در تپه‌های آنچه زمانی «کشور زغال‌سنگ» در غرب پنسیلوانیا بود، هوش مصنوعی جان تازه‌ای به یک نیروگاه زغال‌سنگ از کار افتاده می‌بخشد.
این نیروگاه که اکنون در حال تبدیل شدن به یک تاسیسات غول‌پیکر گازسوز است، قرار است برق مورد نیاز «قابل اعتماد و شبانه‌روزی» مراکز داده جدید ایالات متحده را تامین کند. شرکت "هومر سیتی ریدولوپمنت" که مجری این پروژه است، اعلام کرد: «این پروژه سرمایه‌گذاری در آینده است.»
انتظار می‌رود این نیروگاه بزرگترین نیروگاه در ایالات متحده باشد و تا 4.5 گیگاوات برق تولید کند – که برای تامین برق چندین شهر به اندازه سانفرانسیسکو کافی است.
این تنها یکی از بیش از 85 تاسیسات تولید برق گازسوز در حال توسعه در سراسر جهان است که تحقیقات "گلوبال انرژی مانیتور" نشان می‌دهد برای تامین نیازهای انرژی رو به رشد مراکز داده از طریق هوش مصنوعی در حال ساخت هستند.
از بیابان‌های امارات متحده عربی تا حومه پایتخت ایرلند، تقاضای انرژی برنامه‌ها و آموزش‌های هوش مصنوعی که از طریق این مراکز انجام می‌شوند، موج سرمایه‌گذاری در سوخت‌های فسیلی را به دنبال دارد.
این امر تهدیدی برای تلاش‌های جهانی در جهت کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای است که عامل اصلی تغییرات اقلیمی محسوب می‌شوند. برای محدود کردن افزایش دما، انتشار جهانی گازهای گلخانه‌ای باید تا سال 2030 حدود نصف شود.
شرکت‌های فناوری به سابقه خود به عنوان سرمایه‌گذاران بزرگ در انرژی پاک اشاره می‌کنند تا با انتشار گازهای گلخانه‌ای خود مقابله کنند، اما بخش زیادی از این سرمایه‌گذاری‌ها با اعتبارات انرژی سبز حمایت می‌شود.
این نوعی سرمایه‌گذاری در توسعه انرژی پاک است که مورد بحث است، زیرا تضمین نمی‌کند که مصرف واقعی انرژی را جبران کند.
مشکل زیست‌محیطی مراکز داده فراتر از زیرساخت‌های جدید گاز است. فشار اضافی بر شبکه‌های برق موجود که هنوز عمدتاً با زغال‌سنگ، نفت و گاز تغذیه می‌شوند، به همان اندازه مهم است.
در امارات متحده عربی، کشور نفتی که خود را به عنوان قطب هوش مصنوعی معرفی می‌کند، انتظار می‌رود پروژه شاخص خوشه مراکز داده 5 گیگاواتی که شامل Stargate شرکت OpenAI می‌شود، معادل یک میلیارد فوت مکعب گاز در روز مصرف کند.
نیازهای انرژی فاز یادگیری هوش مصنوعی زیاد و نوسانی است، در حالی که نیازهای یک مرکز داده زیاد و ثابت است. هر دو با الگوهای انرژی خورشیدی و بادی که در طول روز و سال، گاهی غیرقابل پیش‌بینی، نوسان دارند، به خوبی مطابقت ندارند.
مایک همسلی، معاون مدیر اتاق فکر "کمیسیون گذار انرژی"، گفت: «هوش مصنوعی در حین یادگیری عمیق به یک پروفایل پرنوسان نیاز دارد.» این بدان معناست که تامین برق یک مرکز داده با استفاده از انرژی پاک هنوز یک ایده صرفاً «نظری» است. وی افزود: مراکز داده «در تکاپو برای توربین‌های گازی هستند، زیرا این واضح‌ترین گزینه است.»
حتی با اینکه شرکت‌های فناوری به برخی از بزرگترین سرمایه‌گذاران جهان در انرژی پاک تبدیل شده‌اند، سرمایه‌گذاری‌های آنها معضل چگونگی تضمین تامین پایدار برق در ساعات ابری یا بی‌باد روز را حل نکرده است.
سایمون توشا، بنیانگذار شرکت تامین کننده مراکز داده TECfusions در ایالات متحده، به فایننشال تایمز گفت: «مراکز داده ما باید 100 درصد اوقات فعال باشند، بنابراین حتی نمی‌توانیم استفاده از [انرژی‌های تجدیدپذیر] را به عنوان منبع اصلی در نظر بگیریم.»
رقابت هوش مصنوعی
این بخش دوم از مجموعه‌ای است که به بررسی رقابت برای ظرفیت هوش مصنوعی و مراکز داده‌ای که در قلب میلیاردها دلار سرمایه‌گذاری قرار دارند، می‌پردازد.
بخش 2: آیا مراکز داده واقعاً می‌توانند سبز باشند؟
بخش 3: تامین مالی رونق مراکز داده
بر اساس روندهای استقرار فعلی، آژانس بین‌المللی انرژی انتظار دارد که انتشار گازهای گلخانه‌ای ناشی از مصرف انرژی مراکز داده در پنج سال آینده به نسبت انتشار جهانی گازهای گلخانه‌ای از سوزاندن سوخت‌های فسیلی، دو برابر شود. شتاب به سمت گاز نیز به کمبود جهانی توربین‌های جدید منجر شده است.
ایمون رایان، وزیر سابق آب و هوای ایرلند، گفت: «در حالی که آگاهی در مورد محیط زیست می‌آید و می‌رود، دوباره برمی‌گردد. فکر نمی‌کنم آینده به گونه‌ای باشد که «بچه‌ها بسوزانید، بسوزانید»، مراکز داده‌ای با سوخت گاز در همه جا باشند. این شدنی نیست، زیرا سیاره ما را از بین می‌برد – و این را به فرزندان بیست ساله خود توضیح دهید.»
ایرلند، پایتخت اروپا برای ارائه‌دهندگان «ابر مقیاس» داده‌های ابری، در ماه مه اعلام کرد که در مسیر دستیابی به اهداف اقلیمی خود نیست زیرا انتشار گازهای گلخانه‌ای آن در بخش‌های برق، حمل و نقل، صنعت و کشاورزی به کندی کاهش می‌یابد.
مراکز داده بیش از یک پنجم تقاضای برق کشور را به خود اختصاص می‌دهند، در سیستمی که بیش از نیمی از تولید برق آن از سوخت‌های فسیلی تامین می‌شود.
رشد این مراکز در دهه گذشته در اطراف دوبلین متمرکز بود که از سال 2021 به دلیل مشکلات ظرفیت شبکه، عملاً ممنوعیت ساخت تاسیسات جدید را در پی داشت.
با این حال، شرکت‌های بزرگ فناوری از جمله آمازون، متا، گوگل و آمازون که برخی از مراکز پرمصرف ایرلند را اداره می‌کنند، گزارش می‌دهند که مصرف انرژی آنها در مقیاس جهانی در سال جاری، یا قبلاً «100 درصد با انرژی تجدیدپذیر مطابقت داده شده» است، یا در مسیر مطابقت قرار دارد.
برای پر کردن شکاف بین مصرف و عرضه، شرکت‌های فناوری گواهی‌های انرژی پاک را خریداری می‌کنند یا می‌توانند این سرمایه‌گذاری‌ها را مستقیماً از طریق قراردادهای خرید برق انجام دهند.
به عنوان مثال، وقتی یک شرکت برای تولید انرژی بادی یا خورشیدی به مدت یک دهه هزینه پرداخت می‌کند، حق ادعای گواهی‌هایی را به دست می‌آورد که نشان‌دهنده انرژی پاک اضافی هستند.
اما این ترتیبات معمولاً صرفاً ماهیت مالی دارند – به این معنی که مرکز داده همچنان برق خود را از شبکه برق مرکزی تامین می‌کند.
گواهی‌ها نیازی به مطابقت با محل مصرف انرژی یا زمان مورد نیاز آن در طول روز ندارند.
به عنوان مثال، برای یک مرکز داده در دوبلین، گواهی‌های ادعا شده برای مصرف انرژی پاک آن می‌توانند از هر نوع تولیدی در هر زمان و هر مکان در اروپا باشند.
این پویایی عجیب به این معنی است که سرمایه‌گذاری‌های انرژی پاک توسط شرکت‌های فعال در ایرلند لزوماً شبکه برق این کشور را پاک نمی‌کند.
هانا دیلی، استاد انرژی پایدار در دانشگاه کالج کورک، گفت که این سرمایه‌گذاری‌های انرژی «تامین برق ما را کربن‌زدایی نمی‌کنند، بلکه فقط به شرکت‌های بزرگ فناوری خدمات می‌دهند.»
دیلی افزود که آلاینده‌ترین اشکال انرژی معمولاً برای تامین اوج تقاضای مراکز داده استفاده می‌شوند، از جمله بویلرهای نفتی سریع اما ناکارآمد و توربین‌های گازی با چرخه باز. این اتفاق صرف نظر از سرمایه‌گذاری در باد و خورشید رخ می‌دهد.
مایکروسافت عدم توانایی سیستم‌های شبکه را در همگام شدن مقصر می‌داند «حتی در جایی که ما ردپای کربن خود را تحت اصول بازار به طور موفقیت‌آمیزی کربن‌زدایی کرده‌ایم.»
خدمات وب آمازون (AWS) نیز از سیستمی خرید گواهی‌هایی که نشان‌دهنده انرژی سبز هستند، حمایت می‌کند.
این شرکت برخی از این گواهی‌ها را از طریق سرمایه‌گذاری در انرژی پاک جدید در سطح محلی به دست می‌آورد، از جمله در اولین مزرعه بادی ایرلند که بدون یارانه‌های عمومی ساخته شد و در سال 2021 به بهره‌برداری رسید. اما می‌تواند مصرف انرژی خود در ایرلند را با گواهی‌های حاصل از سرمایه‌گذاری در سایر نقاط اروپا مانند یونان یا لهستان نیز جبران کند.
این عدم تطابق در بسیاری از نقاط جهان تکرار می‌شود، جایی که شرکت‌های فناوری ادعا می‌کنند مراکز داده «سبزتر» می‌سازند، در حالی که انرژی خود را از شبکه‌هایی می‌گیرند که بیشتر به سوخت‌های فسیلی وابسته هستند تا انرژی پاک.
در سراسر جنوب شرق آسیا، از جزایر ریائو در شمال اندونزی، تا ایالت جوهور در جنوب مالزی و سنگاپور همسایه، مراکز داده جدید در کنار مزارع وسیع خورشیدی در حال ظهور هستند.
با این حال، در مجموع، در سراسر جنوب شرق آسیا، مراکز داده همچنان عمدتاً به سوخت‌های فسیلی وابسته هستند، از جمله مراکز داده سنگاپور که در سال 2023 92 درصد از برق خود را از گاز طبیعی تامین می‌کردند.
بر اساس گزارش اتاق فکر انرژی Ember، مراکز داده تا پایان این دهه 30 درصد از تقاضای برق در مالزی، 14 درصد در فیلیپین و 12 درصد در سنگاپور را به خود اختصاص خواهند داد.
یک چالش موازی این است که انتشار گازهای گلخانه‌ای ناشی از ساخت تراشه‌های مورد نیاز برای کارکرد مدل‌های هوش مصنوعی در سال گذشته بیش از چهار برابر افزایش یافت. این برق عمدتاً از سوخت‌های فسیلی در شبکه‌های برق شرق آسیا از جمله کره جنوبی و تایوان تامین شده است.
جان هیلی، مدیر عامل اروپا، خاورمیانه و آفریقا برای ارائه‌دهنده خدمات مرکز داده Salute، گفت: «شما کاتالیزوری برای رشد مراکز داده دارید که از بازار انرژی تجدیدپذیر پیشی خواهد گرفت. عدم تطابق در این رشد وجود دارد.»
حتی اگر توسعه انرژی بادی و خورشیدی در نهایت با سرعت رشد تقاضای انرژی مراکز داده برابر شود، اپراتورهای مراکز داده استدلال می‌کنند که همچنان یک مشکل وجود خواهد داشت: قابلیت اطمینان.
گروه ایرلندی Echelon از سال 2021 در حال توسعه یک پردیس مرکز داده در کنار بزرگراهی است که بیشتر دوبلین را احاطه کرده است، برای یک مشتری فناوری که نام آن را فاش نکرد. پنل‌های خورشیدی به طور مرتب بر روی پشت بام‌های این مرکز قرار گرفته‌اند. این شرکت همچنین گواهی‌های انرژی پاک را خریداری خواهد کرد.
اما در بالای یک مرکز انرژی در نزدیکی آن، چهار جفت دودکش فلزی پیچ خورده وجود دارد. این توربین‌های گازی آماده خواهند بود تا برق را برای زمانی که برق از شبکه ملی در دسترس نیست، تامین کنند.
کورمک نوین، رئیس سیستم‌های انرژی این شرکت، گفت که شبکه‌های برق باید توسط «سوخت‌های فسیلی یا برخی از تولیدات متعارف» پشتیبانی شوند.
«ما باید آگاه باشیم که نمی‌توانیم یک شبه سوخت‌های فسیلی را کنار بگذاریم.»
بقیه اوقات، مرکز داده مستقیماً به شبکه برق ایرلند متصل خواهد شد و به تقاضا برای برق گازسوز کمک می‌کند.
انرژی هسته‌ای راه دیگری برای اطمینان از قابلیت اطمینان یا «پایداری» برق در طول شبانه‌روز است. گوگل، آمازون، متا و مایکروسافت همگی اخیراً با اپراتورهای نیروگاه‌های هسته‌ای قراردادهایی منعقد کرده‌اند. اما خارج از چین، این امر با نگرانی‌های جامعه محلی، تاخیر در دریافت مجوزها و هزینه‌های اولیه بالا همراه است.
کارشناسان می‌گویند ذخیره‌سازی انرژی پاک در باتری‌های بزرگ بخش مهمی از معمای انرژی خواهد بود، به خصوص با ارزان‌تر و فراگیرتر شدن باتری‌ها.
Ember گزارش می‌دهد که در مناطق آفتابی مانند لس آنجلس یا مسقط در عمان، هزینه ترکیب انرژی خورشیدی و ذخیره‌سازی باتری برای دستیابی به 97 درصد ظرفیت انرژی پاک در سال گذشته بیش از یک پنجم کاهش یافته است.
با این حال، در حال حاضر این فناوری فقط تا حدی کارساز خواهد بود. هر درصد اضافی از انرژی پاک قابل اعتماد، نیاز به هزینه نامتناسب بیشتری برای ذخیره‌سازی باتری دارد، که کارشناسان را به این نتیجه رسانده است که شرکت‌های فناوری باید در زمان و مکان درخواست انرژی از شبکه‌ها انعطاف‌پذیرتر باشند.
برخی از شرکت‌های بزرگ ابری با «تغییر بار» (load-shifting) تا جایی که تقاضای مصرف‌کننده و قوانین اجازه می‌دهند، آزمایش می‌کنند و مسائل حساس مربوط به ذخیره‌سازی داده‌های تجاری یا خصوصی را مدیریت می‌کنند.
گوگل زمان انجام برخی کارهای محاسباتی غیرفوری را تغییر می‌دهد، یا این کارها را به حوزه‌های قضایی دیگر منتقل می‌کند تا از زمان‌های روز و مکان‌هایی که انرژی پاک جریان دارد، حداکثر بهره را ببرد.
اما این نوع تغییر بار می‌تواند پیچیده و پرهزینه باشد.
پیپ اسکوایر، رئیس انرژی و پایداری در مراکز داده Ark، در یک کنفرانس امسال گفت: «نگرانی من به عنوان کاربر این است که وقتی باد نمی‌وزد و خورشید نمی‌تابد چه چیزی به دست خواهم آورد؟… زیرا نمی‌توانم [مرکز داده] را خاموش کنم.» او افزود: «در واقع، تغییر بار واقعاً دردسر بزرگی است.»
سارا اسمیت، دانشمند پژوهشی در آزمایشگاه ملی لارنس برکلی، گفت که در حالی که «کاملاً ممکن» است سازندگان مدل‌های هوش مصنوعی «اجرای آموزش را کند یا متوقف کنند» تا از دوره‌های اوج تقاضای انرژی جلوگیری کنند، اما دولت‌ها آنها را به این کار تشویق نمی‌کنند.
برخی از مصرف‌کنندگان بزرگ انرژی و کارشناسان سیاست‌گذاری اقلیمی استدلال می‌کنند که راه حل نهایی در اصلاح کامل موضوع خشک اما اساسی حسابداری انرژی است.
حسابداری، که واقعیت فیزیکی شبکه‌های برق را بهتر منعکس می‌کند، اپراتورهای مراکز داده را به سرمایه‌گذاری در انرژی تجدیدپذیر از منابع محلی که با زمان‌بندی مصرف انرژی محلی مطابقت دارند، سوق خواهد داد.
توماس دی، متخصص سیاست‌گذاری در سازمان غیرانتفاعی "نیوکلایمت اینستیتوت"، گفت: «بخش فناوری با بحران استراتژی اقلیمی مواجه است.»
او گفت: حرکت به سمت گزارش‌دهی «معتبرتر و مفیدتر» که جریان‌های انرژی ساعتی شبکه‌های برق را به صورت شبانه‌روزی منعکس می‌کند، حداقل شفافیت را به همراه خواهد داشت. «هر کسی که ادعای 100 درصد انرژی تجدیدپذیر دارد، شما را فریب می‌دهد، بنابراین ما ترجیح می‌دهیم سیستمی داشته باشیم که واقعیت را منعکس کند.»
تعدادی دیگر از مصرف‌کنندگان بزرگ انرژی از جمله شرکت داروسازی آسترازنکا و گوگل گفته‌اند که از ایده مطابقت سرمایه‌گذاری‌های انرژی با مصرف انرژی بر اساس ساعت به ساعت حمایت می‌کنند.
این به آنها انگیزه‌ای برای حمایت از انعطاف‌پذیری شبکه می‌دهد.
گوگل در ماه ژوئیه اعلام کرد که در ذخیره‌سازی باتری مبتنی بر CO2 سرمایه‌گذاری کرده است که می‌تواند انرژی پاک را تا 24 ساعت در مقایسه با چهار ساعت معمول باتری‌های لیتیوم-یون، تامین کند.
برخی شرکت‌ها مانند مایکروسافت گفته‌اند که تنها گواهی‌های «بسته‌بندی شده» با قراردادهای خرید برق خود را خریداری خواهند کرد. اینها عموماً گران‌تر هستند و مستقیم‌تر به انرژی پاک «اضافی» نسبت به آنچه در بازارهای آزاد معامله می‌شود، مرتبط هستند.
AWS از سیستمی دفاع کرد که سرمایه‌گذاری در انرژی پاک را از طریق گواهی‌ها پاداش می‌دهد و آن را «سریع‌ترین، مقرون‌به‌صرفه‌ترین و مقیاس‌پذیرترین راه برای استفاده از انرژی بدون کربن شرکت‌ها» دانست.
حتی سرسخت‌ترین منتقدان شرکت‌های فناوری امیدوارند که پس از رونق فعلی با سوخت گاز، سرمایه‌گذاری‌ها در ذخیره‌سازی باتری و مدیریت تقاضا بتواند ادعاهای دوستدار محیط زیست را به واقعیت نزدیک‌تر کند.
رایان، وزیر سابق آب و هوای ایرلند، گفت: «ما می‌توانیم و خواهیم توانست و باید با مراکز داده کار کنیم. این یک فتوا علیه مراکز داده نیست.» وی افزود: «صنعتی که یاد بگیرد چگونه این کار را به شیوه‌ای مسئولانه از نظر آب و هوایی انجام دهد، مزیت رقابتی خواهد داشت.»