Cyfrowa rewolucja, która zmienia naszą codzienność, ma swoją ciemną stronę – niewiarygodnie rosnące zapotrzebowanie na energię. Technologie takie jak sztuczna inteligencja, chmurowe usługi obliczeniowe i centra danych stały się nie tylko fundamentem nowoczesnej gospodarki, ale także gigantycznymi konsumentami prądu. I choć zarówno państwa, jak i firmy technologiczne inwestują miliardy w odnawialne źródła energii, to wciąż nie wystarcza to, by sprostać rosnącym potrzebom.
Chociaż większość cyfrowych gigantów deklarowała, że planuje zasilać swoje projekty przy wykorzystaniu odnawialnych źródeł energii, to jednak słońce i wiatr mogą okazać się niewystarczające, by zasilić cyfrową przyszłość. Zwłaszcza że jesteśmy dopiero na początku drogi, a z każdym rokiem, jeśli nie kwartałem czy wręcz miesiącem, rozwój tylko przyśpiesza, a wraz z nim rośnie konsumpcja. Na horyzoncie pojawiają się więc pytania o to, czy tradycyjne źródła energii, takie jak energia jądrowa, nie będą musiały zająć centralnego miejsca w tej globalnej układance.
W centrum tej technologicznej fali znajdują się centra danych, które stały się sercem współczesnej gospodarki. Olbrzymie magazyny mocy obliczeniowej odpowiedzialne są za przechowywanie, przetwarzanie i przesyłanie miliardów informacji. Zaledwie kilka lat temu ich zużycie energii było porównywalne do małego miasta, a dziś jedne z największych na świecie centra danych, na przykład Amazon Web Services według dostępnych informacji może pochłaniać tyle energii ile roczne zapotrzebowanie średniej wielkości kraju.
To jednak nie wszystko – z roku na rok zużycie energii w tym sektorze wzrasta o kolejne 10-15%, a zapotrzebowanie na obliczenia w chmurze rośnie wprost proporcjonalnie do ekspansji sztucznej inteligencji. Wystarczy zresztą spojrzeć, jak dalece wzrosło zużycie energii przez serwerownie od momentu rozpoczęcia się rewolucji AI. Najmocniejsza pojedyncza szafa oparta o najnowsze procesory firmy Nvidia, potrafi dziś zużywać nawet 10 razy więcej mocy elektrycznej niż dotychczasowe rozwiązania serwerowe dla aplikacji chmurowych.
Prąd jest dla sztucznej inteligencji niczym chleb i woda
Internet i nowoczesne technologie odgrywają coraz większą rolę w naszym życiu, a ich dynamiczny rozwój, napędzany postępującą cyfryzacją, wiąże się z rosnącym zapotrzebowaniem na energię elektryczną. W 2022 roku centra danych na świecie zużyły około 460 TWh energii, niezbędnej do działania serwerów i infrastruktury sieciowej. Zgodnie z prognozami Międzynarodowej Agencji Energii, do 2026 roku ten poziom może wzrosnąć do 1000 TWh. Jednak biorąc pod uwagę szybki rozwój całego sektora, wymagającego z każdą “aktualizacją” znacznie większych zasobów energetycznych, te szacunki mogą być dalece niedoszacowane.
W Polsce moc centrów danych w 2016 roku wynosiła jedynie 9 MWe, natomiast obecnie przekroczyła już poziom 450 MWe. Według prognoz Polskich Sieci Elektroenergetycznych, do 2034 roku roczne zapotrzebowanie na energię przez polskie centra danych przekroczy 9 TWh. Dla porównania jest to równowartość około 75% energii zużywanej obecnie przez całą polską gospodarkę, a więc wszystkie wielkie fabryki, huty czy kopalnie oraz infrastrukturę i całą ludność w ciągu jednego miesiąca.
Odnawialne źródła energii nie wystarczą
W obliczu rosnącego zapotrzebowania na energię, odnawialne źródła energii mogą okazać się niewystarczające do zaspokojenia potrzeb sektora technologicznego, który potrzebuje nie tylko dużej ilości prądu, ale przede wszystkim wymaga, aby energia dostarczana była przez cały czas w sposób stały i niezakłócony, a tutaj zagrożeniem może być, chociażby brak wiatru, który w ostatnich dniach dał się we znaki, chociażby Norwegii.
Norwegia z rekordowymi cenami prądu, bo… Niemcy miały za dużo bezwietrznych dni
Wszystko przez brak wiatru w Niemczech, gdzie od kilku dni produkcja prądu przez turbiny wiatrowe była na tyle mała, że kolejny raz w ciągu ostatnich kilku tygodni konieczny był import energii z północy. To przełożyło się na ceny, jakie eksportując prąd do Niemiec, Norwegowie musieli zapłacić u siebie. Cytowany przez telewizję NRK analityk cen energii, Tor Reier Lilleholt, określił to zjawisko jako “przeniesienie cen energii”, gdy mimo wypełnionych zbiorników retencyjnych i silnego wiatru w północnej części Norwegii, prąd osiąga najwyższe notowane poziomy cen.
W związku z tym już dziś firmy technologiczne rozważają jako alternatywę przeproszenie się z energią jądrową i wprowadzenie rozwiązań, takich jak małe modułowe reaktory jądrowe, a więc tak zwane SMR-y, do zasilania centrów danych.
Dla przykładu Amazon Web Services (AWS) podpisało umowę z Energy Northwest na rozwój czterech zaawansowanych reaktorów SMR w stanie Waszyngton. Początkowa moc ma wynieść około 320 megawatów, z możliwością zwiększenia do 960 MW. Dla lepszego zobrazowania skali, produkowany przez te małe elektrownie prąd wystarczyłby do zasilenia ponad 770 000 amerykańskich domów.
Z kolei Google nawiązało partnerstwo z firmą Kairos Power. Gigant z Mountain View w ramach umowy chce do 2035 roku wybudować nawet do siedmiu reaktorów SMR, dostarczających do 500 MW mocy. Pierwszy reaktor ma zostać uruchomiony w 2030 roku, a energia z tych reaktorów ma zasilać tylko i wyłącznie centra danych Google.
Meta gotowa nie tylko na SMR-y, ale nawet dużą elektrownię
Meta, a więc właściciel marek takich jak Facebook, Instagram czy WhatsApp, ogłosiła plany wykorzystania energii jądrowej do zaspokojenia rosnących potrzeb energetycznych swoich centrów danych, zwłaszcza w kontekście intensywnych obliczeń związanych ze sztuczną inteligencją. W ramach tego przedsięwzięcia Meta rozważa zarówno małe reaktory modułowe (SMR), jak i większe reaktory jądrowe. Firma kontrolowana przez Marka Zuckerberga, jak informuje Reuters, poszukuje obecnie partnerów do realizacji projektów o mocy od 1 do nawet 4 gigawatów, które według planów powinny rozpocząć funkcjonowanie na początku lat 30.
O tym, kto wybuduje Facebookowe elektrownie, dowiemy się wkrótce. Firma na propozycje od potencjalnych partnerów czeka do 7 lutego 2025 roku.
Centra danych i sztuczna inteligencja nowymi ciepłowniami?
W perspektywie najbliższych dziesięciu lat polska branża ciepłownicza będzie musiała całkowicie odejść od spalania węgla. W efekcie tego procesu zwolnione zostaną rozległe tereny w obecnych lokalizacjach elektrociepłowni i ciepłowni, często bardzo atrakcyjnie położonych, wyposażone w odpowiednią infrastrukturę energetyczną. Miejsca te mogą stać się doskonałą przestrzenią do budowy centrów danych, a jednocześnie wcale nie muszą tracić swojej funkcji jaką pełnią dla lokalnej społeczności.
Współczesne wielkie serwerownie generują w procesie swojej pracy duże ilości ciepła, które obecnie najczęściej trafia bezpośrednio do atmosfery. Tymczasem to ciepło może stanowić wartościowy, bezemisyjny zasób energii, który można wykorzystać przy jedynie niewielkich zmianach technologicznych do zasilania systemów ciepłowniczych, zwłaszcza że niemal całość wsadzonej energii elektrycznej można w tym wypadku odzyskać jako energię cieplną.
Dla przykładu, jak podaje Forum Energii w swojej analizie, centrum danych o mocy 40-50 MWe może zapewnić pokrycie aż 75% potrzeb sieci ciepłowniczej w małym, około 30 tysięcznym, mieście. Z kolei w wypadku wielkich miast, takich jak Warszawa centrum danych o mocy 300 MWe pozwoliłoby zaspokoić potrzeby nawet 25% przyłączonych budynków.
Dzięki temu możliwe byłoby zastąpienie nawet kilkudziesięciu procent tradycyjnych źródeł energii pierwotnej, takich jak węgiel czy gaz, które dominują w polskim miksie energetycznym i służą do ogrzewania naszych domów.
