Během uplynulého desetiletí zůstala energetická spotřeba datových center relativně stabilní díky zvýšení účinnosti a technologickým inovacím. To se však změnilo s nástupem umělé inteligence. Podle Mezinárodní energetické agentury (IEA) se globální spotřeba elektřiny datovými centry do roku 2030 více než zdvojnásobí, přičemž významnou roli v tom bude hrát umělá inteligence. Například jeden dotaz v ChatGPT spotřebuje téměř 10krát více energie než vyhledávání na Googlu.
Goldman Sachs předpokládá, že celosvětová spotřeba energie datových center dosáhne na začátku roku 2025 55 GW a do roku 2027 vzroste na 84 GW, což představuje nárůst o více než 50 % za pouhé dva roky. Do roku 2030 by kapacita mohla dosáhnout 122 GW. Roste také hustota výkonu, přičemž se předpokládá, že spotřeba na čtvereční stopu vzroste z 162 kW na 176 kW do roku 2027. Významnou část tohoto nárůstu tvoří hardware určený pro AI.
Dokáže výroba energie držet krok?
Rostoucí spotřeba energie v datových centrech naráží na stárnoucí a neefektivní infrastrukturu. Podle North American Electric Reliability Corporation čelí v USA téměř polovina států v příštím desetiletí zvýšenému riziku výpadků elektřiny. Důvodem je vyřazování elektráren z provozu, zpoždění při výstavbě nových elektráren a rostoucí poptávka.
Celosvětově je situace podobná. Odhaduje se, že více než polovina současných elektráren ve Velké Británii a EU bude do roku 2040 uzavřena, i když se předpokládá, že poptávka po elektřině mezi lety 2022 a 2050 vzroste téměř o 80 %. Důvodem je snaha omezit závislost na fosilních palivech, jako je uhlí.
Je jaderná energie řešením?
Vzhledem k této hrozící mezeře se jaderná energie stává klíčovým hráčem v budoucí energetické skladbě – jak pro uspokojení poptávky, tak pro podporu snah o dekarbonizaci. IEA očekává, že podíl jaderné energie na výrobě elektřiny se do roku 2050 téměř zdvojnásobí.
IEA uvádí, že v současné době je po celém světě ve výstavbě 63 jaderných reaktorů s celkovou kapacitou více než 70 GW. Většina této činnosti se však odehrává v Rusku a Číně. Naproti tomu země G7 zaznamenaly pokles investic a pokračující vyřazování stárnoucích zařízení z provozu.
SMR: jaderná energie vhodná pro datová centra
Slibným vývojem jsou malé modulární reaktory (SMR) – kompaktní jaderné štěpné reaktory, které produkují až 300 MW, s mikroreaktory o výkonu pouhých 10 MW. SMR jsou navrženy tak, aby byly prefabrikované, snáze nasaditelné a rychleji zprovozněné než tradiční elektrárny.
SMR by mohly být umístěny společně s datovými centry, aby poskytovaly vyhrazenou elektřinu bez emisí uhlíku. Zatímco výstavba konvenčních jaderných elektráren trvá 8–10 let, SMR by mohly být nasazeny za pouhé 2–3 roky. To je stále pomalejší než výstavba datových center, ale je to krok správným směrem.
Jaká je výzva? SMR zůstávají z velké části neprověřené v měřítku, s velmi malým počtem projektů v komerčním provozu – i když se to může v příštích desetiletích rychle změnit s tím, jak se poptávka zintenzivní.
Potřeba okamžitého zvýšení efektivity
Jaderná energie může sice pomoci vyřešit dlouhodobé problémy s kapacitou, ale datová centra potřebují také okamžitá řešení, která omezí spotřebu energie. To znamená podrobně prozkoumat všechny oblasti spotřeby energie v datovém centru, od sítí přes výpočetní výkon až po ukládání dat a všechny související požadavky na chlazení a napájení. Pouze využitím nejúčinnějších energetických řešení v celém datovém centru mohou podniky doufat, že zmírní dopad umělé inteligence a nedostatku energie.
Jednou z částí řešení by mohlo být postupné nahrazování neefektivních starších pevných disků (HDD) úložišti dat typu all-flash. Flash je výrazně energeticky účinnější než HDD, které stále tvoří velkou část dnešních úložišť datových center. Na rozdíl od HDD nemá flash úložiště žádné pohyblivé části, a proto spotřebovává 5–10krát méně energie.
Zatímco jakékoli flashové úložiště je efektivnější než HDD, pokročilé flashové úložné systémy mohou nabídnout ještě větší výhody. Komoditní SSD, často omezené na přibližně 20–30 TB na disk, mohou snížit spotřebu energie jen do určité míry. Někteří dodavatelé úložišť nyní nabízejí flash moduly s vysokou hustotou, které jsou navrženy pro činnost v rámci integrovaných systémů. Tyto moduly minimalizují počet obsažených komponent, jako je RAM, a spoléhají se na optimalizaci na úrovni systému. Výsledek? Až 5x vyšší energetická účinnost než standardní SSD, o 85 % nižší emise uhlíku a 3–6x vyšší spolehlivost ve srovnání s SSD i HDD.
Závěrečné úvahy
S rostoucími nároky na výpočetní výkon umělé inteligence a prudkým nárůstem energetické spotřeby datových center neexistuje žádné zázračné řešení – bude zapotřebí více strategií. Jaderná energie, zejména malé modulární reaktory (SMR), by mohla v dlouhodobém horizontu pomoci překlenout nedostatek dodávek. V blízké budoucnosti nabízejí jasnou a okamžitou cestu k vyšší efektivitě účinnější technologie datových center, jako jsou například úložiště typu all-flash.
Autorem článku je Patrick Smith, Field CTO EMEA, ve společnosti Pure Storage.
