A mesterséges intelligencia (MI) szegmense egyre nagyobb hatással van az energiafogyasztásra. A mesterséges intelligencia fejlődésével egyre nagyobb igény mutatkozik a villamosenergia-termelésre és a hálózati kapacitásra. A mesterséges intelligencia bevezetésének fontos eleme az alacsony szén-dioxid-kibocsátású, és ideális esetben szén-dioxid-mentes villamosenergia-ellátás stabilitása, amelyet az atomenergia biztosít. Ez a témája a Nemzetközi Energiaügynökség (IEA) „Energia és mesterséges intelligencia” című jelentésének.
A jelenlegi technológiai rendben az információ gépi feldolgozása energiafelhasználással jár. Tehát fizikailag az 1 vagy a 0 az energia áthaladását vagy át nem haladását jelenti. A gépi tanulás alapelvei az energiához is kapcsolódnak. A Nobel-díjas John Hopfield, aki a gépi tanulás területén elért alapvető felfedezéseiért és találmányaiért kapta a díjat, az általa alkotott rendszerben a referenciaértékeket úgy programozzák, hogy a legalacsonyabb energiaértéket – a “völgyet” – kapják. A rendszer erre törekszik a tanulás során.
Mára a technológiai fejlődés, a csökkenő számítástechnikai költségekkel és a hatalmas mennyiségű adat elérhetőségével párosulva lehetővé tette a mesterséges intelligencia olyan gyors fejlődését, hogy tudományos vállalkozásból olyan iparággá alakult át, amely hatással van a gyártásra, a mindennapi életre, a politikára, a művészetekre – és az energiára.
A jelentés megjegyzi, hogy a mesterséges intelligencia arányának meghatározása az adatközpontok teljes munkaterhelésén belül problematikus, mivel az adatközpontok nem csak mesterséges intelligenciával kapcsolatos munkát végeznek. Másrészt nem csak az adatközpontok működnek mesterséges intelligenciával. A jelentés mindazonáltal az „adatközpont” kifejezést használja.
Az IEA szerint az adatközpontok a globális áramfogyasztás mintegy 1,5%-át teszik ki, azaz 415 TWh-t fognak fogyasztani 2024-ben. Az adatközpontok szegmensében a legnagyobb részesedése az Egyesült Államoknak van (45%), a második helyen Kína (25%), a harmadikon pedig Európa (15%) áll.
Az adatközpontok áramfogyasztásának növekedése a 2005 és 2015 közötti átlagosan évi 3%-ról évi 10%-ra gyorsult 2015 és 2024 között. 2017 óta az adatközpontok áramfogyasztása világszerte átlagosan évi 12%-kal nőtt. Ez több mint négyszer gyorsabb, mint az áramfogyasztás egészének növekedése. Kínában az átlagos éves növekedési ütem 2015 és 2024 között 15%, az Egyesült Államokban pedig 12% volt.
A fejlődő országokban, ahol az energiafogyasztás a különböző gazdasági ágazatokban növekszik, az adatközpontok a teljes fogysztásnövekedés mintegy 5%-át teszik ki. Azokban az országokban, ahol az energiafogyasztás hosszú ideje gyakorlatilag változatlan, ott az adatközpontok a növekedés mintegy 20%-át adják.
Meg kell azonban jegyezni, hogy globálisan az adatközponti szegmens nem a leggyorsabban növekvő áramfogyasztó. Az IEA becslései szerint ez a szegmens mindazonáltal elmarad a nehézipar és az egyéb iparágak, a háztartások, a hűtés-fűtés, vízellátás, valamint az elektromos közlekedés energiaigényétől. Helyi szinten azonban az adatközpontok kihívást jelenthetnek a megfelelő termelőkapacitás és a hálózati sávszélesség tekintetében.
Az IEA négy forgatókönyvet javasolt az adatközpontok energiafogyasztásának 2030-ig történő előrejelzésére. Az alapforgatókönyv szerint az áramfogyasztás a jelenlegi szintről több mint kétszeresére, 945 TWh-ra nőne. Ahogy a jelentés megjegyzi, ez valamivel több, mint Japán jelenlegi energiafogyasztása.
Egy másik forgatókönyv (a „felszállás” – take-of) szerint az áramfogyasztás 2030-ra meghaladja az 1260 TWh-t. A „nagy hatékonyság – high efficiency forgatókönyv szerint az energiamegtakarítás eredményeként a fogyasztás 2030-ra körülbelül 800 TWh körül alakul. A „Szembeszél” – Headwind forgatókönyv szerint ez az érték körülbelül 670 TWh lesz. Az IEA szakértői 2035-ig készítettek előrejelzést, de kiderült, hogy a bizonytalanság olyan nagy, hogy a becslések a forgatókönyvtől függően 700 TWh és 1720 TWh között mozognak.
A mesterséges intelligenciát használó iparágak a termelési folyamatok fejlesztésével csökkentik az energiafogyasztásukat. „A jövő iparának digitalizációja és automatizálása továbbra is növekedni fog; azok az országok és vállalatok kerekednek felül, amelyek vezető szerepet vállalnak a mesterséges intelligencia gyártásba történő integrálásában. A mesterséges intelligencia használata felgyorsíthatja a termékfejlesztést, csökkentheti a költségeket és javíthatja a termékminőséget. A mesterséges intelligencia széles körű elterjedése az ipari folyamatok optimalizálása érdekében nagyobb energiamegtakarításhoz vezethet, mint Mexikó teljes jelenlegi éves energiafogyasztása” – áll a jelentésben. 2035-re körülbelül 8 EJ (exajoule) szintről beszélünk, azaz több mint 222 TWh-ról.
Így a mesterséges intelligencia használatával elérhető energiamegtakarítás csökkentheti az energiaigény teljes növekedését, de csak részben. A szerverek és a hűtőberendezések energiahatékonyságának javítása szintén csökkentő hatással van az adatközpontok energiafogyasztására.
Az adatközpontok energiaigényének 30%-át széntüzelésű erőművek biztosítják
Energiafogyasztás tekintetében az adatközpontok a kohászati üzemekhez hasonlíthatók, beleértve az olyan energiaigényes üzemeket is, mint az alumíniumkohók. Ezenkívül az adatközpontok a villamosenergia-fogyasztás gyorsan növekvő és egyre jelentősebb szegmensét jelentik. Ezért felmerül a kérdés, hogyan lehet megbízhatóan ellátni őket árammal. Az adatközpontok elhelyezésének kulcsfontosságú paraméterei a megbízható áramforrások, a versenyképes áramárak és a megfelelő átviteli kapacitás..
Az adatközpont építéséről szóló döntés meghozatalának legfontosabb tényezője a megfelelő energiatermelő kapacitás. A jelentés megjegyzi, hogy a világban működő adatközpontok villamosenergia-igényének 30%-át széntüzelésű erőművek elégítik ki. Ezeket követi a megújuló energia (27%), a gázüzemű erőművek által termelt energia (26%) és az atomenergia (15%). 2030 után az adatközpontok energiaellátásában a szén alapú energiatermelés részaránya kismértékben csökkenni fog, a gázüzemű termelés ugyanazon a szinten marad, a megújuló és az atomenergia-termelés részaránya pedig várhatóan növekedni fog.
A jelentés megjegyzi, hogy a hálózatok számos régió számára problémát jelentenek: „Mind a termelők, mind a fogyasztók, beleértve az adatközpontokat is, hálózathoz való csatlakozása időigényes és bonyolult. Az új távvezetékek kiépítése a fejlett gazdaságokban négy-nyolc évig is eltarthat, és a kulcsfontosságú hálózati elemek, például a transzformátorok és a kábelek leszállításának ideje az elmúlt három évben megduplázódott.
A biztonságos villamosenergia-ellátás garantálása a a technológiai és energiaipari vállalatok közötti együttműködések létrejöttéhez vezet. Az Egyesült Államokban például számos nagy adatközpont-üzemeltető jelentett be partnerséget olyan energiatermelő és -elosztó vállalatokkal, amelyek új gáztüzelésű létesítményeket építenek.
A nagy amerikai technológiai vállalatok hasonló megállapodásokat kötöttek atomerőművekkel 2024-ben. Például az Oracle tavaly szeptemberben bejelentette, hogy három kis moduláris reaktort tervez egy 1 GW-os adatközponthoz. Tavaly októberben az Amazon megállapodást kötött az Energy Northwesttel négy korszerű, 320 MW-os egység megépítéséről az Egyesült Államokbeli Washington államban, azzal a lehetőséggel, hogy ezt a teljesítményt később 960 MW-ra lehet majd növelni. A technológiai szolgáltató az X-energy, amelybe az Amazon is befektet. Az üzembe helyezés tervezett ideje a 2030-as évek eleje. Ezenkívül az Amazon a Dominion Energy-vel együttműködve egy 300 MW-os egységet épít. A Google ezután megállapodást kötött a Kairos Powerrel SMR-alapú termelőtől történő áramvásárlásra. A Kairos egy 500 MW-os erőműpark megépítését tervezi 2035-re. A vállalat demonstrációs célú Hermes sóolvadék-reaktor épít a Tennessee állambeli Oak Ridge-ben, amelynek indulását 2027-re tervezik. A következő lépés egy kétblokkos atomerőmű építése. „Az adatközpontok ellátását szolgáló kis nukleáris energiatermelő létesítmények építésére vonatkozó eddig bejelentett tervek világszerte akár 25 GW összkapacitású létesítmények építését irányozzák elő, de ezek a projektek szinte mindegyike az Egyesült Államokban található. Ezek a fejlesztések a kidolgozottságukat tekintve és megvalósíthatóságuk vonatkozásában különböző szakaszaiban vannak. Az első projektek várhatóan csak az évtized végén valósulnak meg” – áll a jelentésben.
A jelentés megjegyzi, hogy számos technológiai vállalat és nagy adatközpont-üzemeltető a kibocsátások csökkentésére és a tiszta energia használatára összpontosít, ezért papíron megújuló forrásokból származó energiát vásárol a valóságban viszont gyakran földgázt vagy éppen szenet használnak az energiaszükséglet kielégítésére. Néhány technológiai vállalat azonban továbbra is a tényleges kibocsátáscsökkentésért küzd. Például a Google és a Microsoft megállapodásokat ír alá alacsony szén-dioxid-kibocsátású energiaforrásokból – vízerőművekből, atomerőművekből, hidrotermikus energiatermelő erőművekből és CO2-leválasztással működő földgázerőművekből – származó áramszolgáltatásra. Így például 2024 szeptemberében a Microsoft és a Constellation Energy 20 éves szerződést kötött a Three Mile Island-i atomerőmű 1. blokkjának újraindításáról.
Amikor az adatközpontok atomerőművekből történő energiaellátásának kilátásait értékelik IEA-jelentés szerzői az alacsony teljesítményű atomerőművekre összpontosítanak. Azonban nemcsak a Three Mile Island-i egység újraindítását kell megemlíteni, hanem az Amazon Web Services és a Talen Energy között létrejött szerződést is, amely 960 MW energiát biztosít a Susquehanna Atomerőműből, amely két, egyenként 1257 MW kapacitású egységből áll. Ezenkívül májusban a Google bejelentette, hogy partnerséget köt az Elementl Powerrel három nukleáris energiaprojektről, tekintettel arra, hogy a mesterséges intelligencia projektek energiafogyasztása jelentősen megnőtt. A Google tőkét fog biztosítani a projektek megvalósításához. Feltételezzük, hogy mindegyik kapacitása 600 MW lesz, és a NAÜ besorolása szerint az ilyen projekteket közepes kapacitású projekteknek minősítik. Ezek a példák is azt mutatják, hogy a különböző kapacitású atomerőművek felhasználhatók mesterséges intelligenciát kiszolgáló adatközpontok működtetésére az Egyesült Államokban, nem is beszélve más országokról.
Oroszországban az adatközpont – atomerőmű kombót már jó ideje tesztelik: 2019 szeptemberében helyezték üzembe a Kalinyini adatközpontot a Kalinyini Atomerőmű közelében, amely ellátja azt árammal. Azóta a Roszatom saját adatközpont-hálózatot fejleszt, és jelenleg Oroszország három legnagyobb szolgáltatója között van a biztosított kapacitás tekintetében. A Roszatom együttműködik az oroszországi mesterséges intelligenciát fejlesztő szervezetekkel is.
Ugyanakkor a vállalat kis, közepes és nagy teljesítményű atomerőműveket tervez, épít és alakít át bármilyen projekthez, és ezek mindegyike felhasználható adatközpontok energiaellátására. Felhalmozott tapasztalataiknak köszönhetően az orosz atomtudósok átfogó megoldásokat tudnak kínálni a potenciális oroszországi és külföldi ügyfeleknek adatközpontok létrehozására és azok energiaellátására, különböző kapacitású atomerőművek felhasználásával.
Oroszországban az adatközpont – atomerőmű kombinációt már régóta tesztelik: 2019 óta működik a Kalinyini adatközpont a Kalinyini Atomerőmű közelében.
