Poslední dva roky se nesou ve znamení umělé inteligence (AI), která hýbe akciovými trhy a někteří analytici ji dokonce přirovnávají k dotcom bublině. S příchodem AI se zvýšila poptávka po výpočetní kapacitě, kterou v sobě skrývají datová centra.

Důležité body:

• Spotřeba elektrické energie technologickými společnostmi
• Kdo nakupuje nejvíce zelené energie?
• Amazon koupil datové centrum vedle jaderné elektrárny
• Meta uzavřela dohodu o nákupu geotermální energie
• Rozmístění datových center a jejich spotřeba
• Růst datových center napříč USA
• Severní Virginie má problémy
• Shrnutí

Technologické společnosti se předhánějí ve vytvoření co možná nejvyspělejšího AI modelu. Za každým AI modelem stojí výpočetní kapacita, která se s jeho velikostí a výkonem zvyšuje. To má za následek doslova enormní investice technologických společností do infrastruktury v podobě výstavby nových a daleko větších datových center.

Jenže, každá mince má dvě strany a v případě datových center tomu není jinak. Každému hned dojde, že čím větší je datové centrum, tím více výpočetní kapacity může poskytnout, a to se projeví na spotřebě elektrické energie. Nás v tomto článku bude zajímat jaký mohou mít datová centra globální dopad na spotřebu elektrické energie a zda se může rychlé tempo výstavby datových center stát hrozbou pro energetickou stabilitu.

Spotřeba elektrické energie technologickými společnostmi

Problematikou spotřeby energie technologickými společnostmi se již pár výzkumů zabývalo. Například web visualcapitalist.com zveřejnil článek, kde autor porovnává spotřebu zmiňovaných společností s jednotlivými státy. A světe div se, některé společnosti mají celkovou spotřebu elektřiny větší než celé státy.

Microsoft a Google spotřebují více elektřiny (24 terawatthodin) než státy, které mají miliony obyvatel, například Jordánsko (11 milionů obyvatel) a Ghana (34 milionů obyvatel). Uváděné hodnoty zobrazují roční spotřebu elektřiny, většinu z této spotřeby tvoří datová centra.

Google uvedl ve své zprávě o životním prostředí za rok 2024, že spotřeba elektřiny datovými centry vzrostla o 17 % v roce 2023 a je dost pravděpodobné, že tento trend bude pokračovat. Spotřeba elektřiny Microsoftem byla v roce 2020 „pouhých“ 11 terawatthodin a za méně, než čtyři roky se zdvojnásobila na 24 terawatthodin.

Dříve datová centra sloužila pouze pro ukládání souborů a spouštění aplikací na cloudu nebo ke zpracování e-mailů. Dnes je tomu trochu jinak, AI modely zvyšují požadavky na výpočetní výkon, energii a chlazení datových center ve srovnání tradičním využíváním.

Kdo nakupuje nejvíce zelené energie?

Technologické společnosti se snaží zmírnit svůj dopad na životní prostředí tím, že nakupují tzv. zelenou energii vyrobenou z obnovitelných zdrojů.

Podle agentury Bloomberg byl nákup zelené energie korporacemi v roce 2023 na rekordní úrovni. Na nejvyšší pozici se umístil Amazon, který nakoupil více solární a větrné energie než další tři společnosti dohromady.

Amazon v roce 2023 uzavřel celkem 74 individuálních smluv o nákupu energie na 16 trzích, celkem za 8,8 gigawatt. Více než 60 % těchto obchodů se týkalo nákupu solární energie, zbytek tvořila energie větrná.

Více než 200 korporací v roce 2023 oznámilo uzavření smluv o nákupu zelené elektřiny, která slouží jako dekarbonizační nástroj pro soukromý sektor. Více než 450 společností se připojilo k iniciativě RE100 (celosvětová korporátní iniciativa v oblasti obnovitelné energie) a zavázaly se plně kompenzovat svou spotřebu elektřiny prostřednictvím nákupu energie z obnovitelných zdrojů.

Amazon koupil datové centrum vedle jaderné elektrárny

Amazon koupil pro svoji službu AWS (Amazon Web Services), která je největším poskytovatelem cloudu na světě, datové centrum, které je přímo napájeno elektřinou z jaderné elektrárny.

Společnost Talen Energy, provozovatel jaderné elektrárny Susquehanna Steam Electric Station v Pensylvánii, informovala o prodeji 960 megawattového datového centra Amazonu za 650 milionů dolarů.

Datové centrum se nachází v areálu o rozloze 1 200 akrů (486 hektarů) v Pensylvánii a je přímo napájeno přilehlou jadernou elektrárnou Susquehanna Steam, která disponuje výkonem až 2,5 megawatt a je šestou největší jadernou elektrárnou ve Spojených státech.

Meta uzavřela dohodu o nákupu geotermální energie

Společnost Meta oznámila navázání spolupráce se startupem Sage Geosystems a plánuje pomocí geotermální energie napájet svá datová centra. Startup Sage Geosystems vyvinul vlastní Geopressured Geothermal System (GGS) v překladu geotermální systém pod tlakem, který má poskytovat bezuhlíkovou energii pro datová centra Mety. První datové centrum, které bude napájeno pomocí geotermální energie má být spuštěno v roce 2027.

Společnost zatím neuvedla, kde by se geotermální elektrárny nacházely nebo která datová centra by byla pomocí této energie napájena.

Rozmístění datových center a jejich spotřeba

Odhaduje se, že po celém světě je v provozu přes 10 000 datových center (podle dat za březen 2024).

Největší počet datových center je na území Spojených států s celkovým počtem 5 381. Tento počet pravděpodobně nebude k dnešnímu datu aktuální, soudě podle rychlosti budování nových center. Na druhém místě je Německo s 521 datovými centry a následuje Velká Británie (514) a Čína (449).

Díky výhodné infrastruktuře a vládním opatřením se některá menší centra seskupují do clusteru a vystupují jako jedno velké. Jedno takové centrum spotřebuje v průměru okolo 100 megawatt. Spotřeba energie pak slouží jako nejlepší ukazatel velikosti trhu.

Největší trh s datovými centry, měřeno podle spotřeby, se nachází ve Spojených státech, konkrétně v Severní Virginii, kde jejich počet dosahuje bezmála 300, z toho 119 center patří Amazonu a jejich službě AWS. Odhaduje se, že datová centra v Severní Virginii pohánějí více než jednu třetinu světového online provozu a v roce 2023 dosáhla kombinované spotřeby 2 522 megawatt elektrické energie.

Druhý největší trh se nachází v Číně v Pekingu, kde naměřená spotřeba dosáhla 1 799 megawatt. Jedná se zatím o jediné místo v asijsko-pacifickém regionu, které dosahuje kapacity přes 1 000 megawatt.

V Evropě se největší spotřeba datových center dělí mezi dvě města, a to Londýn (1 053 megawatt) a Frankfurt (864 megawatt).

Významné světové lokality s datovými centry se nacházejí v blízkosti hlavních měst, protože historicky to byly vlády a jejich armádní složky, kteří byli první, kdo investoval do internetové infrastruktury.

Růst datových center napříč USA

Podle výzkumu agentury CBRE Group se zvýšilo množství datových center, které jsou na území Spojených států ve výstavbě o 70 % ve srovnání s předchozím rokem 2023.

Výzkum od Electric Power Research Institute (EPRI) uvádí, že v roce 2023 datová centra v USA spotřebovala 150 milionů megawatthodin. Taková spotřeba je ekvivalentní průměrné roční spotřebě 14 milionů domácností. Ten samý rok zažila umělá inteligence největší rozmach, který byl vyvolán spuštěním ChatGPT od OpenAI v listopadu 2022.

Datová centra tvoří mnohem větší podíl na celkové spotřebě elektřiny v USA, než tomu bylo v minulosti. Technologické společnosti nyní bojují s přístupem k dostatečnému množství energie pro pokrytí nové výstavby datových center. Jak již bylo řečeno, v březnu 2024 bylo na světě přes 10 000 datových center z toho zhruba polovina se nachází na území Spojených států.

Hyperscaleři, jako jsou Amazon AWS, Google Cloud a Microsoft Azure, jsou schopni rychle škálovat operace tak, aby pokryly výpočetní potřebu svých cloudů. Tyto technologické společnosti naprosto dominují v prostředí datových center, navzdory jejich relativně krátké existenci, tvoří zhruba 60 až 70 % zatížení datových center v USA (včetně center, která si může pronajímat více firem). Mezitím podniková datová centra, která jsou vlastněná a provozovaná jednotlivými společnostmi pro vlastní potřeby představují asi 20–30 % celkového zatížení.

Severní Virginie má problémy

Datová centra jsou nerovnoměrně rozmístěna po celém území USA, v současnosti hyperscaleři upínají svoji pozornost na státy jako je Arizona, Illinois, Ohio, New York a zejména na Virginii.

V Severní Virginii jsou momentálně postavena datová centra o celkovém výkonu 2 060 megawatt a dalších 889 megawatt je ve výstavbě, přičemž volná kapacita elektrické sítě činí pouhé 1 %.

Takto hustá koncentrace již způsobila technické problémy s distribuční soustavou elektrické energie, která nebyla schopna distribuovat dostatečné množství energie do rozvoden. Tyto komplikace pravděpodobně zpozdí projekty, které jsou v současné době naplánovány nebo již ve výstavbě.

Shrnutí

Datová centra budou i nadále růst a expandovat na nové trhy, aby uspokojily požadavky na výpočetní kapacitu, kterou odstartovala umělá inteligence. S rostoucími nároky na výpočetní kapacitu roste i množství energie potřebné k napájení a chlazení těchto center.

Vysoká spotřeba elektrické energie, která má růstový trend staví datová centra do pozornosti. Masivní požadavky na spotřebu energie vyvolávají u expertů obavy o její uspokojení a stabilitu v oblastech, kde jsou datová centra nejkoncentrovanější.

Dalším aspektem je účinnost a udržitelnost, jak datových center, tak i výroby elektrické energie. Některé komunity v Severní Virginii již vyjádřily své obavy týkající se výroby takového množství energie a jejímu dopadu na životní prostředí.

Nová datová centra jsou větší než kdy jindy a v nejbližších letech se očekává jejich exponenciální růst. Jednotlivé státy se mohou na výstavbu datových center dopředu připravit a pokud dojde ke scénáři jako v Severní Virginii, tak se výstavba zruší nebo pozastaví a hyperscaleři se přesunou do lokalit, kde je volná kapacity sítě.

Zdroje: visualcapitalist.com, bloomberg.com, ans.org, datacenterdynamics.com, visualcapitalist.com, reuters.com, latitudemedia.com