Мировое потребление электричества дата-центрами может вырасти более чем вдвое к 2026 году. По данным AI Business, соответствующие данные содержатся в докладе Fueling the Future компании PGIM, специализирующейся на управлении активами. Одним из ключевых факторов, влияющих на энергопотребление, называются высокие нагрузки при обучении больших языковых моделей (LLM).

Более того, если сегодня на долю ЦОД приходится всего 2 % от всего потребляемого в мире электричества, то к 2030 году потреблением может стремительно вырасти — до более 20 %. Также сообщается, что развитые страны просто не успевают расширять свою электрическую инфраструктуру. Например, спрос на энергию со стороны ЦОД в Ирландии, где её и так не хватает, должен удвоиться к 2026 году, составив до трети общего потребления электричества страны.

Источник изображения: American Public Power Association/unsplash.com

В PGIM считают, что операторы дата-центров должны искать баланс между наращиванием вычислительной мощности и возможностью получать энергию из каких-либо источников. В докладе отмечается, что операторы отвечают на этот вызов по-разному — некоторые активно сотрудничают с поставщиками «зелёной» энергии для интеграции «безуглеродных» источников непосредственно с комплексами ЦОД.

Источник: PGIM

Некоторые операторы, включая Microsoft, расширяют водородную энергетику — компания участвует в разработке водородных топливных ячеек, способных заменить дизельные генераторы. Перспективной является атомная энергия. Например, AWS приобрела принадлежавший Talen Energy кампус ЦОД возле АЭС. Некоторые рассчитывают на малые модульные реакторы (SMR), разрабатываемые многими стартапами, например — поддерживаемой Сэмом Альтманом (Sam Altman) компанией Oklo, их можно будет устанавливать в непосредственной близости от ЦОД и снабжать кампусы «чистой» энергией.

Как заключили авторы доклада, сегодня операторам ЦОД приходится не только думать о том, как масштабировать свой бизнес для увеличения вычислительных мощностей, но и как получать дешёвое электричество в достаточных объёмах. И пока это получается далеко не у всех.

Dell ожидает, что уже во II половине 2024 года цена DRAM и SSD вырастет на 15–20 %. По словам вице-председателя и операционного директора компании Джеффа Кларка (Jeff Clarke), цены вырастут как на компоненты, так и на логистику. The Register сообщает, что в связи с этим Dell намерена обновить цены на свою продукцию.

По его словам, это связано с недостатком капитальных инвестиций, низкой загрузкой производств и другими факторами. Большая часть спроса придётся на продукцию для ИИ-серверов, за квартал принёсших Dell $1,7 млрд — рост квартал к кварталу составил более 100 %. Подобному оборудованию нужно много памяти с большой пропускной способностью, ёмкое внутренее и внешнее хранилище.

Источник изображения: Dell

По словам Кларка, компания уже начала пересмотр ценообразования с учётом новых реалий, что помогло Dell улучшить показатели своего серверного бизнеса. Речь как обычном оборудовании, так и о комплектах для ИИ. Объём невыполненных заказов на ИИ-серверы Dell достиг $3,8 млрд, но, по словам Кларка, NVIDIA справляется со спросом, поэтому задержек в поставках ускорителей H200 во II квартале опасаться не стоит. А вот ускорители B200, как и предупреждала NVIDIA, пока в дефиците.

С 2023 года стремительно растёт доля строящихся в Северной Америке дата-центров, которые бронируются ещё до того, как они готовы к эксплуатации. The Register сообщает, что в I квартале текущего года речь шла уже о 84 % предварительно забронированной ёмкости.

По данным CBRE за 2023 год, более 2,5 ГВт (83 %) из 3 ГВт строящихся мощностей уже арендованы. Эта тенденция сохранится и в 2024 году. Так, в I квартале 2024 года доля таких ЦОД составила уже 84,3 % от общей ёмкости. Ранее этот показатель был ближе к 50 %, а теперь речь, вероятно, идёт о рекорде как минимум с 2020 года. Спрос в Европе тоже достиг рекордных показателей, взрывной рост заблаговременной аренды начался во II квартале 2023 года.

При этом строительство ЦОД выросло на 46 % в 2023 году в сравнении с 2022-м, а фактическое предложение увеличилось на 26 %. В уже существующих дата-центрах свободно лишь порядка 3,7 % ёмкости — это не антирекорд всех времён, но довольно близко к этому. При этом далеко не все владельцы кампусов горят желанием продлять договоры на прежних условиях, многие предпочитают освобождать ёмкости для сдачи уже по новым, максимально высоким ценам. Поскольку спрос весьма высок, стоимость аренды выросла в 2022 году на 14,5 % в сравнении с предшествовавшим годом, а в 2023 взлетела на 18,6 %.

При этом новые ЦОД вряд ли значительно упростят ситуацию для потенциальных арендаторов, поскольку выросла цена строительства с учётом дефицита критически важных материалов вроде генераторов, систем охлаждения и трансформаторов. Правда, сам дефицит оборудования, по слухам, напрямую связан именно с ростом темпов строительства. И, конечно, строительство новых дата-центров происходит не так уж быстро — обычно на реализацию проекта уходит от года до трёх.

Возможность строить много ЦОД во многом зависит от готовности инвестировать в такие проекты. Крупные компании вроде Microsoft намерены резко нарастить ёмкость своих объектов, хотя в масштабах рынка потребуется намного больше средств, чем готовы выделить компании. В CBRE ожидают, что в долгосрочной перспективе вложения окупятся с учётом ежегодного совокупного увеличения выручки от ИИ-решения на 58 % (по оценкам S&P Market Intelligence). Впрочем, если прогнозы не оправдаются, вряд ли спрос на новые мощности ЦОД останется на прежнем высоком уровне.

В последние годы гиперскейлеры Юго-Восточной Азии столкнулись с многочисленными проблемами, от дефицита специалистов до высоких цен на недвижимость и др. Но, как сообщает The Register, сегодня это мелочи в сравнении с главным вызовом — проблемой получения достаточного количества электроэнергии, которой не хватает и в США с Европой, и спросом, диктующим место строительства.

По словам главы BDx Data Centers Майянка Шриваставы (Mayank Srivastava), в странах Азиатско-Тихоокеанского региона уже ожидается скорая нехватка энергомощностей. В своём докладе на мероприятии DataCloud APAC 2024 в Сингапуре он заявил, что для обеспечения энергетической безопасности стране требуется 12 % избыточных мощностей. По данным Международного энергетического агентства (IEA), в Индонезии, Малайзии и на Филиппинах, а также в Японии избыточные мощности оцениваются в 5–12 %, а в материковом Китае, Южной Корее, Сингапуре, на Тайване и в Гонконге эти показатели ещё хуже.

Источник изображения: aboodi vesakaran/unsplash.com

Шривастава назвал дефицит «пугающей ситуацией», отметив, что ввод в эксплуатацию новых ЦОД в Сингапуре может привести к нестабильности энергосети. Его позицию поддержал и представитель STT GDC, заявив, что ещё десять лет назад компания рассчитывала на трёхмегаваттные контракты, но теперь речь в норме идёт о 10–15 МВт и более. В целом же потребность в энергии создаёт ситуацию, в которой приходится соблюдать баланс ряда факторов — от наличия специалистов до наличия свободных площадей для строительства ЦОД вблизи источника энергии, играют роль и другие аспекты бизнеса.

Но в целом местоположение нового дата-центра определяет именно спрос в конкретном регионе — часто приходится не принимать в расчёт даже стоимость проекта и доступность энергии. Если источника энергии нет, приходится искать и необычные решения, вроде генерации на территории самого кампуса. Другими словами, индустрия ЦОД становится всё более рискованным бизнесом, поскольку приходится строить инфраструктуру даже в регионах с высокой вероятностью стихийных бедствий вроде землетрясений и тайфунов.

С учётом необходимости увеличивать ёмкость ЦОД, отраслевые эксперты свидетельствуют, что бизнесу придётся рисковать — если пять лет назад строительство плавучих ЦОД было практически немыслимым, то теперь таких проектов довольно много. Технологии меняются, так что теперь дата-центры появляются там, где представить их раньше было бы невозможно. При этом азиатский рынок ЦОД становится всё привлекательнее для инвесторов.

Китайский гигант электронной коммерции Alibaba по примеру Microsoft, финансировавшей успешный ИИ-стартап OpenAI, пытается расширить своё присутствие на рынке ИИ-технологий с помощью инвестиций в китайские стартапы в области генеративного ИИ. Разница лишь в том, что Alibaba предлагает большей частью не традиционное финансирование деньгами, а кредиты на использование своей облачной инфраструктуры для обучения ИИ-моделей, пишет газета Financial Times.

В числе стартапов, пользующихся поддержкой Alibaba, газета назвала Moonshot, Zhipu, MiniMax и 01.ai, которые разрабатывают локальные версии американских приложений, таких как ChatGPT и чат-бот-аватар Character.ai. Так, в феврале этого года Alibaba возглавила раунд финансирования Moonshot AI, разработчика ИИ-решений для компаний в сфере электронной коммерции, включая чат-бот Kimi AI, привлёкшего $1 млрд инвестиций, после чего его рыночная стоимость оценивалась в $2,5 млрд.

По словам источников Financial Times, Alibaba инвестировала в Moonshot AI $800 млн, но лишь чуть больше половины было предоставлено деньгами, а остальная часть поступила в виде кредитов на облачные вычисления. Как утверждают источники, в течение 2023 года глава Alibaba Эдди Юнмин У (Eddie Yongming Wu) лично контролировал выделение инвестиций четырём ведущим ИИ-стартапам Китая, что говорит о том, какое значение компания придаёт этому направлению.

Источник изображений: Alibaba

После отказа из-за санкций США от амбициозного плана реструктуризации, предполагавшего проведение IPO облачным подразделением, на фоне растущей конкуренцией со стороны ByteDance и PDD Holdings на своём основном рынке электронной коммерции, Alibaba пытается найти новые драйверы роста. После отмены реструктуризации Эдди Юнмин У взял под личный контроль облачный бизнес, сделав ставку на ИИ в скорректированной стратегии по стимулированию роста компании.

Порядок выделения инвестиций Alibaba в Moonshot повторяет подход Microsoft и Amazon, согласно которому денежные средства передаются ИИ-стартапам при условии, что те будут использовать их для обучения и запуска моделей в облаках Azure и AWS соответственно. Разница заключается в том, что в случае Alibaba напрямую деньги никогда не передаются китайским стартапам. Вместо этого они хранятся на условном депонировании, который компания может считать поступающим доходом.

«Предоставление вычислений на самом деле более ценно, чем наличные, — заявил китайский эксперт в области ИИ. — Из-за нехватки чипов очень сложно получить доступ к кластеру Alibaba из 10 тыс. ускорителей». Alibaba Cloud и другие игроки успели приобрести крупные объёмы современных ускорителей NVIDIA, в том числе урезанные A800 и H800, прежде чем США ввели ограничения. И теперь компания стремится извлечь из владения ими выгоду, прежде чем они устареют.

Крупнейшие интернет-компании Китая, в том числе Alibaba, Meituan, Xiaohongshu и Tencent, играют огромную роль в финансировании новой волны ИИ-стартапов по сравнению с предыдущим поколением стартапов, где доминировали компании SenseTime и Megvii, специализирующиеся на разработке решений для распознавания лиц и видеонаблюдения.

Руководитель DigitalBridge Марк Ганзи (Marc Ganzi) выступил с чрезвычайно пессимистичным прогнозом. По данным Datacenter Dynamics, он уверен, что энергия для дата-центров закончится уже через два года — значительно раньше, чем прежде считали в самой компании.

Американская DigitalBridge владеет ЦОД и инвестирует в инфраструктуру по всему миру. На её долю приходится более 60 дата-центров и 20 интерконнект-хабов на 30 региональных рынках, а также модульная ЦОД-платформа для периферийных вычислений.

Выступление главы бизнеса состоялось в ходе отчёта о финансовых показателях I квартала 2024 года. По словам Ганзи, энергия будет исчерпана в ближайшие 18–24 месяца. Ранее он был более оптимистичен — на мероприятии Berlin Infrastructure Conference руководитель DigitalBridge заявлял, что электричество для ЦОД закончится только через пять лет.

Источник изображения: American Public Power Association/unsplash.com

По его мнению, в американских сетях остался резерв менее 7 ГВт и менее 3 ГВт — в Европе. Проблема даже не только и не столько в производстве энергии, сколько в её передаче и распределении, поскольку допустимая ёмкость сетей электропередач ограничена. При этом бизнесмен подчеркнул, что разрешение на новую линию электропередач или подстанцию гораздо сложнее получить, чем, например, на вышку мобильной связи.

В DigitalBridge сообщают, что к концу 2023 года компания зарезервировала доступ к более 5 ГВт, а сейчас идёт строительство 2 ГВт ёмкостей. При расходах по $10 млн за МВт, компания ожидает, что капитальные издержки в грядущие годы составят $20 млрд. Также Ганзи добавил, что DigitalBridge намерена построить объекты ёмкостью 3 ГВт при сотрудничестве с Silver Lake для удовлетворения спроса на ИИ и облачную инфраструктуру.

Ранее Ганзи заявлял, что потенциал рынка ЦОД для генеративных облачных ИИ-решений, кабелей и другого оборудования имеет ёмкость в 38 ГВт и сотни миллионов долларов. Компания намерена обучать ИИ-модели с низкой задержкой с использованием ЦОД, расположенных недалеко от существующих «зелёных» энергомощностей, т.е. ветряных, солнечных, газовых и гидроэлектростанций.

Например, принадлежащий DigitalBridge оператор ЦОД — компания Switch использует преимущественно ветряную и солнечную энергию, активно применяются и гидроресурсы. Ганзи назвал искусственный интеллект частью решения проблемы энергетики, по его словам, ИИ будет внедряться для оптимизации дата-центров DigitalBridge.

Dominion Energy в прошлом году подключила к энергосети в Вирджинии — крупнейшем в мире рынке ЦОД — 15 дата-центров общей ёмкостью 933 МВт. По данным Datacenter Dynamics, в 2024 году электроснабжение получат ещё столько же ЦОД, суммарная ёмкость которых пока не подсчитана. А всего с 2019 года Dominion Energy подключила в Северной Вирджинии 94 дата-центра общей ёмкостью 4 ГВт. Для сравнения — ёмкость ЦОД Microsoft по всему миру только недавно превысила 5 ГВт.

В докладе Dominion Energy за 2023 год сообщается, что на дата-центры приходится 24 % продаж электричества дочерней Virginia Power, тогда как в 2022 году их доля была 21 %. При этом подчёркивается, что спрос отдельных ЦОД вырос с приблизительно с 30 МВт до 60–90 МВт, а запросы кампусов выросли с 300 МВт до «нескольких гигаватт». При этом на максимальное потребление они теперь выходят не за 4–5 лет, а всего за 2–3 года, причём в дальнейшем нагрузка только увеличится.

Источник изображения: American Public Power Association/unsplash.com

American Electric Power (AEP) получила запросы на поставку до 15 ГВт, львиная доля которых приходится на ЦОД. Драйверами спроса служат гиперскейлеры вроде AWS и Google. Компания имеет мощности около 38 ГВт и готова инвестировать более $27 млрд в линии электропередач и системы распределения энергии в следующие пять лет. Она ожидает увеличение капитальных издержек в будущем, связанных с ростом потребления энергии ЦОД.

Public Service Enterprise Group (PSEG) ведёт переговоры о строительстве ЦОД ёмкостью 50–100 МВт рядом со своими АЭС. Наконец, отвечающая за электропередачу компания PJM заявила, что располагает достаточными ресурсами для того, чтобы удовлетворить спрос летом 2024 года. Однако она предупреждает о проблемах в будущем из-за того, что для замены 1 МВт энергии от обычных электростанций на ископаемом топливе, которые активно выводятся из эксплуатации, фактически требуется несколько МВт из возобновляемых источников из-за нестабильности последних.

Проблема энергоснабжения ЦОД в США вообще и Северной Вирджинии в частности носит системный характер. В апреле сообщалось, что «зелёные» энергопроекты не смогут «прокормить» ИИ на крупнейшем в мире рынке ЦОД, причём тревогу поставщики бьют уже не первый год. Если ситуацию не удастся оперативно исправить, то дефицит энергии может привести к сокращению ИИ-нагрузок или даже к постройке ТЭС непосредственно на территории кампусов, как это уже происходит в Европе.

Всё новые линии электропередач тянутся к Северной Вирджинии, крупнейшему в мире скоплению гигантских дата-центров. На хаб приходится до 70 % мирового интернет-трафика, поэтому власти считают, что устойчивость энергосетей будет сохраняться только при прокладке новых энергомагистралей из соседних штатов. А необходимый объём энергии пока может дать только уголь.

The Washington Post сообщает, что целей по переходу на чистую энергию вряд ли удастся достичь в обозримом будущем, а ТЭС, которые планировалось закрыть, останутся. Новые линии электропередач будут построены в четырёх штатах в рамках проекта стоимостью $5,2 млрд и сойдутся к 2030 году в Северной Вирджинии. Но угольные станции, как теперь считается, нельзя отключать на фоне стремительно растущего спроса на электроэнергию со стороны дата-центров, в том числе из-за генеративного ИИ.

Источник изображения: American Public Power Association/unsplash.com

Количество ЦОД в Северной Вирджинии растёт с 1990-х годов. Они в основном сосредоточены в округах Лаудон (Loudoun) и Принс-Уильям (Prince William), но недавно «перекинулись» и в соседний Мэриленд. Сегодня в Вирджинии насчитывается около 300 ЦОД. Во многом это заслуга AWS, которая уже потратила $35 млрд на строительство ЦОД и намерена потратить ещё столько же. Только Лаудон ежегодно собирает $600 млн налогов с ЦОД, ещё $100 млн — Принс-Уильям.

Источник изображения: Ginger Jordan/unsplash.com

Спрос на электричество так высок, что местная энергетическая компания Dominion Energy ранее заявила, что может не справиться с ним. По её прогнозам, новые ЦЛД в Вирджинии потребуют 11 ГВт, примерно вчетверо больше, чем было нужно в 2022 году. Причём «зелёные» ветряные и солнечные проекты, похоже, не будут готовы вовремя. Так что хотя угольные электростанции в соседних штатах серьёзно вредят экологии, их операторы пересматривают планы по сокращению генерации для сохранения надёжности энергоснабжения. Некоторые эксперты добавляют, что это сохранит и рабочие места шахтёрам.

Есть и ещё один аспект — массивные ЛЭП должны протянуться и над сельхозугодьями, и над жилыми массивами. Многие фермеры жалуются на то, что прокладка новых линий лишит их части земель и собственности. Энергетики обещают компенсации, хотя в крайнем случае допускают и принудительное отчуждение частной собственности государством. Заодно это ударит по многомиллиардной туристической индустрии. Недовольство местных жителей политикой властей продолжает нарастать.

Гендиректор Meta✴ Марк Цукерберг (Mark Zuckerberg) назвал главным препятствием в строительстве более крупных ЦОД для ИИ-нагрузок ограничения по поставкам электроэнергии, пишет ресурс DatacenterDynamics. Об этом глава компании сообщил в подкасте Dwarkesh, согласившись с мнением представителей отрасли.

Цукерберг отметил, что ПО регулируется лишь «отчасти», в то время как энергетическая отрасль является строго регулируемым сектором. И если вести речь о строительстве новых крупных электростанций или о значительном укрупнении существующих, а также о строительстве линий электропередачи, пересекающих государственные или частные земли, то этот процесс может затянуться на долгие годы. В частности, два года назад Meta✴ была вынуждена отказаться от гигантского 1,38-ГВт кампуса ЦОД в Нидерландах, где назрел энергетический кризис.

Источник изображения: Shane Rounce / Unsplash

Возведение крупного объекта для ИИ-вычислений, а также его ввод в эксплуатацию Цукерберг назвал «очень долгосрочным проектом». Эти ограничения сдерживают развитие собственных дата-центров ЦОД Meta✴. В конце 2022 года компания отказалась от планов по строительству ряда ЦОД, объявив о намерении кардинально изменить подход к их созданию и сейчас разрабатывает ряд модернизированных объектов. «Полагаю, что мы бы создали более крупные кластеры, чем можем сейчас, если бы у нас была энергия для этого», — сообщил Цукерберг.

«Никто ещё не построил ЦОД мощностью 1 ГВт. Я думаю, что это произойдёт, но не в следующем году. Это лишь вопрос времени», — добавил он, отметив, что для питания такого кампуса может понадобиться уже АЭС. Напомним, что по данным ресурса The Information, Microsoft и OpenAI обсуждают проект строительства к 2030 году объектов для решения задач в области ИИ мощностью 5 ГВт.

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.