Согласно исследованию Международного энергетического агентства (IEA), потребление электроэнергии в ЦОД во всём мире вырастет к 2030 году до 945 ТВт·ч с 415 ТВт·ч в 2024 году. По итогам прошлого года на дата-центры пришлось 1,5 % мирового потребления электроэнергии. На ЦОД в США пришлась наибольшая доля потребления (45 %), за ними следуют Китай (25 %) и Европа (15 %). Глобальное потребление электроэнергии дата-центрами росло с 2017 года примерно на 12 % в год, что более чем в четыре раза превышает темпы роста мирового энергопотребления в целом.

Ожидается, что к 2030 году в США потребление электроэнергии дата-центрами увеличится более чем на 240 ТВт·ч, что на 130 % больше, чем в 2024 году, а в Китае — на 175 ТВт·ч (рост на 170 %). В Европе прогнозируется рост на 45 ТВт·ч (+70 %), в Японии — на 15 ТВт·ч (+80 %), приводит цифры из исследования Data Center Dynamics.

ИИ ЦОД могут потреблять столько же электроэнергии, сколько энергоёмкие производства, например, заводы по выпуску алюминия, но они более сконцентрированы географически. Почти половина мощностей ЦОД в Соединённых Штатах приходится на пять региональных кластеров. Отказ от кластерной модели может наблюдаться в регионах с изобилием энергии, таких как Техас, где существует избыток доступной энергии.

Источник изображений: IEA

Для удовлетворения спроса ЦОД потребуется весь спектр энергетических активов. Исследователи ожидают, что производство возобновляемой энергии для удовлетворения спроса ЦОД вырастет к 2035 году более чем на 450 ТВт·ч. В настоящее время возобновляемые источники энергии — в первую очередь ветер, солнечные установки и гидроэнергия — поставляют 27 % всей потребляемой ЦОД электроэнергии. К 2030 году, как ожидается, их доля вырастет до 50 %, в основном за счет роста ветряной и солнечной энергетики.

В настоящее время природный газ обеспечивает 26 % электроэнергии, потребляемой ЦОД, а ядерная энергия — 15 %. IEA прогнозирует рост потребления электроэнергии, получаемой с использованием природного газа, на 175 ТВт·ч. Большая часть роста будет приходиться на США, где администрация уже объявила о новых газовых генерирующих мощностях для обслуживания ЦОД. Более того, поддержку получило и развитие угольного сектора.

IEA ожидает, что на ЦОД будет приходиться около 10 % роста мирового спроса на электроэнергию к 2030 году, что меньше, чем у промышленных двигателей, кондиционеров в домах и офисах или электромобилей. Рост варьируется в зависимости от того, насколько развита экономика страны, при этом рост потребления ЦОД электроэнергии в развивающихся странах составит около 5 %, а в развитых экономиках — до 20 %.

IEA предупредило, что если не будут осуществлены значительные инвестиции в инфраструктуру поставок электроэнергии, до 20 % запланированных проектов ЦОД могут оказаться под угрозой задержек. Кроме того, в исследовании сообщается о возможных проблемах с поставками генерирующего оборудования, поскольку производители будут пытаться удовлетворить спрос в соответствии с ростом сектора.

Согласно исследованию, для снижения нагрузки на сеть дата-центров, особенно предназначенных для обработки ИИ-нагрузок, операторы могут более гибко использовать доступные серверные мощности, резервную генерацию и энергохранилища. Поставщики электроэнергии также могут стимулировать операторов ЦОД размещать свои объекты в районах с меньшими ограничениями для энергосетей.

Между тем ИИ может сыграть весомую роль в повышении энергоэффективности. IEA утверждает, что ИИ может оптимизировать энергоснабжение и поставку полезных ископаемых, производство и передачу электроэнергии, а также потребление энергии. Согласно исследованию, энергетический сектор пока не смог воспользоваться преимуществами ИИ из-за недостаточного доступа к данным, цифровой инфраструктуре и навыкам, а также постоянных проблем с цифровой и физической безопасностью.

В отчёте также рассматривается влияние роста мощностей ИИ ЦОД на глобальные цепочки поставок. Ожидается, что к 2030 году резко вырастет спрос на галлий, используемый в вычислительных чипах и силовой электронике. На Китай приходится 99 % мировых поставок очищенного галлия, что, по мнению исследователей, увеличивает риск того, что его поставки могут стать ещё более ограниченными, и это приведёт к задержкам в развёртывании ЦОД по всему миру.

Исследователи отметили, что опасения по поводу того, что ИИ может ускорить изменение климата, кажутся преувеличенными, как и ожидания того, что ИИ в одиночку решит эту проблему. Выбросы от потребления электроэнергии ЦОД, как ожидается, вырастут со 180 млн т парниковых газов в 2024 году до 300 млн т к 2035 году при базовом сценарии и до 500 млн т при сценарии «подъёма». Хотя эти объёмы остаются ниже 1,5 % от общих выбросов энергетического сектора в этот период, ЦОД являются одними из самых быстрорастущих источников выбросов.

По информации Международного энергетического агентства (IEA), в ближайшие три года миру потребуется много новых источников энергии, чтобы покрыть беспрецедентно быстро растущий спрос. Достичь этого будет непросто, свидетельствуют данные агентства.

В отчёте IEA речь идёт о текущем состоянии рынка электроэнергии и его вероятных изменениях в 2025–2027 гг. Прогнозируется, что миру нужно будет ещё 3,5 тыс. ТВт∙ч в следующие три года. Это значит, что с нынешнего дня по 2027 год в эксплуатацию нужно будет ежегодно вводить больше мощностей, чем потребляет за год, например, Япония. При этом Япония занимает пятое место по объёмам энергопотребления в мире, на неё приходится более 1000 ТВт∙ч ежегодно.

Большая доля новых мощностей будет вводиться в эксплуатацию на развивающихся рынках — именно они будут наращивать потребление электричества в ближайшие годы. Но потребление после периода относительной стагнации должно вырасти и в относительно развитых экономиках. Эта стагнация в последние годы была отчасти вызвана ростом эффективности технологий, в особенности повышением энергоэффективности.

Источник изображения: Nikola Johnny Mirkovic/unsplash.com

Конечно, эту тенденцию может изменить рынок ЦОД, но «виноваты» будут не только ИИ-системы и выросшие потребности в вычислениях. Так, в развивающихся экономиках вроде Индии стали использовать больше кондиционеров — во многом из-за изменения климата. А Евросоюз начинает наращивать использование тепловых насосов и электромобилей, да и дата-центры в регионе тоже ожидает взрывной рост. Всё это приведёт к росту производств, которым тоже понадобится энергия.

Конечно, для покрытия спроса постоянно ведётся поиск экобезопасных источников энергии для ЦОД и других проектов — от малых модульных реакторов (SMR) до повторного запуска старых АЭС. В IEA предполагают, что уже к 2027 году АЭС, ветряные и солнечные электростанции и ГЭС смогут закрыть до 95 % прогнозируемого спроса. Уже в 2025 году источники возобновляемой энергии должны обеспечить более трети мирового производства электричества, обогнав уголь в глобальном масштабе. В 2024 году это уже случилось в США, но с оговоркой — на местном рынке энергетики доминирует газ и, по-видимому, будет доминировать и далее.

Источник изображения: IEA

Тем не менее, даже в тех регионах мира, где скачок энергопотребления будет самым высоким — например, в КНР, на которую приходится более половины мирового спроса на электричество в 2024 году — в ближайшие годы источники возобновляемой энергии удовлетворят более 90 % спроса на электричество.

Если прогнозы агентства относительно возобновляемых источников энергии будут верны, в следующие три года мировые выбросы углекислого газа выйдут на плато, но изменения климата могут негативно сказаться на динамике использования возобновляемой энергии. Из-за разных факторов — от засух, зимних бурь в регионах, где их обычно не случалось, глобального потепления — цены на электричество стали весьма волатильными, что может помешать развитию новых источников.

Как сообщают в IEA, эти события в целом свидетельствуют о недостаточной гибкости системы по техническим, нормативным или договорным причинам. Так или иначе, миру предстоят годы интенсивной электрификации без гарантий того, что всё пройдёт гладко для мировой экономики.

В последнем докладе Международного энергетического агентства (IEA), посвящённого «угольной» генерации электричества, сообщается, что в 2024 году потребление угля в энергетике достигло рекордных за всю историю значений. Хотя большая часть роста расходов этого топлива приходится на Китай и Индию, не всё хорошо и с более благополучными в контексте «зелёной повестки» странами, сообщает Datacenter Dynamics.

Согласно докладу, доминируют всё равно рынки КНР и Индии. Спрос на уголь в Китае должен в 2024 году вырасти на 1 %, достигнув 4,9 млрд тонн, в Индии — на 5 % до 1,3 млрд тонн. Впрочем, в IEA допускают, что спрос может выйти на плато до 2027 года, если Китай начнёт избавляться от зависимости от угольной энергетики.

На сегодня КНР потребляет на 30 % больше угля, чем остальной мир вместе взятый. Два ключевых драйвера роста — развитие сервисов, ранее использовавших другие типы топлива, и развитие ИИ ЦОД. В последние годы Китай интенсивно развивает инфраструктуру ЦОД. По официальным данным, страна инвестировала в дата-центры более $6,1 млрд с 2022 года. В итоге потребление электричества ЦОД в стране уже к 2030 году должно вырасти более чем на 5 %.

Также подчёркивается, что в т.н. «развитых» странах снижение потребления угля замедлилось, это особенно очевидно для стран Евросоюза и США. Там спрос на электричество привёл к замедлению соответствующих показателей. В результате потребление угля в ЕС и США снизится в текущем году на 12 % и 5 % соответственно, в сравнении с 23 % и 17 % годом ранее.

Источник изображения: Marcos Assis/unspalsh.com

Некоторые американские поставщики электроэнергии уже сообщили, что именно спрос со стороны дата-центров на энергию привёл к тому, что энергетикам пришлось продлить срок жизни угольных электростанций. С ростом спроса на электричество коммунальные службы вынуждены использовать все доступные типы энергетики, особенно в регионах с большим числом ЦОД. По некоторым оценкам, к 2030 году ЦОД будут потреблять 9 % электроэнергии США ежегодно, в сравнении с 4 % в 2023 году.

Источник изображения: IEA

В прошлом месяце американская коммунальная компания Southern Co. заявила, что рассматривает продление срока работы угольных электростанций для удовлетворения спроса ЦОД и других коммерческих и промышленных объектов на электроэнергию. В частности, речь идёт об угольной электростанции Plant Bowen в Джорджии мощностью 3,45 ГВт.

Источник изображения: IEA

Дополнительно известно, что поставщик энергии с угольных станций Hallador Energy сообщил о росте спроса на поставки электричества для ЦОД. Также он видит «значимые возможности» в секторе ископаемого топлива. Недавно он подписал не обязывающее соглашение с неназванным оператором ЦОД для поставки «угольного» электричества в течение длительного периода.

Регулятор NERC бьёт тревогу, утверждая, что ресурсоёмкий ИИ представляет угрозу для североамериканской электросети, а бизнес продолжает наращивать спрос. Недавно глава OpenAI Сэм Альтман (Sam Altman) выступил с идеей создания целой сети 5-ГВт ЦОД в Соединённых Штатах. Правительство страны уже готовит план строительства ИИ ЦОД и электростанций на федеральных землях, пусть и в ущерб экологии.

Как заявило Международное энергетическое агентство (IEA) в ежегодном отчёте «Перспективы мировой энергетики» (World Energy Outlook), глобальный спрос на электроэнергию стремительно растёт. По данным агентства, в следующие 10 лет ежегодный прирост будет сравним с энергопотреблением целой Японии. Это повлияет на показатели сокращения выбросов, а спрос в 2035 году будет на 6 % выше, чем прогнозировалось ранее.

Что касается ЦОД, потребление будет стремительно расти из-за роста рынка ИИ и цифровизации в целом, однако на этот сектор по-прежнему будет приходиться лишь небольшая часть от общемировых энергетических затрат. Впрочем, пока прогнозы носят очень приблизительный характер, с учётом непредсказуемости проблем в цепочках поставок, увеличения энергоэффективности, политических факторов и т.п.

Долгое время рост энергопотребления сдерживался переносом нагрузок со старых корпоративных площадок в гораздо более эффективные облака. Однако этот козырь уже использован, а рост ИИ-нагрузок приведёт к взлёту энергопотребления на невиданный ранее уровень. Так, по оценкам IEA, энергопотребление дата-центров в 2022 году составило 230–340 ТВт∙ч, т.е. около 1 %–1,3 % от общемирового без учёта расходов на сети передачи данных и майнинг.

Источник изображений: IEA

Впрочем, в любом случае на долю ЦОД не будет приходиться основная доля потребления. Например, базовый сценарий предполагает, что на ЦОД будет приходиться менее 10 %% от общего роста спроса. Примерно такой же рост покажет индустрия опреснения воды, а у электромобилей запросы будут минимум втрое выше. Агентство упомянуло об агрессивных инвестициях операторов ЦОД в возобновляемые источники энергии. Другими словами, устойчивое развитие сектора вполне осуществимо.

Однако ограниченные возможности генерации и лимиты энергосетей могут оказать более серьёзное влияние «на местах», поскольку подходящих площадок для ЦОД всё меньше. Как правило, дата-центры концентрируются в одном регионе. В результате в Вирджинии (США) или Ирландии энергии недостаточно, а в Сингапуре и Амстердаме даже введены временные моратории. Дальше будет сложнее, поскольку ЦОД ёмкостью от 1 ГВт скоро станут вполне распространённым явлением.

В случае с США, по оценкам IEA, ситуация с размещением ЦОД хуже, чем с заводами, электростанциями и складами. Чтобы корректно оценить перспективы роста спроса на ЦОД, политикам, бизнесу и другим структурам следует теснее сотрудничать. В частности, в IEA отмечают участившиеся случаи аномальной жары, которые негативно влияют на энергопотребление систем охлаждения и энергоэффективность объектов в целом. Всего, по оценкам IEA, в мире насчитывается около 11 тыс. дата-центров.

Объём энергии, потребляемой дата-центрами, в результате роста криптовалют и ИИ-систем может увеличится более чем вдвое за три года. С соответствующим прогнозом выступило Международное энергетическое агентство (IEA). Тем не менее, рост потребления компенсируется появлением новых источников энергии.

Как сообщает агентство, сегодня в мире насчитывается более 8 тыс. ЦОД, 33 % из которых находятся в США, 16 % в Европе и около 10 % в Китае. В 2022 году их суммарное потребление составило около 460 ТВт∙ч, а в 2026 году оно может превысить уже 1000 ТВт∙ч. В США за этот период потребление вырастет с 200 ТВт∙ч (4 % от общего энергопотребления страны) до почти 260 ТВт∙ч в 2026 году (6 %). Основными драйверами роста станут развитие сетей 5G, облачных сервисов и налоговые льготы для операторов ЦОД.

В Китае, по оценкам госорганов, потребление ЦОД должно удвоиться до 400 ТВт∙ч к 2030 году в сравнении с 2020 годом. IEA же прогнозирует, что уже к 2026 году потребление вырастет до 300 ТВт∙ч, а драйверами роста станут 5G и IoT. Наконец, в Евросоюзе потребление в 2022 году было немногим ниже 100 ТВт∙ч (около 4 %), там на тот момент было 1240 ЦОД. Большинство кампусов приходится на рынки FLAPD (Франкфурт, Лондон, Амстердам, Париж, Дублина), но планируется строительство и новых объектов. В 2026 году энергопотребление в секторе должно вырасти почти до 150 ТВт∙ч.

Источник изображения: IEA

Например, по оценкам IEA, уже к 2026 году в Ирландии, ставшей одним из важнейшим хабов для ЦОД, последние будут потреблять 32 % всей электроэнергии в стране — 82 дата-центра здесь уже функционируют, 14 строятся и возведение ещё 40 утверждается. В 2022 году речь шла лишь о 17 % энергопотребления страны. При этом энергетический кризис в стране так и не закончился.

Источник изображения: IEA

Быстрая интеграция ИИ во многих секторах экономики увеличивает общее потребление энергии ЦОД. Например, поисковики могут столкнуться с ростом потребления в 10 раз в случае тотального внедрения ИИ. С учётом кратной разницы в использовании электричества при запросах в обычном поисковике и обращений к LLM вроде ChatGPT, эксперты предполагают, что только поиск с помощью ИИ потребует 10 ТВт∙ч ежегодно. ИИ-индустрия в целом, как ожидается, в 2026 году будет потреблять минимум на порядок больше энергии, чем в 2023 году.

Что касается криптовалют, то в 2022 году на них пришлось около 110 ТВт∙ч (0,4 % от мирового энергопотребления). За базовый вариант берётся прогноз, при котором потребление в этом секторе к 2026 году вырастет более чем на 40 % до 160 ТВт∙ч. При этом скорость развития отрасли ещё предстоит уточнить.

Источник изображения: IEA

Всего к 2026 году потребление электричества вырастет лишь на 3,4 %. Впрочем, рост не должен вызвать острого дефицита — его компенсируют за счёт источников возобновляемой энергии вроде ветряных, солнечных и гидроэлектростанций. Кроме того, большая ставка делается на рост «мирного атома». Уже к 2026 году на источники энергии с низкими выбросами придётся почти половина мирового производства электричества, для сравнения — в 2023 году речь шла о менее 40 %. В целом рост энергопотребления будет меньше, чем рост генерации возобновляемой энергии.

Источник изображения: Bloomberg/IEA

По словам главы IEA Фатиха Бироля (Fatih Birol), сегодня энергетический сектор производит углекислого газа больше, чем любая другая сфера экономики, поэтому быстрый рост возобновляемой и атомной энергетики в ближайшие три года не может не обнадёживать. В то же время должна уменьшиться глобальная интенсивность выбросов, связанных с выработкой энергии. Ожидается, что она в среднем будет падать до 2026 года по 3,5 % ежегодно. Для Евросоюза этот показатель составит и вовсе 13 % в год.