Mục lục
Sự bùng nổ của trí tuệ nhân tạo (AI) và điện toán đám mây đang tạo ra một nhu cầu năng lượng khổng lồ, đặt các trung tâm dữ liệu trước thách thức chưa từng có. Theo các công ty phát triển cơ sở hạ tầng này, tiêu thụ điện năng của các khu trung tâm dữ liệu có thể sớm vượt quá mức tiêu thụ của một số thành phố, thậm chí cả một số bang của Mỹ.
Mười năm trở lại đây, vai trò quan trọng của trung tâm dữ liệu trong nền kinh tế đã thúc đẩy sự gia tăng chóng mặt về mức tiêu thụ điện năng. Chúng là nơi đặt hàng triệu máy chủ vận hành các ứng dụng phục vụ hàng tỷ người dùng và doanh nghiệp mỗi ngày. Tuy nhiên, sự ra đời của AI đã đẩy nhu cầu này lên một tầm cao mới. Việc tìm kiếm đủ nguồn điện và đất đai phù hợp để xây dựng các trung tâm dữ liệu quy mô lớn đang trở nên ngày càng khó khăn. Nhiều dự án cần đến công suất 1 gigawatt (tức 1 tỷ watt) trở lên – tương đương gần gấp đôi lượng điện tiêu thụ của khu vực Pittsburgh trong năm ngoái.
Ali Fenn, chủ tịch Lancium (một công ty cung cấp đất và điện cho trung tâm dữ liệu tại Texas), nhận định các công ty công nghệ đang trong cuộc đua giành vị thế thống trị toàn cầu về AI. “Thực tế, đây là vấn đề an ninh quốc gia và an ninh kinh tế,” bà Fenn nói. “Họ sẽ tiếp tục đầu tư” bởi vì không có nơi nào sinh lời hơn để rót vốn. Năng lượng tái tạo thôi là không đủ. Các nhà phát triển cho rằng khí đốt tự nhiên vẫn sẽ đóng một vai trò quan trọng, điều này sẽ làm chậm tiến độ đạt được các mục tiêu giảm phát thải carbon dioxide.
Nat Sahlstrom, giám đốc năng lượng của Tract (một công ty có trụ sở tại Denver, chuyên cung cấp đất, cơ sở hạ tầng và nguồn năng lượng cho các trung tâm dữ liệu), cho biết: “Cho dù nguồn điện đến từ đâu, các trung tâm dữ liệu hiện đã đạt đến quy mô đủ lớn để bắt đầu gây áp lực lên hệ thống cơ sở hạ tầng điện lực hiện có.” Ông Sahlstrom, người từng dẫn dắt các đội ngũ năng lượng, nước và phát triển bền vững của Amazon, nhấn mạnh thêm: “Lượng đất công nghiệp tại Mỹ đủ điều kiện xây dựng trung tâm dữ liệu đang ngày càng thu hẹp.”
Vượt khỏi Virginia
Sự khan hiếm đất và điện đang thúc đẩy sự mở rộng của các trung tâm dữ liệu sang các thị trường mới, bên ngoài trung tâm lâu đời ở phía bắc Virginia. Lưới điện phục vụ Virginia đang đối mặt với những vấn đề về độ tin cậy ngày càng nghiêm trọng. Nhu cầu điện năng dự kiến sẽ tăng đột biến, trong khi nguồn cung lại giảm do việc ngừng hoạt động của các nhà máy nhiệt điện than và một số nhà máy khí đốt.
Tract, ví dụ, đã thu thập hơn 23.000 mẫu Anh đất để phát triển trung tâm dữ liệu trên khắp nước Mỹ, với các khu đất lớn ở Hạt Maricopa, Arizona (nơi có thành phố Phoenix) và Hạt Storey, Nevada, gần Reno. Gần đây, Tract đã mua gần 2.100 mẫu Anh đất ở Buckeye, Arizona, với kế hoạch phát triển thành một trong những khu trung tâm dữ liệu lớn nhất cả nước, dự kiến cung cấp đến 1,8 gigawatt điện năng cho khoảng 40 trung tâm dữ liệu riêng lẻ.
Theo phân tích của CNBC dựa trên dữ liệu từ Bộ Năng lượng và Cục Điều tra dân số Mỹ, một khu trung tâm dữ liệu với nhu cầu tối đa 1 gigawatt tương đương với mức tiêu thụ điện năng trung bình hàng năm của khoảng 700.000 hộ gia đình, hoặc một thành phố khoảng 1,8 triệu dân. Con số này thậm chí còn vượt quá tổng doanh số bán lẻ điện của Alaska, Rhode Island hoặc Vermont. Một khu trung tâm dữ liệu quy mô gigawatt, ngay cả khi hoạt động ở mức thấp hơn nhu cầu tối đa, vẫn tương đương với khoảng 330.000 hộ gia đình, hoặc một thành phố hơn 800.000 dân – tương đương với dân số San Francisco.
Quy mô trung bình của các trung tâm dữ liệu do các công ty công nghệ lớn điều hành hiện nay khoảng 40 megawatt, nhưng số lượng các khu trung tâm dữ liệu 250 megawatt trở lên đang ngày càng tăng, theo dữ liệu từ Boston Consulting Group (BCG). BCG dự báo Mỹ sẽ chứng kiến sự gia tăng số lượng các khu trung tâm dữ liệu 500 megawatt trở lên (tương đương nửa gigawatt) trong những năm 2030 đến giữa những năm 2040.
Tác động đến cộng đồng
Texas đang trở thành một thị trường hấp dẫn do môi trường quy định ít gò bó hơn và nguồn năng lượng dồi dào. Lancium, có trụ sở tại Houston, được thành lập năm 2017 với ý tưởng đưa các tải điện lớn đến gần các nguồn năng lượng tái tạo dồi dào ở phía tây và trung tâm Texas. Ban đầu tập trung vào khai thác tiền điện tử, Lancium sau đó chuyển trọng tâm sang cung cấp năng lượng cho AI kể từ khi ChatGPT ra mắt cuối năm 2022. Hiện tại, Lancium có năm khu trung tâm dữ liệu đang trong quá trình phát triển, với một khu rộng 1.000 mẫu Anh ở Abilene dự kiến mở cửa vào quý đầu tiên năm 2025, với công suất 250 megawatt và sẽ tăng lên 1,2 gigawatt vào năm 2026.
Yêu cầu năng lượng tối thiểu đối với khách hàng của Lancium hiện nay là 1 gigawatt, và kế hoạch trong tương lai là mở rộng lên 3 đến 5 gigawatt. Với các trung tâm dữ liệu quy mô lớn như vậy, các nhà phát triển phải đảm bảo rằng chi phí điện năng ở các cộng đồng lân cận không bị tăng lên và độ tin cậy của lưới điện được duy trì. Việc kết hợp các cơ sở này với các nhà máy điện mới là rất quan trọng.
Mặc dù các nhà phát triển ưu tiên năng lượng tái tạo không carbon, năng lượng mặt trời và gió hiện không đủ đáp ứng nhu cầu do phụ thuộc vào điều kiện thời tiết. Một số khối lượng công việc quan trọng nhất đối với nền kinh tế thế giới, chẳng hạn như các sàn giao dịch tài chính, được vận hành tại các trung tâm dữ liệu của các công ty lớn như Equinix. Độ tin cậy của nguồn điện là vô cùng quan trọng, vì vậy việc chỉ dựa vào năng lượng tái tạo địa phương là không khả thi.
Các công ty công nghệ lớn đang là những người mua năng lượng tái tạo lớn nhất ở Mỹ, nhưng họ ngày càng chuyển sang năng lượng hạt nhân để tìm kiếm nguồn điện đáng tin cậy hơn. Tuy nhiên, việc xây dựng các lò phản ứng hạt nhân mới rất tốn kém và thường bị trì hoãn.
Trong ngắn hạn, khí đốt tự nhiên sẽ đáp ứng phần lớn nhu cầu điện năng của các trung tâm dữ liệu. Các khoản đầu tư có thể được thực hiện vào việc xây dựng các nhà máy khí đốt mới kết hợp công nghệ thu giữ carbon và lưu trữ pin để giảm thiểu tác động đến môi trường. Ngành công nghiệp hy vọng nhu cầu khí đốt sẽ giảm dần khi năng lượng tái tạo được mở rộng, chi phí lưu trữ pin giảm xuống và AI giúp các trung tâm dữ liệu hoạt động hiệu quả hơn. Nhưng trong ngắn hạn, không thể phủ nhận sự mở rộng trung tâm dữ liệu đang gây ảnh hưởng đến các mục tiêu phát thải của các công ty công nghệ. Việc sử dụng khí đốt tự nhiên tăng lên chỉ là một giải pháp tình thế, và các công ty đang nỗ lực để đảm bảo không ảnh hưởng đến các mục tiêu môi trường. Đây là một thách thức to lớn đòi hỏi sự hợp tác chặt chẽ giữa các công ty công nghệ, các nhà cung cấp năng lượng và chính phủ để tìm ra giải pháp bền vững.
