ИИ вообще и генеративный ИИ в частности привели к стремительному росту энергопотребления ЦОД — по прогнозам агентства Gartner, в следующие два года рост составит 160 %. В результате ожидается, что 40 % существующих ИИ ЦОД будут ограничены в энергоресурсах к 2027 году. Как утверждают в агентстве, взрывной рост новых ИИ ЦОД гиперскейл-уровня обеспечивает постоянный рост спроса на электроэнергию, который совсем скоро превысит возможности поставщиков электричества.

Это грозит нехваткой энергии и перебоями в энергоснабжении, что ограничит рост новых ЦОД для систем генеративного ИИ и прочих целей с 2026 года. По оценкам Gartner, для обеспечения работы для ИИ серверов в 2027 году понадобится 500 ТВт∙ч, что в 2,6 раза больше, чем в 2023 году.

Дефицит энергии может затянуться, поскольку на создание новой инфраструктуры для генерации, распределения и доставки энергии уйдут годы, а уже назревшие проблемы никуда не денутся. В скором будущем число новых ЦОД и развитие систем генеративного ИИ будет определяться доступностью энергии. В Gartner рекомендуют организациям и компаниям оценить влияние риск дефицита энергии на их продукты и сервисы. Стоит не только принимать в расчёт рост стоимости электричества при планировании новых продуктов и сервисов, но и искать новые решения, требующие меньше энергии.

Источник изображения: Gartner

Неизбежно связанное с дефицитом повышение цен на электричество увеличит стоимость эксплуатации больших языковых моделей (LLM). Хотя ключевые пользователи электроэнергии заранее работают над заключением долгосрочных контрактов, зачастую по фиксированным ставкам, стоимость энергии для питания дата-центров в любом случае значительно вырастет. Это скажется на стоимости ИИ как продукта и бизнесе соответствующих сервис-провайдеров.

Вероятно, цели по достижению экоустойчивости при этом пострадают. Ранее уже прогнозировалось, что операторы ЦОД не смогут добиться заявленных целей, теперь к сходным выводам приходят и в Gartner. В краткосрочной перспективе растущий спрос заставит поставщиков добывать энергию любыми доступными способами. В некоторых случаях это означает сохранение электростанций на ископаемом топливе, которые при других обстоятельствах закрылись бы в плановом порядке. В Gartner подчёркивают, что масштабирование ЦОД приведёт и к росту выбросов CO₂ в краткосрочной перспективе.

Источник изображения: Janusz Walczak/unsplash.com

Дата-центрам требуется энергоснабжение в режиме 24/7, а такого не могут обеспечить классические ветряные и солнечные электростанции. Надёжно поставлять энергию в больших объёма могут только ГЭС, станции на ископаемом топливе и АЭС. В долгосрочной перспективе новые технологии энергохранилищ (вроде натрий-ионных аккумуляторов) или «чистая» энергия вроде малых модульных реакторов (SMR) позволит легче добиваться ESG-целей.

В Gartner рекомендуют пересмотреть цели достижения экоустойчивости, связанные с выбросами углекислого газа с учётом будущих требований ЦОД и доступности источников энергии в ближайшие годы. При разработке ИИ-приложений стоит сконцентрировать усилия на использовании минимальных вычислительных мощностей и оценивать другие возможности вроде широкого применение периферийных вычислений и т.н. малых языковых моделей (SLM), имеющих узкую специализацию.

Финансовый гигант Morgan Stanley прогнозирует капитальные затраты гиперскейлеров в 2025 году на уровне $300 млрд. По данным Seeking Alpha, основные затраты придутся на Amazon, Google, Microsoft и Meta✴, рост расходов связан с повышенными инвестициями в ИИ.

В Morgan Stanley рассчитывают, что Amazon и Microsoft станут лидерами «гонки капиталовложений» и потратят $96,4 млрд и $89,9 млрд соответственно. За ними последуют Google и Meta✴ с $62,6 млрд и $52,3 млрд. Ранее в этом месяце появилась информация о том, что капитальные затраты этих четырёх компаний превысят в 2024 году $200 млрд, рост год к году составит 50 %.

Согласно докладу экспертов Morgan Stanley для инвесторов, Google и Microsoft смогут добиться значительного роста в долгосрочной перспективе благодаря активному использованию ИИ в своих продуктах и услугах, в частности, в поиске и YouTube. Это должно привести к увеличению в ближайшие годы доходов и повышению рыночной стоимости этих компаний.

Источник изображения: Alvin Mahmudov/unsplash.com

По словам представителя Morgan Stanley Брайана Новака (Brian Nowak), Amazon, которая, как ожидается, потратит больше всех в 2025 году, за счёт высокой маржинальности бизнеса сможет обеспечивать хороший уровень прибыли, продолжая при этом инвестировать в развитие бизнеса. Облачные технологии, как утверждается, находятся в многолетнем цикле постепенного и устойчивого внедрения.

Хотя гиперскейлеры всё больше делают ставку на ИИ, далеко не все уверены, что такие вложения окупятся. Ранее в этом году исследователи Goldman Sachs предупредили, что крупные технологические компании увеличили капитальные затраты для поддержки развития ИИ-технологий, но до сих пор не продемонстрировали устойчивых бизнес-моделей для возврата инвестиций. По оценкам, в следующие несколько лет на дата-центры, полупроводники, сети и прочую ИИ-инфраструктуру будет потрачено около $1 трлн, но пока непонятно, обеспечит ли это такую финансовую отдачу, на которую надеются инвесторы. Похожего мнения придерживается и Sequoia Capital.

Управляющая альтернативными активами компания KKR прогнозирует, что мировые расходы на дата-центры вырастут до $250 млрд в год. По данным Datacenter Dynamics, компания сама анонсировала сделку на $50 млрд с Energy Capital Partners (ECP) для финансирования ИИ-инфраструктуры, включая ЦОД, генерацию энергии и линии электропередач. По словам топ-менеджеров KKR, сегодня США располагают около 16–18 ГВт ёмкости дата-центров, а в следующие три-четыре года этот показатель, вполне вероятно, удвоится, если не утроится.

Источник изображения: Christine Roy / Unsplash

В 2022 году KKR и Global Infrastructure Partners (GIP, теперь BlackRock) приобрели оператора ЦОД CyrusOne за $15 млрд. На тот момент это была крупнейшая сделка в индустрии ЦОД за всю историю, сейчас она уступила первенство соглашению о покупке AirTrunk. В KKR отмечают рост спроса на дополнительные ёмкости дата-центров по всему миру, в компании утверждают, что её бизнес в этом секторе активно развивается. В прошлом году KKR приобрела в сингапурской Singtel, поддерживает GTR и STT и инвестировала в CoolIT.

Стремительный рост рынка дата-центров в США, связанный с активным внедрением ИИ, ведёт и к увеличению спроса на природный газ. Как сообщается в новом докладе S&P Global на основе модели роста спроса на электроэнергию для ЦОД, если 50 % прироста ёмкости объектов будет обеспечиваться газовыми генераторами и электростанциями, то национальной сети дополнительно потребуется до 50 ГВт.

В результате спрос на природный газ для поддержки работы ЦОД может вырасти до 85 млн м³/день, хотя показатели могут меняться в зависимости от объектов и доступности других источников энергии. Так, если доля природного газа в цепочках генерации энергии будет больше, чем прочих энергоносителей, спрос только дата-центров к 2030 году может подняться и до 170 млн м³/день.

Это противоречит целям по снижению углеродных выбросов, поставленным гиперскейлерам вроде Google, Microsoft и Amazon (AWS), которые, вероятно, те всё равно не смогут добиться. Хотя сжигание природного газа считается более экологичным, чем других видов ископаемого топлива, от CO₂ всё равно никуда не деться. Впрочем, в S&P считают, что природный газ будет служить скорее резервным источником в условиях использования возобновляемой энергетики, отличающейся нестабильными поставками электричества.

Источник изображения: Frantzou Fleurine/unsplash.com

Риски для таких проектов невелики, говорит S&P — газовые станции и генераторы могут использовать уже существующую инфраструктуру газопроводов, из-за чего проблемы с получением дополнительных разрешений на подключение будут минимальными, равно как и сопротивление местных жителей. Большинство подключений можно будет организовать в течение 12 месяцев — это гораздо меньше, чем в случае других проектов по генерации энергии. Это если не будет других проблем вроде нехватки ЛЭП и слабой экономики.

От более масштабного использования природного газа, вероятно, больше всего выиграют Северная Вирджиния и Техас (Даллас-Форт-Уорт), поскольку они ближе всего находятся к площадкам для его добычи — Marcellus и Permian Basin соответственно. Близость упрощает поставки топлива новым частным станциям, не зависящим от регулируемых властями коммунальных предприятий. Впрочем, развитие новых генерирующих мощностей в этих районах ещё слабо, хотя некоторые проекты уже есть. Также прогнозируется, что возобновляемая энергетика позволит к 2035 году вытеснить природный газ из энергосистемы PJM Interconnection, к которой относится и Вирджиния. В Техасе использование этого топлива останется устойчивым.

Рост спроса на электричество со стороны ЦОД должен способствовать и процветанию секторов транспортировки, хранения, переработки и т.п. Основными выгодоприобретателями станут компании вроде Enbridge, Kinder Morgan, TC Energy и Williams Cos. Операторы ЦОД уже местами переходят на природный газ для питания своих объектов. Летом в Wells Fargo прогнозировали, что бум ИИ ЦОД в США сыграет на руку поставщикам природного газа, а в марте EQT Corp и вовсе объявила, что газ сам по себе станет драйвером роста ЦОД.

Компания IDC обнародовала свежий прогноз по европейскому рынку ИИ, включая генеративные сервисы. Аналитики говорят, что данная отрасль стремительно расширяется: по итогам 2024 года суммарные затраты ожидаются на уровне $47–$48 млрд.

По состоянию на середину 2024-го около 40 % европейских компаний вкладывают значительные средства в генеративный ИИ, планируя в течение следующих 18 месяцев инвестировать в обучение, ПО с улучшенными возможностями и консалтинговые услуги. Кроме того, 30 % компаний в Европе уже развернули приложения и услуги с функциями генеративного ИИ в своих операционных средах.

В 2024 году в общем объёме затрат на ИИ в Европе примерно 15,7 % пришлось на банковский сектор. Ещё 9,5 % обеспечил ретейл, 8,3 % — софт и информационные сервисы. На телекоммуникационный сегмент пришлось 5,5 % расходов, на сферу профессиональных и персональных услуг — 5,1 %.

Источник изображений: IDC

Если рассматривать отрасль по типу задач, которые выполняются с применением ИИ, то на расширенный анализ и расследование мошенничества в 2024 году пришлось 8,7 % всех расходов. Инструменты разведки и предотвращения угроз обеспечили 8,5 % выручки. Доля расходов на подготовку инфраструктуры ИИ равна 6,6 %. Платформы обслуживания клиентов и самообслуживания на базе ИИ принесли 5,9 %.

Аналитики IDC прогнозируют, что в перспективе показатель CAGR (среднегодовой темп роста в сложных процентах) на европейском рынке ИИ составит 30,3 %: в результате, к 2028-му объём отрасли достигнет $133 млрд. При этом в сегменте генеративного ИИ величина CAGR окажется ещё выше — приблизительно 55 %.

«Внедрение генеративного ИИ быстро переходит от раннего тестирования и экспериментов к более интегрированным бизнес-решениям. Ожидается, что среднегодовой темп роста в данном сегменте будет значительно выше, чем у более традиционных технологий ИИ», — говорит Карла Ла Кроче (Carla La Croce), менеджер по исследованиям IDC.

Компания Gartner подвела предварительные итоги исследования глобального IT-рынка в 2024 году, а также сделала прогноз на 2025-й. Отрасль продолжает расширяться, несмотря на макроэкономические сложности и геополитическую обстановку.

Подсчитываются расходы на дата-центры, электронные устройства, ПО корпоративного класса, IT-сервисы и телекоммуникационные сервисы. В 2024 году суммарные затраты в обозначенных областях оцениваются в $5,26 трлн. Это на 7,2 % больше по сравнению с предыдущим годом.

В сегменте ЦОД затраты по итогам 2024-го составят около $318,01 млрд, что на треть — 34,7 % — больше по сравнению с прошлым годом. В области корпоративного софта ожидается выручка около $1,09 трлн с приростом на 11,7 % в годовом исчислении. Затраты на IT-сервисы и телекоммуникационные сервисы — $1,59 трлн и $1,53 трлн соответственно с прибавкой на 5,6 % и 2,0 %. Электроника принесёт $735,76 млрд, показав рост на 6,2 % по сравнению с 2023-м.

Источник изображения: Gartner

Одним из основных драйверов глобального IT-рынка аналитики Gartner называют генеративный ИИ. Внедрение таких сервисов и обучение модулей способствует развитию инфраструктуры дата-центров и сопутствующей экосистемы ПО. В 2025 году суммарные затраты на IT, согласно прогнозам, поднимутся на 9,3 %, достигнув $5,75 трлн.

Наиболее высокие темпы роста ожидаются в области ЦОД — плюс 15,5 % с результатом $367,17 млрд в 2025 году. В сегменте ПО рост, по мнению Gartner, составит 14,0 % — до $1,24 трлн. IT-сервисы принесут $1,74 трлн с прибавкой 9,4 %, телекоммуникационные сервисы — $1,60 трлн с ростом 4,4 % по отношению к 2024-му. Электронные устройства обеспечат $805,72 млрд выручки, плюс 9,5 % год к году.

Как следует из доклада агентства McKinsey, взрывной рост ИИ может стать причиной троекратного роста энергопотребления ЦОД в Европе. Эксперты отмечают, что за последние 20 лет ни одна другая технология не оказала такого влияния на необходимость ускоренного развития энергетической инфраструктуры в Европе. По оценкам агентства, энергопотребление европейских дата-центров вырастет к 2030 году с нынешних 62 ТВт∙ч до 150 ТВт∙ч. Это составит до 5 % энергопотребления всего региона, тогда как сейчас на ЦОД приходится около 2 %.

В McKinsey считают, что европейские объекты потребуют ещё 25 ГВт генерирующих мощностей для питания ресурсоёмких ИИ-ускорителей, причём большая часть придётся на «зелёную» энергию. Впрочем, способность индустрии ЦОД добиться нулевых выбросов в 2030–2040 гг. всё ещё под вопросом. По мнению бывшего главы Google Эрика Шмидта (Eric Schmidt), целей декарбонизации добиться всё равно не получится, поскольку общество пока просто «не организовано» для решения этого вопроса. При этом сам ИИ, по его мнению, и должен помочь решить эту проблему.

Источник изображений: McKinsey

В McKinsey отмечают, что кредиты на возобновляемую энергию остаются одним из самых популярных способов для операторов ЦОД компенсировать выбросы их объектов. Тем не менее, как отмечают в агентстве, в долгосрочной перспективе такие схемы будут оказывать минимальное влияние на выбросы в энергосистемах, также они редко способствуют развитию новых проектов или генерации чистой энергии.

Одним из способов снизить негативное влияние ИИ на выбросы CO₂ является размещение ЦОД рядом с электростанциями, непосредственно генерирующими чистую энергию. Лучше всего такой подход работает при обучении ИИ-моделей. Для запуска уже обученных моделей расположение ЦОД возле населённых пунктов предпочтительнее. В долгосрочной перспективе, отмечает McKinsey, возможны другие методы борьбы с загрязнениями окружающей среды — от захвата углекислоты до использования малых модульных реакторов (SMR) для генерации энергии на месте.

SMR очень интересны операторам ЦОД и гиперскейлерам вроде AWS и Google, хотя коммерческих моделей всё ещё нет. Рассматриваются и другие источники вроде водородных топливных элементов. Вместе с тем доля объектов, принадлежащих или управляемых гиперскейлерами, будет расти и далее, как и их энергопотребление.

Хотя энергопотребление ЦОД, как ожидается, вырастет, в другом докладе McKinsey, заявляется, что спрос на электроэнергию в Европе в целом окажется меньше, чем прогнозировалось ранее. Ранее ожидалось, что энергопотребление в регионе вырастет к 2030 году на 7 %, но, как считают в McKinsey, несмотря на существующие тренды, спрос замедлился, во многом из-за внедрения решений для достижения энергоэффективности, умеренно холодных зим и высокой стоимости энергии, ведущей к частичной деиндустриализации.

Как заявило Международное энергетическое агентство (IEA) в ежегодном отчёте «Перспективы мировой энергетики» (World Energy Outlook), глобальный спрос на электроэнергию стремительно растёт. По данным агентства, в следующие 10 лет ежегодный прирост будет сравним с энергопотреблением целой Японии. Это повлияет на показатели сокращения выбросов, а спрос в 2035 году будет на 6 % выше, чем прогнозировалось ранее.

Что касается ЦОД, потребление будет стремительно расти из-за роста рынка ИИ и цифровизации в целом, однако на этот сектор по-прежнему будет приходиться лишь небольшая часть от общемировых энергетических затрат. Впрочем, пока прогнозы носят очень приблизительный характер, с учётом непредсказуемости проблем в цепочках поставок, увеличения энергоэффективности, политических факторов и т.п.

Долгое время рост энергопотребления сдерживался переносом нагрузок со старых корпоративных площадок в гораздо более эффективные облака. Однако этот козырь уже использован, а рост ИИ-нагрузок приведёт к взлёту энергопотребления на невиданный ранее уровень. Так, по оценкам IEA, энергопотребление дата-центров в 2022 году составило 230–340 ТВт∙ч, т.е. около 1 %–1,3 % от общемирового без учёта расходов на сети передачи данных и майнинг.

Источник изображений: IEA

Впрочем, в любом случае на долю ЦОД не будет приходиться основная доля потребления. Например, базовый сценарий предполагает, что на ЦОД будет приходиться менее 10 %% от общего роста спроса. Примерно такой же рост покажет индустрия опреснения воды, а у электромобилей запросы будут минимум втрое выше. Агентство упомянуло об агрессивных инвестициях операторов ЦОД в возобновляемые источники энергии. Другими словами, устойчивое развитие сектора вполне осуществимо.

Однако ограниченные возможности генерации и лимиты энергосетей могут оказать более серьёзное влияние «на местах», поскольку подходящих площадок для ЦОД всё меньше. Как правило, дата-центры концентрируются в одном регионе. В результате в Вирджинии (США) или Ирландии энергии недостаточно, а в Сингапуре и Амстердаме даже введены временные моратории. Дальше будет сложнее, поскольку ЦОД ёмкостью от 1 ГВт скоро станут вполне распространённым явлением.

В случае с США, по оценкам IEA, ситуация с размещением ЦОД хуже, чем с заводами, электростанциями и складами. Чтобы корректно оценить перспективы роста спроса на ЦОД, политикам, бизнесу и другим структурам следует теснее сотрудничать. В частности, в IEA отмечают участившиеся случаи аномальной жары, которые негативно влияют на энергопотребление систем охлаждения и энергоэффективность объектов в целом. Всего, по оценкам IEA, в мире насчитывается около 11 тыс. дата-центров.

Глобальный рынок продуктов, связанных с ИИ, включая услуги и оборудование, будет расти на 40–55 % в год с $185 млрд в прошлом году и достигнет $780–990 млрд в 2027 году, сообщается в пятом ежегодном «Глобальном технологическом отчёте» (Global Technology Report) консалтинговой фирмы Bain & Co, передаёт Bloomberg.

Драйверами роста рынка в Bain назвали более крупные ИИ-системы и более крупные ЦОД для их обучения и эксплуатации. ИИ понадобится компаниям и правительствам для повышения эффективности работы. Спрос растёт столь быстро, что это ударит по цепочкам поставок компонентов, включая чипы, а на фоне геополитической напряжённости может спровоцировать дефицит полупроводников, персональных компьютеров и смартфонов, предупредили в Bain.

Источник изображений: bain.com

По оценкам консалтинговой фирмы, спрос на проектирование интегральных схем и связанную с этим интеллектуальную собственность может вырасти на 30 % и более к 2026 году, что окажет давление на производителей. Стоимость крупных ЦОД может подскочить через пять лет с $1–$4 млрд в настоящее время до $10–$25 млрд, поскольку их мощность увеличится до 1+ ГВт с 50–200 МВт в настоящее время.

«Ожидается, что эти изменения будут иметь огромные последствия для экосистем, которые поддерживают ЦОД, включая проектирование инфраструктуры, выработку электроэнергии и охлаждение», — говорится в заявлении консалтинговой компании.

Компании перешли от этапа экспериментов к масштабированию генеративного ИИ, указано в отчёте Bain. Малые языковые модели (SLM), более «лёгкие» и эффективные в сравнении с LLM, могут быть более предпочтительны для предприятий и стран, что связано с меньшим объёмом затрат и опасениями по поводу конфиденциальности.

Правительства ряда стран, включая Канаду, Францию, Индию, Японию и ОАЭ, тратят миллиарды долларов на субсидирование суверенного ИИ, инвестируя в национальную вычислительную инфраструктуру и ИИ-модели, созданные в пределах их границ и обученные на собственных данных. Но создание успешных суверенных экосистем ИИ будет трудоёмким и дорогим, считают в Bain.

Согласно исследованию CBRE, количество строящихся дата-центров стремительно растёт из-за бума ИИ-систем, передаёт The Register. При этом, как сообщается в докладе, на ведущих рынках Северной Америки за последний год рост составил около 70 %, достигнув рекордных 3,87 ГВт. В числе самых быстрорастущих регионов — Атланта, где объёмы строительства ЦОД выросли на 76 % год к году до примерно 1,3 ГВт. В Техасе (Остине и Сан-Антонио) строится 463 МВт новой ёмкости ЦОД, вчетверо с лишним больше, чем годом ранее.

Быстрая экспансия сдерживается недостатком доступной ЦОД электроэнергии и длительным временем создания критической инфраструктуры, необходимой для ввода объектов в эксплуатацию. Впрочем, даже когда эти объекты заработают, только около 20 % их ресурсов будут доступны обычным пользователям, порядка 80 % на 3,87 ГВт уже зарезервировано гиперскейлерами, облачными провайдерами и операторами ЦОД, сдающими ИИ-ускорители в аренду.

В CBRE сообщают, что ёмкость ЦОД на ключевых рынках в I половине 2024 года выросла на 10 %, объекты на 1,1 ГВт заработали в прошлом году. Однако доступность ёмкостей всё равно ограничена, поскольку в среднем в указанных регионах свободны всего 2,8 % ресурсов. Впрочем, при желании можно обратиться к менее популярным территориям вроде Центрального Вашингтона, Миннеаполиса, Хьюстона или Денвера, поскольку на второстепенных рынках Северной Америки свободны 10 %.

Источник изображения: CBRE

Недостаток новых ЦОД и высокий спрос ведёт к росту цен, хотя не такому быстрому, как в прошлом году. Средний ежемесячный запрос составляет 250–500 кВт на ключевых рынках, рост в I квартале 2024 года составил 7 % до $174/кВт в месяц. Арендная плата, как ожидается, продолжит расти и во II полугодии, во многом из-за роста стоимости строительства и оборудования. Тенденция также обусловлена и использованием более ресурсоёмких ИИ-ускорителей. Например, потребление одного ускорителя NVIDIA Blackwell может достигать 1200 Вт, он изначально рассчитан на использование СЖО.

По мнению экспертов CBRE, в результате строительство новых ЦОД будет только дорожать. С другой стороны, менее требовательным пользователям могут стать более доступными плохо оснащённые старые дата-центры, не готовые для работы с современными ускорителями. Прогнозируется, что второстепенные рынки в Северной Индиане, Айдахо, Арканзасе и Канзасе благодаря обилию дешёвой земли и энергии могут стать новыми центрами развития ЦОД.

Источник изображения: CBRE

Что касается энергии, то дефицит трансформаторов, переключателей и генераторов продолжится ещё четыре года, что не может не сказаться на времени строительства дата-центров. В CBRE отмечают, что клиенты, желающие получить требуемую ёмкость в срок, должны заключать соглашения за 2–4 года до предполагаемого ввода объектов в эксплуатацию.