Nhu cầu năng lượng của trí tuệ nhân tạo và điện toán đám mây đang tăng vọt ngoài tầm kiểm soát. Các trung tâm dữ liệu, trước đây chỉ đơn giản là tiêu tốn năng lượng, giờ đây đang phát triển đến mức có thể sớm vượt qua toàn bộ thành phố—hoặc thậm chí các tiểu bang của Mỹ—về mức tiêu thụ điện. Các nhà phát triển của những cơ sở này đang chạy đua để đảm bảo năng lượng và đất đai để theo kịp với sự bùng nổ nhu cầu, phần lớn được thúc đẩy bởi sự tiến bộ của AI.
Trong thập kỷ qua, nhu cầu điện của các trung tâm dữ liệu đã tăng vọt, phản ánh tầm quan trọng của chúng trong nền kinh tế toàn cầu. Những cơ sở này chứa các máy chủ cung cấp ứng dụng cho mọi thứ từ hoạt động kinh doanh đến các ứng dụng hàng ngày.
Với sự nổi lên của AI, việc tìm kiếm đất và năng lượng để đáp ứng các yêu cầu này đã trở thành một thách thức lớn. Các nhà phát triển hiện đang nói về các khuôn viên quy mô gigawatt, mỗi khuôn viên tiêu thụ một tỷ watt năng lượng. Để so sánh, đó khoảng gấp đôi lượng điện mà tất cả các hộ gia đình ở Pittsburgh đã sử dụng trong năm ngoái.
Cuộc đua năng lượng: Các trung tâm dữ liệu lớn hơn, vấn đề lớn hơn
Ali Fenn, chủ tịch của Lancium, một công ty có trụ sở tại Texas chuyên bảo đảm đất và năng lượng cho các trung tâm dữ liệu, mô tả đây là "cuộc đua của một đời để đạt được vị thế toàn cầu" trong trí tuệ nhân tạo. Cô nói: “Thực sự là về an ninh quốc gia và an ninh kinh tế.”
Cuộc đua này thúc đẩy các công ty công nghệ đầu tư hàng tỷ đô la vào việc xây dựng các cơ sở lớn hơn. Họ không thấy cách sử dụng tốt hơn cho vốn của mình ngoài việc thúc đẩy sự bùng nổ AI.
Nhưng sự mở rộng nhanh chóng này đang thử thách giới hạn. Các nguồn năng lượng tái tạo, như gió và mặt trời, không đáng tin cậy do sự biến động thời tiết. Các nhà phát triển đồng ý rằng khí tự nhiên phải lấp đầy khoảng trống, mặc dù điều đó làm chậm tiến độ giảm phát thải carbon.
Nat Sahlstrom, giám đốc năng lượng của Tract, một công ty có trụ sở tại Denver chuyên mua đất cho các trung tâm dữ liệu, cho biết các cơ sở đang "vượt quá khả năng của hạ tầng tiện ích hiện tại." Các lưới điện đơn giản là không được xây dựng để xử lý quy mô mà các trung tâm dữ liệu hiện nay yêu cầu.
Sự sẵn có của đất phù hợp cũng là một vấn đề khác. Các lô đất được quy hoạch công nghiệp có thể chứa các cơ sở khổng lồ đang ngày càng giảm, Sahlstrom giải thích. Các nhà phát triển buộc phải khám phá các thị trường mới bên ngoài các trung tâm đã được thiết lập như Virginia, nơi dẫn đầu toàn cầu về hoạt động trung tâm dữ liệu. Lưới điện của Virginia đang phải đối mặt với các vấn đề đáng tin cậy, với nhu cầu điện tăng vọt và nguồn cung giảm khi các nhà máy than và khí tự nhiên cũ đóng cửa.
Tract đã mua hơn 23.000 mẫu đất để phát triển các trung tâm dữ liệu trên khắp nước Mỹ. Điều này bao gồm đất ở Hạt Maricopa, Arizona, gần Phoenix, và Hạt Storey, Nevada, gần Reno. Gần đây, Tract đã mua 2.100 mẫu đất ở Buckeye, Arizona, để xây dựng một trong những khuôn viên trung tâm dữ liệu lớn nhất ở Mỹ. Họ đang làm việc để đảm bảo lên tới 1,8 gigawatt năng lượng cho địa điểm này, đủ để hỗ trợ 40 trung tâm dữ liệu riêng biệt.
Một khuôn viên trung tâm dữ liệu sử dụng một gigawatt năng lượng hàng năm tương đương với mức tiêu thụ năng lượng của 700.000 ngôi nhà hoặc một thành phố 1,8 triệu người. Phân tích của CNBC tiết lộ rằng một cơ sở như vậy sẽ tiêu thụ nhiều năng lượng hơn trong một năm so với Alaska, Rhode Island hoặc Vermont.
Điều này có ý nghĩa gì cho các cộng đồng
Trung bình, một trung tâm dữ liệu do các công ty công nghệ lớn điều hành hiện đang sử dụng 40 megawatt năng lượng. Nhưng các cơ sở lớn hơn đang trên đường đến. Theo Boston Consulting Group, các khuôn viên 250 megawatt hoặc lớn hơn đã đang được phát triển.
Đến thập niên 2030, các khuôn viên trung tâm dữ liệu tiêu thụ 500 megawatt—hay nửa gigawatt—sẽ trở nên phổ biến. Những cơ sở này sẽ tiêu thụ lượng điện tương đương với 350.000 ngôi nhà.
Texas đã trở thành điểm nóng cho các trung tâm dữ liệu do các quy định ít hạn chế hơn và nguồn tài nguyên năng lượng phong phú. Các nhà phát triển ở đó có thể tùy chỉnh các giải pháp năng lượng cho các địa điểm cụ thể. Sahlstrom gọi Texas là “phòng thí nghiệm thí nghiệm tốt nhất thế giới để triển khai giải pháp năng lượng của riêng bạn.”
Lancium, một công ty có trụ sở tại Houston, đã chuyển hướng tập trung từ khai thác tiền điện tử sang hạ tầng AI vào cuối năm 2022. Họ hiện đang vận hành năm khuôn viên trung tâm dữ liệu ở các giai đoạn phát triển khác nhau. Một khuôn viên ở Abilene, Texas, sẽ mở cửa vào đầu năm 2025 với 250 megawatt năng lượng, mở rộng lên 1,2 gigawatt vào năm 2026.
Khi nhu cầu năng lượng gia tăng, các nhà phát triển phải giải quyết các vấn đề tiềm ẩn cho các cộng đồng lân cận. Những vấn đề này bao gồm việc đảm bảo rằng chi phí điện không tăng và độ tin cậy của lưới điện vẫn được giữ nguyên. “Không ai sẽ tiếp tục phê duyệt” các cơ sở mới nếu chúng làm rối loạn năng lượng địa phương, Fenn nói. Các nhà phát triển đang kết hợp các trung tâm dữ liệu với việc sản xuất năng lượng mới để ngăn ngừa những vấn đề này.
Năng lượng tái tạo, hạt nhân và tương lai của năng lượng
Mặc dù các nhà phát triển ưa chuộng năng lượng tái tạo, nhưng rõ ràng rằng chỉ có năng lượng mặt trời và gió thôi thì không đủ để đáp ứng nhu cầu. Sự phụ thuộc vào thời tiết khiến những nguồn này không đáng tin cậy cho các hoạt động quan trọng, chẳng hạn như các sàn giao dịch tài chính, mà dựa vào các trung tâm dữ liệu.
Sự cố mất điện không phải là lựa chọn cho các cơ sở như những cái được điều hành bởi Equinix, nơi lưu trữ các khối lượng công việc quan trọng. Jon Lin, giám đốc điều hành dịch vụ trung tâm dữ liệu của Equinix, cho biết các cơ sở của họ vẫn hoạt động trực tuyến hơn 99% thời gian.
Để giải quyết các mối quan tâm về độ tin cậy, các công ty lớn đang khám phá năng lượng hạt nhân. Microsoft đang hỗ trợ việc khởi động lại nhà máy hạt nhân Three Mile Island ở Pennsylvania. Amazon và Google đang đầu tư vào các lò phản ứng hạt nhân nhỏ.
Tuy nhiên, năng lượng hạt nhân cũng có những thách thức riêng. Các lò phản ứng mới ở Georgia đã bị chậm nhiều năm và vượt ngân sách hàng tỷ đô la. Hiện tại, khí tự nhiên vẫn là nguồn năng lượng chiếm ưu thế cho các trung tâm dữ liệu.
Fenn của Lancium cho biết các khoản đầu tư vào sản xuất khí có thể bao gồm công nghệ thu giữ carbon và lưu trữ pin để giảm thiểu tác động môi trường. Theo thời gian, việc mở rộng năng lượng tái tạo, giảm chi phí pin và tận dụng AI để tăng hiệu quả có thể giảm sự phụ thuộc vào khí tự nhiên.
Nhưng hiện tại, sự tăng trưởng nhanh chóng của các trung tâm dữ liệu làm phức tạp nỗ lực đạt được các mục tiêu phát thải. “Chúng ta không thể để điều này ảnh hưởng tiêu cực đến các mục tiêu môi trường,” Fenn cảnh báo.
Các nhà phát triển lập luận rằng những cơ sở này là cần thiết cho nền kinh tế, ngay cả khi chúng làm rối loạn thị trường năng lượng và gây áp lực lên lưới điện. Với các cơ sở dự kiến sẽ đạt tới năm gigawatt trong tương lai, các trung tâm dữ liệu đang nhanh chóng trở thành một trong những nhân tố quan trọng nhất trong tiêu thụ năng lượng. Dù thông qua đổi mới hay nhiên liệu hóa thạch, cuộc đua cung cấp năng lượng cho AI tiếp tục định hình lại cảnh quan năng lượng toàn cầu.
Từ Zero đến Web3 Pro: Kế hoạch khởi động sự nghiệp 90 ngày của bạn
