Кто запитает нейросеть?

Бум искусственного интеллекта наращивает потребность в электричестве. Международное энергетическое агентство предсказывает двукратный рост потребления центрами обработки данных с 2022 по 2026 год. Речь о приросте в 540 ТВт*ч, что эквивалентно годовому потреблению Японии. Проблема грядущей нехватки энергии стоит настолько остро, что Microsoft инициировала расконсервацию АЭС в Пенсильвании и обязуется 20 лет выкупать всю произведённую ей электроэнергию. Но какое влияние энергетические аппетиты ИИ-гонки окажут на других потребителей и окружающую среду?

Хотя экономические перспективы бума ИИ остаются туманными, в этом сезоне «золотой лихорадки» уже известны «производители лопат». В первую очередь это производители чипов и прочего оборудования для ЦОД, а во вторую — поставщики энергии и производители оборудования для электропередачи.

Требования к ЦОД для нейросетей довольно специфичны: быстрые интернет-каналы и близость к потребителям не так важны, зато нужны крайне мощные и дешёвые энергообеспечение и охлаждение. А значит, при строительстве ЦОД приходится учитывать, среди прочего, климатические условия и наличие водяных ресурсов, если охлаждение водяное.

В засушливых регионах может возникнуть конкуренция за воду. Фермеры уже протестуют против строительства ЦОД в Мексике и Чили, где засухи несут существенные риски для сельского хозяйства и жизни местных жителей. По оценке Bluefield Research, к 2030 году потребление воды для охлаждения ЦОД достигнет 1,7 млрд литров в день. При этом вычислительные и «облачные» нужды среднего европейца будут требовать 3 л воды в день — больше, чем для питья.

В регионах, где традиционно строится много ЦОД, стал острым дефицит электроснабжения. Так, в Ирландии де-факто введён мораторий на новые подключения до 2028 года. Местный регулятор отмечает, что ЦОД потребляют около 10% электрической мощности в стране и к 2030 году этот показатель может вырасти до 30%, что приведёт к «веерным отключениям» среди других потребителей. В Лондоне новые ЦОД будут ждать подключения до 2030 года, в Сингапуре введён мораторий на новые ЦОД и теперь их активно строят в Малайзии.

В США — острый дефицит передающих мощностей, и очередь на подключение может достигать 70 месяцев. Новые ЦОД стараются строить вблизи существующих электростанций, а также в штатах с избытком энергии — который, впрочем, стремительно испаряется. В Джорджии, штате-рекордсмене по темпам строительства ЦОД, планируется рост энергопотребления на 211%. В Огайо, где сейчас датацентры потребляют 600 МВт и планируется подключить ещё 4,4 ГВт, приостановлен приём заявок на подключение ЦОД — суммарный объём дополнительных запросов превысил 30(!) ГВт. Энергетические компании вынуждены привлекать регуляторов, чтобы законодательно зафиксировать, кто и на каких условиях оплатит строительство линий электропередач — иначе эти расходы лягут на обычные домохозяйства. Планирование, лицензирование и строительство высоковольтных линий отодвигают запуск новых проектов на 2–6 лет.

Goldman Sachs прогнозирует, что только в США доля ЦОД в общем энергопотреблении вырастет с текущих 3% до 8% в 2030 году. В прошлом десятилетии общий спрос на электричество в США не рос, а в этом прогнозируется среднегодовой прирост 2,4%, который более чем на треть обусловлен потреблением ЦОД. Это потребует создать по крайней мере 47 ГВт дополнительных генерирующих мощностей, что, по оценкам экспертов, выльется в $50 млрд капитальных затрат. Однако строительство электростанций возможно в горизонте десятилетия — а до того дефицит будет только нарастать.

Очевидным следствием дефицита энергии будет повышение цен. В некоторых регионах оно уже происходит: в Ирландии оптовые цены на электричество в среднем за год были на треть выше, чем в остальной Европе. В других странах, таких как США, оно последует за ростом капзатрат, прогнозируют аналитики Wood Mackenzie.

Рост нагрузки на энергосети приближает ее к максимальной, что снижает их стабильность в целом. Например в Dominion Energy, лидирующем поставщике электроэнергии в Вирджинии, за три месяца зафиксировано 18 «предупреждений о снижении нагрузки» — ситуаций, когда перегрузка сети может потребовать веерных отключений потребителей. Такие отключения стали уже нормой для Техаса, где за прошлый год было выпущено 11 предупреждений об экономии энергии.

Долгосрочное следствие растущего спроса на электричество — замедление перехода на возобновляемые источники энергии, и оно уже заметно. Так, в Солт-Лейк-Сити местную угольную ТЭС закроют в 2042 году, на 10 лет позже запланированного. Амбициозный региональный проект по замене угольных ТЭС современными мини-АЭС приостановлен на неопределённый срок. Решения по пролонгации работы угольных ТЭС приняли также в Джорджии, Омахе и Миссисипи. В целом Goldman Sachs ожидает, что до 2030 года 60% дополнительных мощностей будут использовать ископаемое топливо, а 40% — возобновляемые источники энергии. Один из лидеров гонки ИИ ЦОД, компания Microsoft, признала, что заявленная ей цель обнулить углеродный след к концу десятилетия больше не реалистична — как из-за производства электроэнергии, таки и из-за углеродного следа проектов строительства ЦОД.

Старые неэкологичные электростанции нельзя остановить не только из-за дефицита генерации. Они обеспечивают сеть «стабильной энергией» —не зависящей от погоды, как в случае солнечных и ветроэлектростанций.

MIT Technology Review указывает, что рост энергопотребления из-за ИИ не проблема сам по себе и мало отличается, например, от роста потребления электромобилями. Главное — научится ли человечество удовлетворять растущие потребности без ущерба окружающей среде.

Лидеры ИИ-гонки ставят на инновационные решения: Microsoft, OpenAI и сам Билл Гейтс вкладывают средства в разработки на базе термоядерного синтеза, Meta планирует инвестировать в стартап глубинных геотермальных электростанций, у Google подобный пилот работает с прошлого года. Впрочем, масштабное внедрение геотермальной энергии не стоит ожидать раньше середины следующего десятилетия, а практическое применение термоядерного синтеза вообще под вопросом.

Пока реалистичнее всего компенсировать дефицит энергии с помощью АЭС, поскольку они обеспечивают высокий и стабильный выход электроэнергии с умеренным ущербом окружающей среде. Например, «выхлоп» СО2 при тренировке ИИ во Франции составляет всего 0,057 кг / кВт*ч — в 7 раз ниже, чем в США. Разница в том, что около 60% электричества во Франции генерируется на АЭС. Чтобы закрыть потребности атомной энергией, бигтехи готовы к крупным инвестициям — 15 октября стало известно, что Google вступила в партнёрство с компанией Kairos Power, которая построит 7 АЭС на малых модульных реакторах для новых ЦОД Google. Неудивительно, что МАГАТЭ третий год подряд увеличивает прогнозы по мировому росту ядерной энергетики и ожидает, что её всемирное производство вырастет на 25% к 2050 году.