Системам генеративного ИИ требуются самые разные ресурсы, но в некоторых сферах их нехватка может носить критический характер. По данным DigiTimes, серьёзную проблему может составить нехватка качественных массивов данных, рост потребления электроэнергии и пресной воды, а также дефицит поставок меди для IT-индустрии.

Как сообщают эксперты CB Insights, к 2026 году может снизиться доступность высококачественных данных для обучения языковых моделей. В результате их разработчикам придётся полагаться либо на дорогие лицензированные данные, либо на синтезированные самим же ИИ наборы данных. С 2022 года около 50 вендоров уже вышли на рынок синтетических данных для обучения, а ещё 30 компаний ищут средства.

Однако выход на этот рынок гигантов вроде Microsoft и Meta✴ сократил возможности привлечения средств стартапами. В 2024 году в этой сфере отмечены всего пять раундов финансирования, тогда как в 2022 году был 21 раунд. Кроме того, теперь в некоторых стартапах соответствующего профиля начались и увольнения, а израильская Datagen, основанная ещё в 2018 году, подала заявление о банкротстве. При этом Scale AI, основанная чуть раньше, сумела привлечь $1 млрд.

Источник изображения: Christian Dubovan/unsplash.com

Развитие ИИ также значительно увеличивает энергопотребление, например, ИИ-поиск Google, по слухам, требует в 10 раз больше энергии, чем обычный. По информации Международного энергетического агентства (IEA), спрос на электроэнергию, связанный ЦОД. ИИ и криптовалютами, достиг в 2022 году 460 ТВт∙ч, а к 2026 году должен вырасти до 620–1050 ТВт∙ч.

По оценкам IEA к 2026 году отрасли на основе ИИ, возможно, будут потреблять в 10 раз больше энергии, чем в 2023 году. Компенсировать спрос частично могут технологические инновации в сфере энергетики. Исследователи Central Research Institute of Electric Power Industry (CRIEPI) отмечают, что развитие энергосберегающих технологий может вдвое снизить рост спроса на электричество. Впрочем, коммерческая судьба таких проектов не всегда благоприятна.

Источник изображения: Jani Brumat / Unsplash

Развитию ИИ угрожает и рост потребления воды системами охлаждения ЦОД. В 2023 году Microsoft сообщала о 23-% росте потребления воды до 7,844 млн м³, в основном из-за расширения ЦОД. Например, обучение модели OpenAI GPT-3 с 175 млрд параметров потребовало 700 м³ только на охлаждение серверов в новейшем американском ЦОД Microsoft. С учётом воды, потраченной при генерации энергии и производстве оборудования, расход составил и вовсе 5,4 тыс. м³. А при эксплуатации GPT-3 каждый диалог из 10–50 запросов обходился в 0,5 л воды. К 2027 году спрос на воду на охлаждение и производство энергии во всех ЦОД должен достичь 4,2–6,6 млрд м³/год. Приблизительно столько за полгода потребляет Великобритания.

Источник изображения: Ra Dragon / Unsplash

Наконец, угрозу индустрии ИИ представляет дефицит меди. Спрос на медь растёт вместе со спросом на возобновляемую энергию, электротранспорт и генеративный ИИ. По данным JPMorgan Chase & Co. К 2030 году только ИИ ЦОД могут требовать 2,6 млн т меди ежегодно. Каждый дополнительный МВт ёмкости может требовать 20–40 т меди. Дефицит предложения меди по прогнозам вырастет до 4 млн т в год к 2030 году, спрос ИИ-индустрии добавит этому показателю ещё 2,6 млн т. Здесь тоже могут помочь новые технологии, способные прямо или косвенно снизить спрос или замедлить его рост.

По оценкам Macquarie Investment Bank, ежегодный рост спроса на медь может быть ограничен 200 тыс. т до 2030 года — другие аналитики куда более пессимистичны. Оценка потребления для ЦОД составляет 27 т/МВт, что приблизительно соответствует оценкам JPMorgan. В Macquarie отмечают, что технологии энергосбережения помогут компенсировать рост энергопотребления ИИ-инфраструктурой, а также рост использования меди в отрасли.

Стремительный рост рынка дата-центров в США, связанный с активным внедрением ИИ, ведёт и к увеличению спроса на природный газ. Как сообщается в новом докладе S&P Global на основе модели роста спроса на электроэнергию для ЦОД, если 50 % прироста ёмкости объектов будет обеспечиваться газовыми генераторами и электростанциями, то национальной сети дополнительно потребуется до 50 ГВт.

В результате спрос на природный газ для поддержки работы ЦОД может вырасти до 85 млн м³/день, хотя показатели могут меняться в зависимости от объектов и доступности других источников энергии. Так, если доля природного газа в цепочках генерации энергии будет больше, чем прочих энергоносителей, спрос только дата-центров к 2030 году может подняться и до 170 млн м³/день.

Это противоречит целям по снижению углеродных выбросов, поставленным гиперскейлерам вроде Google, Microsoft и Amazon (AWS), которые, вероятно, те всё равно не смогут добиться. Хотя сжигание природного газа считается более экологичным, чем других видов ископаемого топлива, от CO₂ всё равно никуда не деться. Впрочем, в S&P считают, что природный газ будет служить скорее резервным источником в условиях использования возобновляемой энергетики, отличающейся нестабильными поставками электричества.

Источник изображения: Frantzou Fleurine/unsplash.com

Риски для таких проектов невелики, говорит S&P — газовые станции и генераторы могут использовать уже существующую инфраструктуру газопроводов, из-за чего проблемы с получением дополнительных разрешений на подключение будут минимальными, равно как и сопротивление местных жителей. Большинство подключений можно будет организовать в течение 12 месяцев — это гораздо меньше, чем в случае других проектов по генерации энергии. Это если не будет других проблем вроде нехватки ЛЭП и слабой экономики.

От более масштабного использования природного газа, вероятно, больше всего выиграют Северная Вирджиния и Техас (Даллас-Форт-Уорт), поскольку они ближе всего находятся к площадкам для его добычи — Marcellus и Permian Basin соответственно. Близость упрощает поставки топлива новым частным станциям, не зависящим от регулируемых властями коммунальных предприятий. Впрочем, развитие новых генерирующих мощностей в этих районах ещё слабо, хотя некоторые проекты уже есть. Также прогнозируется, что возобновляемая энергетика позволит к 2035 году вытеснить природный газ из энергосистемы PJM Interconnection, к которой относится и Вирджиния. В Техасе использование этого топлива останется устойчивым.

Рост спроса на электричество со стороны ЦОД должен способствовать и процветанию секторов транспортировки, хранения, переработки и т.п. Основными выгодоприобретателями станут компании вроде Enbridge, Kinder Morgan, TC Energy и Williams Cos. Операторы ЦОД уже местами переходят на природный газ для питания своих объектов. Летом в Wells Fargo прогнозировали, что бум ИИ ЦОД в США сыграет на руку поставщикам природного газа, а в марте EQT Corp и вовсе объявила, что газ сам по себе станет драйвером роста ЦОД.

В скором будущем в Итальянских Альпах появится уникальный подземный дата-центр, который разместят в действующей шахте, где до сих пор ведётся добыча доломита, а в выработанных штольнях по соседству хранятся яблоки, вино и сыр. По данным Университета Тренто, ЦОД начнёт предоставлять колокейшн-сервисы уже в 2026 году.

Проект будет реализован университетом совместно с компанией Trentino DataMine. Также в нём примут участие Covi Costruzioni, Dedagroup (Deda), GPI Group и ISA-Istituto Atesino di Sviluppo. Ёмкость Intacture составит 5 МВт, объект будет вмещать около 1220 стоек. Реализация обойдётся в €50,2 млн. Из них €18,4 млн будет получено от государства в рамках плана Recovery and Resilience Plan (NRRP), а остальное предоставят частные инвесторы.

Источник изображений: Trentino DataMine

ЦОД построят в горе Валь-ди-Нон в 40 км от Тренто. Строительство идёт в шахте компании Tassullo, ведущей доломитовые разработки. Подобные проекты в мире реализуют довольно редко, поскольку дата-центры нуждаются в инфраструктуре: хороших дорогах, доступном электричестве, чистой воде и др. При этом подземный ЦОД имеет ряд преимуществ в сравнении с надземным — это устойчивая температура круглый год, возможность фрикулинга, защита от неблагоприятных погодных условий и даже электромагнитных импульсов и т.д. У таких ЦОД высокий потенциал энергоэффективности и экономичности в целом.

По словам представителя Trentino DataMine, шахта Сан-Ромедио, где разместят ЦОД, обеспечивает максимальную физическую защиту, в том числе от сейсмических и гидрогеологических рисков. Кроме того, можно экономить более 25 % электроэнергии в сравнении со средними показателями по Европе, и до 40 % в сравнении со средиземноморскими странами. Кроме того, не потребуется занимать земельный участок, поскольку более 80 % конструкций ЦОД разместятся в недрах горы. PUE будет не выше 1,25.

Пока строительство ЦОД Intacture находится на первом этапе. Авторы проекта в Trentino DataMine уже видят превращение дата-центра в «зелёный» инновационный хаб, не только для региона, но для всей страны. Не исключается предоставление и других услуг помимо колокации, в том числе для исследований в сфере естественных наук, ИИ, «энергетического перехода» и обеспечения кибербезопасности.

О намерении построить ЦОД близ Тренто сообщалось ещё в 2023 году, но официально объявили о его реализации только в начале октября уже после начала работ. Хотя для гиперскейлеров ёмкости этого ЦОД слишком мало, для местных проектов он способен обеспечить вполне подходящую площадку — в регионе имеется ВОЛС подключения объекта к дата-центрам Милана.

Американская криптомайнинговая компания MARA (Marathon Digital Holdings) объединила усилия с компанией NGON. По данным Datacenter Dynamics, партнёры запустили микро-ЦОД на 25 МВт с питанием от попутного (факельного) газа с нефтяных скважин в Техасе и Северной Дакоте. Объекты планируется окончательно ввести в эксплуатацию к январю 2025 года.

ЦОД будут питаться только за счёт излишков газа, сопутствующего нефти на месторождениях. В противном случае они были бы просто сожжены. Это поможет местным энергокомпаниям более эффективно снизить выбросы метана. Эффективность утилизации метана при сжигании в факелах составляет 92 %, а в газовых генераторах — до 99 %. Всё это позволит значительно снизить операционные расходы, в то же время повысив экоустойчивость нефтедобычи. Дополнительно появится возможность генерации углеродных кредитов в реестре Verra.

Источник изображения: MARA

MARA располагет 760 МВт майнинговых мощностей. Часть работает на возобновляемых источниках энергии, но в основном электричество поступает из американских магистральных электросетей, на 80 % зависящих от ископаемого топлива. Компания намерена перейти на более экологичные меотды работы. В 2023 году был запущен пилотный проект с переработкой метана со свалок в Юте с установкой по добыче биткоинов на 280 кВт. В Финляндии MARA подключила свой ЦОД к районной системе центрального отопления.

Источник изображения: MARA

Операторы ЦОД, использующие электричество, получаемое в ходе сжигания попутного газа, подчёркивают, что процесс полезен окружающей среде, поскольку применяется «мусорная» энергия, которая тратилась бы впустую. При этом энергетические установки позволяют утилизировать больше метана, являющегося одним из самых опасных парниковых газов. При сгорании метана выделяется CO₂ — тоже парниковый газ, причём значительно более устойчивый. Тем не менее, для окружающей среды он считается намного менее опасным. Аналогичные проекты уже активно реализуются по всему миру. Такие решения есть, например, у Crusoe, CryptoBlox, White Rock и др.

Телеком-оператор BT (ранее British Telecom) нашёл выгодную подработку — компания выручила £105 млн (около $140 млн) от продажи ставших ненужными медных кабелей, передаёт The Guardian. Компания меняет старую инфраструктуру на современные оптоволоконные сети и уже получила аванс за цветмет.

Как сообщает британское издание, BT заключила сделку о продаже медных гранул, полученных из ненужных кабелей, с компанией EMR, занимающейся переработкой вторичного сырья. Контракт с EMR заключён до конца 2028 года. К концу 2026 года BT намерена обеспечить ВОЛС-подключением 25 млн зданий, уже сегодня этот показатель перевалил за 15 млн объектов.

К апрелю 2024 года дочерняя структуру BT Openreach смогла «восстановить» 3300 тонн меди, а к 2030 году компания намерена получить до 200 тыс. тонн меди по мере миграции клиентов BT на оптоволоконные соединения. В соответствии с текущими рыночными ценами, 200 тыс. тонн меди стоят около £1,5 млрд ($2 млрд). В BT подтвердили, что рассматривают извлечение меди из своих кабелей в качестве источников дохода, но финансовых прогнозов пока не дают.

Источник изображения: William Krause / Unsplash

Проблема заключается в том, что из-за высокой стоимости меди даже ещё используемые кабели стали объектом внимания воров. Теперь Openreach вынужденно применяет технологию SelectaDNA на базе синтетического ДНК-маркера, видимого в ультрафиолетовом свете. Маркер наносят на кабели и оборудование, благодаря чему на людях, контактировавших с химическим веществом, остаются уникальные, легко идентифицируемые следы. По имеющимся данным, недавно благодаря этой технологии за кражу кабелей было вынесено три обвинительных приговора.

Тем временем американским операторам старые кабели, возможно, принесут лишь расходы. AT&T без лишнего энтузиазма согласилась убрать десятки тонн кабелей в свинцовой оболочке со дна озера Тахо, иначе ей грозил длительный процесс с защитниками природы.

Американские энергокомпании US Energy Transfer и Williams Cos. обсуждают с операторами дата-центров возможность строительства трубопроводов для поставки газа непосредственно на территорию кампусов для питания электростанций. По данным Datacenter Dynamics, бум ИИ ведёт к росту спроса на энергию и многие видят в получении энергии на месте возможное решение проблемы.

По словам представителя Energy Transfer, общавшегося с отраслевыми экспертами, компания обсуждает возможности с ЦОД разных масштабов. Многие из них весьма положительно относятся к самой идее генерировать электричество на месте. Сейчас компания расширяет уже существующие электростанции и изучает возможность подключения к газовым магистралям новых.

Williams Cos. также отмечает рост спроса и, как сообщают в компании, пытаются найти решение в ответ на многочисленные запросы. В частности речь идёт о юго-восточной части США и центре атлантического побережья страны. В число регионов попал и штат Вирджиния, на территории которого расположено огромное количество ЦОД, уже страдающих от дефицита электроэнергии.

Источник изображения: Quinten de Graaf/unsplash.com

Местный поставщик электричества Dominion Energy в докладе за 2023 год сообщил, что принадлежащая ему распределяющая компания Virginia Power продавала 24 % всего поставляемого здесь электричества именно дата-центрам в минувшем году, в 2022 году рост составлял 21 %. Компания объявила, что потребление индивидуальных объектов выросло с приблизительно 30 МВт до 60–90 МВт, а аппетиты кампусов могут составлять от 300 МВт до нескольких гигаватт.

В январе 2024 года PJM Interconnection отметила, что ожидает роста энергопотребления в зонах своей ответственности почти на 40 % в следующие 15 лет, одним из ключевых драйверов роста должны стать дата-центры. С увеличением ограничений для сетей электропередач выработка энергии на месте может стать единственным средством получения одобрения на строительство новых ЦОД.

Нечто подобное уже происходит и в Ирландии. В результате фактического моратория на строительство дата-центров в районе Дублин, некоторые ЦОД выразили намерение подключиться к газовым магистралям вместо попыток присоединения к энергосети. С тех пор Ирландия уже начала реализовывать политику частного энергоснабжения, позволяя компаниям строить собственную энерготранспортную инфраструктуру во избежание проблем с энергоснабжением в других сферах, использующих сети общего пользования.

Бум спроса на дата-центры, работающие с ИИ-приложениями, сулит большие выгоды энергетическим компаниям, поставляющим природный газ. По данным Datacenter Dynamics, с соответствующим прогнозом выступили эксперты Wells Fargo.

Специалисты Инвестиционного института банка (Investment Institute, WFII) уверены, что сегодня такие энергоснабжающие структуры находятся в сильной позиции, позволяющей им снабжать новые ИИ ЦОД, активно строящиеся на территории Соединённых Штатов. В марте уже сообщалось, что проект нового газопровода Mountain Valley Pipeline, реализуемого Equitrans Midstream Corp., будет способствовать буму ИИ-технологий.

Хотя большинство операторов хотели бы получать энергию для новых объектов из возобновляемых источников и всеми силами стремятся к этому, природный газ в США всё ещё удовлетворяет 43 % спроса на энергию, о чём свидетельствует статистика Управления энергетической информации страны (Energy Information Administration, EIA). Согласно докладу WFII, компании, поставляющие природный газ, поспособствуют процветанию многих современных ЦОД.

Источник изображения: American Public Power Association/unsplash.com

В WFII заявляют, что возможности добычи природного газа в США и имеющиеся резервы достаточны для удовлетворения растущего спроса. Ключевым ограничением для роста пока является сопутствующая инфраструктура. Ожидается, что бенефициарами в сложившейся ситуации в первую очередь станут компании среднего уровня, им представляется возможность роста и более активного использования доступных активов, а ценность существующей газовой инфраструктуры со временем будет только расти. Эксперты ожидают, что доля природного газа в энергоснабжении США в ближайшем будущем останется стабильной, несмотря на то что в эксплуатацию вводятся всё новые источники возобновляемой энергии.

Получаемое с помощью природного газа электричество — более экобезопасная альтернатива прочим углеводородам из ископаемого топлива. По статистике EIA, при сжигании газа выбрасывается 430 г CO₂ на каждый кВт∙ч. В случае с углём речь идёт об 1 кг CO2, а для нефти — уже об 1,1 кг. Впрочем, по данным Всемирной ядерной ассоциации (World Nuclear Association), это несопоставимо с выбросами, связанными с эксплуатацией солнечных элементов питания (48 г/кВт∙ч) или АЭС (12 г/кВт∙ч).

В прошлом месяце появилась информация о том, что Amazon (AWS) отправила в долгий ящик планы по перекачке природного газа в Орегон для питания своих ЦОД — это увеличило бы углеродный выброс действующих объектах, поскольку сегодня те запитаны преимущественно от ГЭС (фактического разделения нет, электричество поставляется из электрических магистралей штата).

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 ЦОД 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.

Энергетическая компания Georgia Power (GP) получила добро от властей штата Джорджии на увеличение генерирующих мощностей. По данным Datacenter Dynamics, расширение ожидается как за счёт электростанций на возобновляемой энергии, так и на ископаемом топливе. На такие компромиссы пришлось пойти с учётом растущего спроса на электричество со стороны дата-центров.

Местный регулятор Georgia Public Service Commission (PSC) подавляющим большинством голосов одобрил планы Georgia Power, предусматривающие генерацию ещё 1,4 ГВт. В процессе задействуют три новых генератора на природном газе или нефти, а также солнечные электростанции — несмотря на то, что против выступили местные сторонники «чистой» энергии. Дополнительно получено разрешение на закупку энергии с газовой электростанции во Флориде и 750 МВт у родственной Mississippi Power Co.

Источник изображения: Ivo Lukacovic/unsplash.com

По данным Georgia Power, в последние несколько лет законтрактованный спрос вырос на 6,2 ГВт, из которых 80 % приходится на дата-центры. В прошлом году в Джорджии выросли цены на электричество для бытовых потребителей, поскольку цены на ископаемое топливо были выше, чем ожидалось. По мнению сторонников «зелёной» энергии, хотя пока ископаемое топливо позволяет получать более дешёвую энергию, цены на газ волатильны и со временем снова значительно вырастут.

Помимо генераторов на ископаемом топливе, Georgia Power намерена ввести в эксплуатацию солнечные элементы питания на 500 МВт с энергохранилищами уже к концу 2026 года, а к 2027-му добавить ещё одно хранилище энергии. Стоимость всех энергопроектов составит $3 млрд. Некоторые противники проекта жалуются, что генераторы имеют ресурс для работы в течение почти 50 лет, другими словами — Джорджию надолго привязывают к ископаемому топливу.

В Джорджии насчитывается 74 дата-центра, большинство из которых расположены в районе Атланты. В числе провайдеров — Digital Realty, Centersquare (ранее Cyxtera/Evoque), Flexential, T5 data Centers, CoreSite, Equinix, DataBank, DC Blox, 365 Data Centers, QTS и EdgeConneX. Только в 2024 году Microsoft приобрела в штате 55 га для своих дата-центров, ещё 174 га купила Amazon. Cвой кампус планирует построить и Meta✴. Другие проекты реализуют Strategic Real Estate Partners и DC Blox.

Расширение использования ИИ-технологий и увеличение потребности в вычислительных мощностях ЦОД повлекут за собой рост спроса к 2030 году на медь на 1 млн тонн в год, пишет агентство Reuters со ссылкой на исследование компании Trafigura.

В Trafigura утверждают, что переход на возобновляемые источники энергии, внедрение технологий ИИ и реализация программ по сокращению выбросов углекислого газа, включая отказ от выпуска автомобилей с ДВС в пользу электромобилей, усугубят дефицит поставок меди. Ожидается, что в этом году мировой спрос на медь составит около 26 млн тонн. Согласно январскому исследованию Reuters, это выше предложения рынка на 35 тыс. тонн. Аналитики агентства ожидают, что дефицит меди вырастет к 2025 году до 100 тыс. тонн.

Фото: Rich Smith / Unsplash

Джереми Вейр (Jeremy Weir), генеральный директор Trafigura, отметил, что внедрение ИИ и развёртывание ЦОД значительно увеличат спрос на медь из-за необходимости строительства большего количества электропроводов и сетевых подключений. Он добавил, что недостаток инвестиций в медные рудники также будет способствовать дефициту.

Согласно отчёту Linesight, опубликованному ранее в этом месяце, цены на медь в этом году должны увеличиться из-за роста сектора возобновляемых источников энергии. Крупнейшим в мире производителем и потребителем меди в настоящее время является Китай. Он также доминирует в мировых поставках других металлов, используемых в промышленности.