AI napędza centra danych. Czy sieci wytrzymają?

Serwery i infrastrukturę obliczeniową można uruchomić w relatywnie krótkim czasie, jednak rozbudowa sieci elektroenergetycznej wymaga wieloletnich procesów inwestycyjnych. Według prognoz Międzynarodowej Agencji Energii do 2030 roku centra danych mogą zużywać niemal 950 TWh energii elektrycznej rocznie.

Gwałtownie rosnące zapotrzebowanie na moc stawia operatorów systemów dystrybucyjnych i przesyłowych przed zupełnie nowymi wyzwaniami. Rozwój sztucznej inteligencji oznacza nie tylko wzrost liczby serwerów, ale przede wszystkim powstawanie obiektów o niespotykanej dotąd koncentracji mocy.

Wymagania techniczne tego typu odbiorców zaczynają bezpośrednio wpływać na planowanie przyłączy, rozbudowę stacji elektroenergetycznych, linii przesyłowych oraz systemów chłodzenia.

Centra danych będą potrzebować ponad dwa razy więcej energii

W 2024 roku światowe centra danych zużyły około 415 TWh energii elektrycznej, co odpowiadało około 1,5% globalnego zapotrzebowania na prąd.

Zgodnie z analizami IEA zapotrzebowanie sektora może wzrosnąć do około 485 TWh w 2025 roku, a następnie sięgnąć około 950 TWh w 2030 roku. Oznaczałoby to, że centra danych mogłyby odpowiadać za blisko 3% światowego zużycia energii elektrycznej.

Warto jednak podkreślić, że wartość 950 TWh jest prognozą scenariuszową, a nie przesądzonym wynikiem. Jej realizacja będzie zależała między innymi od:

• tempa budowy nowych centrów danych,
• skali wdrażania usług opartych na sztucznej inteligencji,
• wzrostu efektywności energetycznej procesorów i układów obliczeniowych,
• rozwoju technologii chłodzenia,
• całkowitego wzrostu wolumenu przetwarzanych danych.

Nawet jeśli pojedyncze obliczenia będą z czasem zużywały mniej energii, efekt ten może zostać zneutralizowany przez ogromny wzrost liczby wykonywanych operacji.

AI zmienia sposób, w jaki centra danych zużywają energię

Sztuczna inteligencja nie tylko zwiększa całkowite zużycie energii przez centra danych, ale również zmienia profil obciążenia infrastruktury.

Wynika to między innymi z szerokiego wykorzystania procesorów graficznych GPU, które są stosowane do trenowania i obsługi modeli sztucznej inteligencji. W jednej szafie serwerowej może zostać skupiona bardzo duża moc obliczeniowa, a wraz z nią znaczna ilość generowanego ciepła.

Tradycyjne centra danych projektowano z myślą o bardziej zróżnicowanych obciążeniach usług chmurowych. Obiekty przeznaczone do obsługi AI wymagają natomiast infrastruktury przygotowanej na znacznie większą gęstość mocy.

Zużycie energii a zapotrzebowanie na moc – to nie to samo

Z punktu widzenia systemu elektroenergetycznego kluczowe jest rozróżnienie dwóch parametrów:

• zużycia energii, wyrażanego np. w TWh rocznie,
• zapotrzebowania na moc, wyrażanego w MW.

Dwa centra danych mogą zużywać w ciągu roku podobną ilość energii elektrycznej, a jednocześnie stawiać zupełnie inne wymagania wobec sieci.

Różnice mogą dotyczyć między innymi:

• wielkości mocy przyłączeniowej,
• parametrów transformatorów,
• wymaganej rezerwy zasilania,
• maksymalnego chwilowego poboru mocy,
• charakteru i zmienności obciążenia.

To właśnie szczytowe zapotrzebowanie na moc często stanowi większe wyzwanie dla operatora sieci niż sama roczna ilość zużytej energii.

Przyłącze sieciowe może być większym wyzwaniem niż zakup serwerów

Wysoki i ciągły pobór mocy powoduje, że niezawodne zasilanie oraz skuteczne odprowadzanie ciepła stają się jednymi z najważniejszych elementów inwestycji w centrum danych.

Czas dostawy infrastruktury serwerowej może być liczony w miesiącach, podczas gdy:

• budowa lub modernizacja stacji elektroenergetycznej,
• rozbudowa linii wysokiego napięcia,
• zwiększenie dostępnej mocy w danym węźle,
• uzyskanie warunków przyłączenia

mogą wymagać znacznie dłuższego procesu.

W praktyce oznacza to, że dostępność odpowiedniej mocy przyłączeniowej może stać się jednym z głównych ograniczeń rozwoju nowych centrów danych.

Centra danych koncentrują się w określonych lokalizacjach

Kolejnym wyzwaniem jest geograficzna koncentracja inwestycji. Centra danych często powstają w określonych klastrach, w pobliżu dużych aglomeracji, węzłów telekomunikacyjnych i istniejącej infrastruktury energetycznej.

W skali całego kraju udział sektora może wydawać się umiarkowany, ale lokalnie pojedynczy duży obiekt może zgłaszać zapotrzebowanie na moc porównywalne z dużym zakładem przemysłowym.

To powoduje, że w niektórych regionach mogą pojawiać się wąskie gardła sieciowe, nawet jeśli na poziomie krajowym dostępna moc wydaje się wystarczająca.

Nie każda zarezerwowana moc oznacza rzeczywiste zużycie

Analizując rozwój centrów danych, trzeba również odróżniać moc deklarowaną we wnioskach przyłączeniowych od rzeczywistego poboru energii.

Inwestorzy mogą składać wnioski na różnych etapach przygotowania projektu, dlatego część zarezerwowanej mocy:

• nie zostaje wykorzystana w pełni,
• jest wykorzystywana dopiero po wielu latach,
• może dotyczyć projektów, które ostatecznie nie zostaną zrealizowane.

Z tego powodu sumy zgłoszonych megawatów nie powinny być automatycznie utożsamiane z faktycznym poborem działających centrów danych.

Centra danych a polska sieć elektroenergetyczna

Na polskim rynku centra danych stają się coraz ważniejszym czynnikiem wpływającym na planowanie rozwoju sieci przesyłowej i dystrybucyjnej.

Krajowy system elektroenergetyczny musi jednocześnie uwzględniać:

• elektryfikację przemysłu,
• rozwój odnawialnych źródeł energii,
• nowe magazyny energii,
• elektryfikację transportu,
• rozwój dużych odbiorców energii, w tym centrów danych.

W dokumentach strategicznych dotyczących rozwoju polskiej infrastruktury elektroenergetycznej uwzględniane są scenariusze wzrostu zapotrzebowania generowanego przez tego typu odbiorców.

Nie oznacza to jednak automatycznej gwarancji przyłączenia każdego planowanego obiektu. Dostępność mocy zależy między innymi od konkretnego węzła sieciowego, istniejącej infrastruktury oraz planowanych inwestycji operatorów.

Dlaczego nadmierne rezerwowanie mocy jest problemem?

Nadmierna liczba wniosków o dużą moc przyłączeniową może powodować sytuację, w której dostępne zasoby sieciowe zostają formalnie zarezerwowane, mimo że część projektów nie zostanie zrealizowana.

Może to utrudniać przyłączanie innych inwestycji, takich jak:

• nowe zakłady przemysłowe,
• instalacje OZE,
• magazyny energii,
• infrastruktura transportowa,
• inne duże obiekty komercyjne.

Z drugiej strony niedoszacowanie przyszłego popytu może prowadzić do powstawania lokalnych deficytów mocy i opóźniać rozwój nowych projektów.

Czy centra danych mogą pomagać w bilansowaniu systemu?

Rosnące zużycie energii przez centra danych nie musi oznaczać, że wszystkie obciążenia są całkowicie sztywne.

Część zadań obliczeniowych może potencjalnie być przesuwana na godziny, w których w systemie dostępna jest większa ilość energii lub występuje niższe zapotrzebowanie.

Dotyczy to szczególnie operacji, które nie muszą być realizowane natychmiast. W przyszłości takie mechanizmy mogą zwiększać elastyczność poboru energii przez centra danych.

Czy sieci energetyczne nadążą za rozwojem AI?

Największym wyzwaniem nie jest wyłącznie ilość energii, której będą potrzebować centra danych, ale przede wszystkim tempo wzrostu zapotrzebowania na moc w konkretnych lokalizacjach.

Infrastruktura cyfrowa może rozwijać się znacznie szybciej niż sieci elektroenergetyczne. Budowa serwerowni i instalacja urządzeń obliczeniowych może trwać stosunkowo krótko, natomiast rozbudowa systemu przesyłowego i dystrybucyjnego wymaga znacznie dłuższego planowania.

Dlatego kluczowe znaczenie będzie miało odpowiednie lokalizowanie nowych inwestycji, rozwój infrastruktury energetycznej, realistyczne prognozowanie popytu oraz wykorzystanie możliwości elastycznego sterowania poborem.

Rozwój AI sprawia więc, że energetyka i infrastruktura cyfrowa stają się coraz mocniej ze sobą powiązane. O tempie dalszego rozwoju centrów danych może decydować już nie tylko dostępność procesorów, ale również dostęp do odpowiednio dużej i niezawodnej mocy elektrycznej.