4,82 млн терм (единица измерения тепловой энергии, 1 терм ≡ 100 тыс. BTU), дизельного топлива №2 на 25,5 % до 3882 м³, а топливо №4 — на 3,42 % до 2648 м³. Наконец, использование бензина упало на 81,4 % до 84,5 м³.

Источник изображения: Meta✴

Meta✴ также впервые начала использование гидрированного растительного масла (HVO) на объекте в Ирландии, речь идёт о 4,3 м³. Компания объявила, что протестирует замену дизельного топлива в 2024 году, чтобы определить, переводить ли на него генераторы по всему миру.

Источник изображения: Meta✴

Водозабор ЦОД достиг 3,881 млн м³, рост составил 7 %. В некоторых локациях использование воды, наоборот, упало. Впрочем, водозабор из грунтовых вод вырос на 137 % до 88 тыс. м³, забор воды в зонах с высоким или чрезвычайно высоким дефицитом воды увеличился на 20 % до 1,360 млн м³.

Косвенное водопользование (вода, затраченная на товары и услуги, которые потребляет компания), выросло на 35 %, достигнув 55 475 млн м³ — это результат роста энергопотребления. Есть и хорошая новость — было восстановлено 5,889 млн м³ воды, что на 150 % больше год к году.

Источник изображения: Meta✴

Показатель WUE упал до 0,18 с 0,20, но ежемесячный забор воды на каждого активного пользователя увеличился на 7 % до 0,00141 л. Забор воды на $1 млн выручки вырос на 7 % до 45 л. В докладе упоминается, что строящиеся новейшие ИИ ЦОД используют технологию драйкулинга, минимизируя потребление воды.

В целом компания агрессивно инвестирует в строительство ЦОД, капитальные затраты составили $8,5 млрд только за II квартал. Предполагается, что в течение следующего года затраты дополнительно вырастут по мере создания компанией инфраструктуры для генеративного ИИ.