Занимающаяся разработкой и выпуском солнечных элементов питания компания Exowatt получила финансирование от руководителя OpenAI Сэма Альтмана (Sam Altman), а также двух других инвесторов. The Register сообщает, что точных данных об объёмах инвестиций Альтмана нет, но вкладывает деньги не его компания, а он лично.

Доля вложений Альтмана в Exowatt неизвестна, но есть данные, что двумя другими инвесторами выступили Andreessen Horowitz и Atomic. Общий объём инвестиций составляет $20 млн. В Exowatt рассчитывают генерировать экобезопасное электричество, стоимость которого со временем упадёт до $0,01/кВт·ч. Серьёзные проекты начнут реализовать уже в 2024 году.

Exowatt разрабатывает солнечные панели, сохраняющие энергию в виде тепла, которое конвертируется в электричество. Интеграция довольно больших «тепловых аккумуляторов» с собственно солнечными линзами в одном блоке, как заявляют в компании, и является ключевым отличием от других решений. Утверждается, что новое солнечное решение для питания ИИ и дата-центров будущего обеспечит меньшую стоимость энергии, чем у электростанций на ископаемом топливе.

Источник изображения: Exowatt

Высокие энергетические показатели чрезвычайно важны, когда речь идёт о дата-центрах, не говоря о ЦОД для ИИ-систем — дефицит электричества является серьёзной проблемой для гиперскейлеров вроде AWS, Microsoft или Google. Сам Альтман ещё в январе 2024 года говорил о проблемах с электроснабжением и подчёркивал, что для развития ИИ потребуется «прорыв» в энергетических технологиях.

Считается, что причиной инвестиций Альтмана отчасти стала дружба с главой Atomic Джеком Абрахамом (Jack Abraham), хотя глава OpenAI не впервые вкладывает деньги в энергетические проекты. Например, он поддерживает «атомные» стартапы Helion и Oklo. Примечательно, что первым потенциальным клиентом Helion является Microsoft, имеющая тесные связи с OpenAI — компания намерена получить доступ к электричеству, полученному за счёт термоядерного синтеза, уже в 2028 году.

Впрочем, в краткосрочной перспективе будут применяться более привычные источники электричества — солнечная и атомная энергии. Exowatt и другие экзотические энергетические компании всё ещё находятся на стадии стартапов. В то же время Amazon, например, использует традиционную АЭС для питания недавно купленного кампуса ЦОД.

Всё новые линии электропередач тянутся к Северной Вирджинии, крупнейшему в мире скоплению гигантских дата-центров. На хаб приходится до 70 % мирового интернет-трафика, поэтому власти считают, что устойчивость энергосетей будет сохраняться только при прокладке новых энергомагистралей из соседних штатов. А необходимый объём энергии пока может дать только уголь.

The Washington Post сообщает, что целей по переходу на чистую энергию вряд ли удастся достичь в обозримом будущем, а ТЭС, которые планировалось закрыть, останутся. Новые линии электропередач будут построены в четырёх штатах в рамках проекта стоимостью $5,2 млрд и сойдутся к 2030 году в Северной Вирджинии. Но угольные станции, как теперь считается, нельзя отключать на фоне стремительно растущего спроса на электроэнергию со стороны дата-центров, в том числе из-за генеративного ИИ.

Источник изображения: American Public Power Association/unsplash.com

Количество ЦОД в Северной Вирджинии растёт с 1990-х годов. Они в основном сосредоточены в округах Лаудон (Laudon) и Принс-Уильям (Prince William), но недавно «перекинулись» и в соседний Мэриленд. Сегодня в Вирджинии насчитывается около 300 ЦОД. Во многом это заслуга AWS, которая уже потратила $35 млрд на строительство ЦОД и намерена потратить ещё столько же. Только Лаудон ежегодно собирает $600 млн налогов с ЦОД, ещё $100 млн — Принс-Уильям.

Источник изображения: Ginger Jordan/unsplash.com

Спрос на электричество так высок, что местная энергетическая компания Dominion Energy ранее заявила, что может не справиться с ним. По её прогнозам, новые ЦЛД в Вирджинии потребуют 11 ГВт, примерно вчетверо больше, чем было нужно в 2022 году. Причём «зелёные» ветряные и солнечные проекты, похоже, не будут готовы вовремя. Так что хотя угольные электростанции в соседних штатах серьёзно вредят экологии, их операторы пересматривают планы по сокращению генерации для сохранения надёжности энергоснабжения. Некоторые эксперты добавляют, что это сохранит и рабочие места шахтёрам.

Есть и ещё один аспект — массивные ЛЭП должны протянуться и над сельхозугодьями, и над жилыми массивами. Многие фермеры жалуются на то, что прокладка новых линий лишит их части земель и собственности. Энергетики обещают компенсации, хотя в крайнем случае допускают и принудительное отчуждение частной собственности государством. Заодно это ударит по многомиллиардной туристической индустрии. Недовольство местных жителей политикой властей продолжает нарастать.

Развитие ИИ-систем станет драйвером стремительного роста энергопотребления в районе Чикаго. Глава Exelon Corp. Кальвин Батлер (Calvin Butler) заявил, что ожидается взлёт спроса на электричество для дата-центров на уровне 900 %.

Сейчас на территории подразделения Exelon Commonwealth Edison Co. проводятся инженерные исследования, связанные с 25 новыми проектами ЦОД, которые будут совокупно потреблять около 5 ГВт энергии. Для сравнения — сегодня в локальной энергосистеме на ЦОД приходится около 400 МВт. Батлер рассчитывает на завершение до 80 % запланированных проектов строительства новых кампусов. По его словам, операторов ЦОД привлекают низкие тарифы Commonwealth Edison, безуглеродное производство электричества атомными реакторами и налоговые льготы штата Иллинойс.

Источник изображения: Pedro Lastra/unsplash.com

Компании предстоит убедиться, что система сможет справиться с дополнительными нагрузками. Быстро растущий спрос невозможно будет удовлетворить немедленно. Новые дата-центры поначалу будут забирать избыточные мощности из региональной сети, потом получать энергию из других районов и лишь затем — от вновь построенных электростанций.

Энергокомпании и регуляторы США отмечают самый масштабный рост спроса на энергию за последние годы. Помимо дата-центров для ИИ-задач, много энергии требуют заводы, строящиеся в рамках программы реиндустриализации, электромобили, тепловые насосы и т.д. Недоступность энергии, по данным Cushman & Wakefield, ограничивает строительство ЦОД. Тем не менее в компании рассматривают Чикаго как ключевой для США рынок, уступающий лишь развитым хабам вроде т.н. «Аллеи дата-центров» в Вирджинии, Атланте и Далласу.

Компания IBM опубликовала очередной отчёт ESG об экологическом, социальном и корпоративном управлении. В нём в числе прочего говорится о дальнейшей реализации проектов, направленных на повышение энергоэффективности дата-центров, а также о переходе на энергию из возобновляемых источников.

В 2023 году IBM увеличила потребление «зелёной» электроэнергии до приблизительно 1,322 ТВт·ч. Это составляет 70,6 % от общих энергетических нужд корпорации. Годом ранее доля энергии из возобновляемых источников составляла примерно 65,9 %.

В отчёте сказано, что дата-центры IBM к концу 2023-го были на 74 % переведены на «зелёную» электроэнергию. В 2022 году этот показатель равнялся 66 %. На сегодняшний день IBM управляет 60 площадками ЦОД по всему миру. Из них 28 дата-центров целиком переведены на энергию из возобновляемых источников. Положительная динамика 2023 года обусловлена прежде всего расширением использования возобновляемых источников энергии в подразделениях корпорации в Индии и в двух облачных дата-центрах IBM в США.

Источник изображения: IBM

Компания продолжает реализацию проектов, направленных на повышение энергоэффективности охлаждающего и IT-оборудования, модернизацию систем освещения и оптимизацию операционной эффективности. IBM рассчитывает на 75 % перейти на энергию из возобновляемых источников к 2025 году и на 90 % — к 2030-му.

По итогам 2023 года средневзвешенный показатель PUE у IBM составил 1,46, тогда как в 2019-м он составлял 1,55. Компания работает над повышением эффективности охлаждения ЦОД на 20 % к 2025 году по сравнению с базовыми значениями, зафиксированными в 2019 году. Плюс к этому корпорация оптимизирует затраты энергии на освещение и поддержание микроклимата на своих объектах, включая офисные помещения.

Microsoft вынашивает масштабные планы для рынка дата-центров. Согласно закрытым документам, поступившим в распоряжение Business Insider, компания связывает наращивание активности с бумом ИИ-технологий и намерена кратно увеличить ёмкость своих новых ЦОД ещё до конца текущего календарного года.

С июля 2023 года (начала текущего фискального года), Microsoft ввела в эксплуатацию новые ЦОД на 500 МВт. Судя по попавшим в руки журналистов документам команды Microsoft Cloud Operations and Innovation, в I половине текущего фискального года общая ёмкость ЦОД Microsoft преодолела отметку 5 ГВт.

Бум на рынке ЦОД подогревается развитием генеративных ИИ-систем, а Microsoft является одним из лидеров новой отрасли благодаря сотрудничеству со стартапом OpenAI и использованием её большой языковой модели (LLM) GPT-4. В целом на тренировку и отладку разных моделей уходит огромное количество электроэнергии и вычислительных ресурсов с использованием тысяч ИИ-ускорителей.

Источник изображения: American Public Power Association/unsplash.com

По мнению экспертов, имеющиеся у Microsoft 5 ГВт полностью освоены — это сопоставимо с мощностями всего Гонконга или Португалии. Тем не менее, компания не намерена останавливаться на достигнутом. Во II половине текущего фискального года (до середины 2024-го календарного) компания намерена добавить вдвое большую ёмкость новых ЦОД (1 ГВт). В I половине 2025 фискального года (до конца 2024-го) — втрое большую (1,5 ГВт). Другими словами, каждый месяц IT-гигант должен добавлять порядка 200 МВт.

Как считает экспертное сообщество, компания или рассчитывает на огромный спрос в будущем или просто хочет «застолбить» доступную энергию, которая иначе может достаться конкурентам. С учётом роста углеродных выбросов и водопотребления, к оператору ЦОД возникает у экспертов ряд вопросов относительно экоустойчивости проектов. В самой Microsoft информацию не комментируют.

Сообщается, что компания закупила во II половине прошлого года «рекордное количество» ускорителей для своих ИИ-проектов, более чем вдвое увеличив установленное количество, хотя точных значений не называется. В этот период число использованных ускорителей увеличилось в 39 ЦОД, так что теперь у компании есть ИИ-кластеры в 98 локациях по всему миру.

Источник изображения: Microsoft

В недавнем описании вакансии директора по управлению активами также упоминается, что компания заключила сделки о приобретении 20 ГВт возобновляемой энергии. На реализацию таких проектов иногда уходят годы, поэтому соглашения о покупке энергии (PPA) нередко заключаются на 10 лет. Например, на период до 2032 года Microsoft намерена закупить посредством PPA 9,5 ГВт у солнечных электростанций Qcells — приблизительно по 1,5 ГВт ежегодно. Заодно компания развивает направление малых модульных реакторов (SMR) и подписала соглашение с Helion Energy о закупке электричества с термоядерных реакторов к 2028 году.

Также Microsoft активно инвестирует в захват углерода из атмосферы, в своё время пообещав к 2030 году стать «углеродно-нейтральной», а в последующие годы — «углеродно-отрицательной». Так, компания заплатила ClimeWorks для удаления из атмосферы 11,4 тыс. т углерода, а также Running Tide для устранения 12 тыс. т, Carbon Streaming — 10 тыс. т ежегодно и Heirloom — 300 тыс. т. Rомпания и сама патентует технологии удаления углекислоты из атмосферы, в частности — с помощью «мусорного» тепла ЦОД.

Энергетическая компания Georgia Power (GP) получила добро от властей штата Джорджии на увеличение генерирующих мощностей. По данным Datacenter Dynamics, расширение ожидается как за счёт электростанций на возобновляемой энергии, так и на ископаемом топливе. На такие компромиссы пришлось пойти с учётом растущего спроса на электричество со стороны дата-центров.

Местный регулятор Georgia Public Service Commission (PSC) подавляющим большинством голосов одобрил планы Georgia Power, предусматривающие генерацию ещё 1,4 ГВт. В процессе задействуют три новых генератора на природном газе или нефти, а также солнечные электростанции — несмотря на то, что против выступили местные сторонники «чистой» энергии. Дополнительно получено разрешение на закупку энергии с газовой электростанции во Флориде и 750 МВт у родственной Mississippi Power Co.

Источник изображения: Ivo Lukacovic/unsplash.com

По данным Georgia Power, в последние несколько лет законтрактованный спрос вырос на 6,2 ГВт, из которых 80 % приходится на дата-центры. В прошлом году в Джорджии выросли цены на электричество для бытовых потребителей, поскольку цены на ископаемое топливо были выше, чем ожидалось. По мнению сторонников «зелёной» энергии, хотя пока ископаемое топливо позволяет получать более дешёвую энергию, цены на газ волатильны и со временем снова значительно вырастут.

Помимо генераторов на ископаемом топливе, Georgia Power намерена ввести в эксплуатацию солнечные элементы питания на 500 МВт с энергохранилищами уже к концу 2026 года, а к 2027-му добавить ещё одно хранилище энергии. Стоимость всех энергопроектов составит $3 млрд. Некоторые противники проекта жалуются, что генераторы имеют ресурс для работы в течение почти 50 лет, другими словами — Джорджию надолго привязывают к ископаемому топливу.

В Джорджии насчитывается 74 дата-центра, большинство из которых расположены в районе Атланты. В числе провайдеров — Digital Realty, Centersquare (ранее Cyxtera/Evoque), Flexential, T5 data Centers, CoreSite, Equinix, DataBank, DC Blox, 365 Data Centers, QTS и EdgeConneX. Только в 2024 году Microsoft приобрела в штате 55 га для своих дата-центров, ещё 174 га купила Amazon. Cвой кампус планирует построить и Meta✴. Другие проекты реализуют Strategic Real Estate Partners и DC Blox.

Компания IonQ, специализирующаяся на разработках в области квантовых вычислений, объявила о заключении соглашения о сотрудничестве с Окриджской национальной лабораторией (ORNL) Министерства энергетики США. Речь идёт об исследованиях, нацеленных на модернизацию американской энергосистемы.

Отмечается, что нагрузка на энергетическую инфраструктуру США постоянно растёт, что порождает необходимость её совершенствования. При этом требуются инновационные решения, которые помогут не только в оптимизации энергосети, но и в повышении безопасности и стабильности. Предполагается, что квантовые вычисления будут способствовать устранению существующих проблем.

В рамках сотрудничества ORNL инвестирует в квантовые системы IonQ. Квантовые системы быть значительно производительнее традиционных суперкомпьютеров при решении определённых задач. К ним, в частности, относятся исследования в сфере энергетики. «Модернизация энергосистемы США является приоритетом. Мы уверены, что квантовые технологии в конечном итоге повысят устойчивость, надёжность и безопасность соответствующей инфраструктуры», — говорит IonQ.

Источник изображения: IonQ

Работа IonQ поддерживается проектом GRID-Q, который является частью Инициативы по модернизации энергосистем США (Grid Modernization Initiative), а также проектом ORNL Quantum Computing User Program, предусматривающим предоставление доступа к самым современным квантовым компьютерам для тестирования реальных приложений, таких как управление энергосистемами. Исследования IonQ и ORNL финансируются Министерством энергетики США.

Компания Schneider Electric намерена вложить $140 млн в создание производственных мощностей в США в течение 2024 года. По данным Datacenter Dynamics, новые и модернизированные мощности будут выпускать управляющие и распределительные устройства для дата-центров, критической инфраструктуры и промышленности Соединённых Штатов.

Вендор потратит $85 млн на преобразование и оснащение завода в Маунт Джулиет (Mount Juliet) в Теннесси и модернизацию завода в Смирне (Smyrna) того же штата. Ожидается, что объект в Маунт Джулиет начнёт выпускать и поставлять продукцию к середине 2024 года, а к концу года заработает на полную мощность. Дополнительно компания наймёт 455 рабочих, распределив их по обеим локациям. Куда потратят остальные средства, пока не сообщается.

По словам Schneider Electric, потребность в электрической инфраструктуре для поддержки передовых вычислений и технологического прогресса ещё никогда не была так велика. Дополнительно вложения поддержат исполнение Закона об инвестициях в инфраструктуру и рабочие места (Infrastructure Investment and Jobs Act) и Закона о снижении инфляции (Inflation Reduction Act). Это позволит поднять поставки оборудования местного производства. Также это укрепит позиции Schneider Electric в качестве одного из лидеров в области «зелёной» энергетики.

Фото: Schneider Electric

С 2020 года Schneider Electric уже вложила $440 млн в производство в Соединённых Штатах, в том числе в завод в Пало Альто (Техас), запущенный в 2023 году. Также у компании есть производственные объекты в Лексингтоне (Кентукки), Линкольне (Небраска), а также Механиксбурге и Миддлтауне в Пенсильвании. Это уже не первый европейски бизнес, готовый вкладывать большие средства в развитие производства электрооборудования для ЦОД в Соединённых Штатах. Ещё в конце прошлого года появилась информация о намерении Siemens AG потратить более $500 млн на аналогичные цели.

Энергокомпании США прогнозируют рост спроса на электричество, вызванный взрывным развитием рынков ЦОД и генеративного ИИ. По данным Datacenter Dynamics, многие из поставщиков энергии в стране сегодня пересматривают капитальные затраты с учётом растущего спроса со стороны дата-центров.

Как сообщили аналитики Reuters, девять из десяти энергоснабжающих компаний США связывают рост клиентской базы и спрос на электричество с индустрией дата-центров, тогда как в прошлом году среди них лишь две учитывали вероятный рост ЦОД в своих прогнозах. По словам Newton Investment Management, рост индустрии ожидается более быстрый, чем в предыдущие десятилетия. А рост востребованности энергии вызывает опасение, что генерирующих мощностей попросту не хватит. Более того, по мнению некоторых экспертов, рост производства энергии не успевает за ростом ЦОД вообще.

Источник изображения: Casey Horner/unsplash.com

Так, Southern Co рассчитывает, что ЦОД будут способствовать ежегодному росту продаж энергии на 6 % в 2025–2028 гг., хотя ранее ожидалось, что прирост составит лишь 1–2 %. Филиал Power Business в Джорджии, вероятно, будет расти на беспрецедентные 9 % ежегодно. А в Morgan Stanley предполагают, что использование электроэнергии дата-центрами в глобальном масштабе вырастет втрое, с менее 15 ТВт∙ч в 2023 году до 46 ТВт∙ч в 2024 году.

Наконец, McKinsey предрекает спрос на электроэнергию для IT-оборудования в ЦОД США на уровне 50+ ГВт к 2030 году. В прошлом году она предполагала, что он достигнет только 35 ГВт к концу десятилетия. Общее потребление электричества в США должно значительно вырасти. Во многом не только из-за ЦОД, но и из-за развития электротранспорта. Всего, по оценкам BofA Global Research, к 2030 году спрос вырастет на 15 % до 70 ГВт.

Источник изображения: Lawrence Berkeley National Laboratory

Как считают в Национальной лаборатории Лоуренса Беркли (Lawrence Berkeley National Laboratory), ёмкость новых проектов, желающих подключиться к сетям, выросла с 2000 ГВт в 2022 году до 2600 ГВт в 2023-м. При этом потенциальная мощность новых энергопроектов за последние три года взлетела на 90 %. Из них 80 % приходится на новые типы энергии. Правда, как признают в лаборатории, большинство заявленных проектов так и не были реализованы в 2023 году, успешных инициатив — не более 20 %.

Тем временем регуляторы обеспокоены возможным ростом нагрузки на электросети, увеличением углеродных выбросов и другими вероятными проблемами, связанными с развитием ЦОД. Например, законотворцы в Джорджии проголосовали за отмену налоговых льгот для дата-центров, заявив, что те не создают достаточно рабочих мест для существенного развития экономики, зато возлагают непосильную нагрузку на местные энергокомпании.

Энергетический кризис в Ирландии, во многом связанный с концентрацией большого числа ЦОД в окрестностях Дублина, может привести к тому, что Amazon Web Services (AWS) начнёт рационировать предоставляемые клиентам облачные ресурсы, передаёт The Register. Некоторые пользователи жалуются на то, что им уже начали ограничивать облачные ресурсы в регионе eu-west-1. В частности, речь идёт об GPU-инстансах, необходимых для ИИ-вычислений.

В случае возникновения проблем в AWS Europe предлагают перенести нагрузки в другие европейские регионы, например, в Швецию. AWS подчёркивает, что Ирландия остаётся ядром мировой инфраструктуры компании, поэтому она в любом случае продолжит обслуживание клиентов в этом регионе. Представители национальной энергетической компании EirGrid прямо заявили, что могут время от времени требовать у крупных потребителей ограничить энергопотребление, чтобы избежать проблем во всей сети. Впрочем, обращались ли с такими просьбами к гиперскейлерам, в компании не уточняли.

Уклончивость вполне объяснима, поскольку ЦОД вносят огромный вклад в экономику Ирландии. Сейчас в стране насчитывается более 80 дата-центров, включая объекты крупнейших операторов вроде AWS, Microsoft и Google, заодно создающих и многочисленные рабочие места, платящих налоги и обеспечивающих стране доходы. Ещё полтора десятка объектов находятся на стадии строительства, а около 40 ждут разрешения властей. При этом политика властей уже привела к закрытию некоторых ЦОД.

Источник изображения: Heri Susilo/unsplash.com

Местные СМИ отмечают, что роль ЦОД в ирландской экономике весьма спорная. В 2021–2022 гг. энергопотребление ЦОД выросло почти на треть, достигнув 18 % от всех расходов электричества в стране. Более того, Международное энергетическое агентство (International Energy Agency, IEA) утверждает, что без регулирования доля ЦОД может вырасти до 32 % к 2026 году. По оценкам EirGrid этот показатель будет держаться на уровне «всего» 25,7 %, что тоже очень немало.

Проблема связана не только с AWS и Ирландией. Энергетические ограничения могут коснуться в будущем Европы и других регионов. По данным IDC, уже ходят слухи об энергетических квотах для клиентов Microsoft Azure, способных повлиять на их бизнесы. Операторы ряда ЦОД уже столкнулись с нехваткой энергии, и расширить её поставки в соответствии со спросом будет довольно трудно. По мнению экспертов, это — одна из причин того, что большинство европейских организаций не спешат закрывать собственные ЦОД и переходить в публичные облака, поскольку те не смогут удовлетворить спрос на мощности десятилетиями.

Источник изображения: Ilse Orsel/unsplash.com

В прошлом году сообщалось, что европейским операторам ЦОД всё труднее обеспечить надёжное и экономически целесообразное энергоснабжение, а в прошлом месяце глава британской энергокомпании National Grid предупредил, что в следующие 10 лет потребление электричества ЦОД в стране может вырасти на 500 %. Один из экспертов, пожелавший остаться анонимным, подчеркнул, что Ирландия, Нидерланды и Сингапур уже опустошили свои энергетические резервы.

А в Северной Вирджинии (США) новым дата-центрам, например, попросту не хватает ЛЭП. Операторы идут на отчаянные меры для обеспечения своего бизнеса энергией. Например, AWS недавно купила кампус в Пенсильвании, расположенный вблизи АЭС. Атомными проектами вообще активно интересуются многие операторы дата-центров, включая Microsoft. Пока что в Ирландии и Amazon, и Microsoft вынуждены довольствоваться временными решениями.