Аннотация:
Благодаря быстрому развитию генеративного искусственного интеллекта в Техасе (США) наблюдается бум строительства крупномасштабных центров обработки данных. Однако новый исследовательский отчет предупреждает, что если большое количество центров обработки данных будут полагаться на существующую энергосистему и ископаемое топливо для удовлетворения потребностей в электроэнергии в будущем, результаты, достигнутые в области контроля загрязнения воздуха в Техасе за последние два десятилетия, могут быть значительно нивелированы, а некоторые уровни выбросов загрязняющих веществ могут даже вернуться к уровням начала 21 века.
В этом отчете, опубликованном Хьюстонским центром перспективных исследований (HARC), основное внимание уделяется анализу возможного воздействия на качество воздуха, вызванного расширением центров обработки данных в Техасе. Исследователи отмечают, что центрам обработки данных необходимо постоянно обеспечивать питанием большое количество серверов, а также использовать системы охлаждения, чтобы предотвратить перегрев высокопроизводительного вычислительного оборудования. Поскольку требования к энергопотреблению и охлаждению чипов искусственного интеллекта продолжают расти, требования к электропитанию центров обработки данных также быстро растут.
Суть вопроса не только в том, сколько электроэнергии необходимо, но и в том, как эта электроэнергия будет производиться. Если бы все запланированные проекты центров обработки данных были подключены к энергосистеме Техаса, как ожидалось, и питались бы от прогнозируемой будущей структуры энергопотребления, связанные с этим выбросы загрязняющих веществ могли бы значительно увеличиться. Исследование пришло к выводу, что при таком сценарии десятилетия улучшения качества воздуха в Техасе могут быть сведены на нет всего за пять лет.
В отчете прогнозируется, что в случае развития описанного выше сценария загрязнение мелкими твердыми частицами, производимое энергетическим сектором Техаса, широко известное как сажа, может увеличиться более чем в три раза по сравнению с нынешним уровнем, достигнув самого высокого уровня с 2006 года. Выбросы образующих смог оксидов азота могут вырасти на 136%, приблизившись к уровню 2004 года. При этом выбросы углекислого газа, связанные с потеплением климата, могут увеличиться на 90% по сравнению с 2025 годом.
Однако эти цифры не означают, что загрязнение обязательно вырастет на такую же величину. Исследовательская группа смоделировала будущие выбросы на основе трех различных прогнозов энергопотребления центров обработки данных. Некоторые предложенные проекты все еще находятся на стадии планирования и в конечном итоге могут быть не реализованы; Разработчики центров обработки данных также могут снизить свою зависимость от ископаемого топлива за счет строительства объектов солнечной и ветровой энергетики. Таким образом, окончательное воздействие на окружающую среду по-прежнему зависит от фактического масштаба строительства проекта, источника энергии и соответствующих политических мер.
В отчете особо отмечается, что способ питания центров обработки данных может существенно повлиять на уровень загрязнения. Если используется электроэнергия из сети и на месте строятся объекты возобновляемой энергетики, выбросы оксидов азота могут быть сокращены примерно на 90% по сравнению с решением, которое полностью основано на выработке энергии путем сжигания. Напротив, если застройщики решат разместить двигатели, работающие на природном газе, или газовые турбины непосредственно в парке, чтобы избежать времени ожидания подключения к сети, выбросы загрязняющих веществ могут еще больше увеличиться.
В настоящее время Техас стал одним из крупнейших рынков центров обработки данных в США. Что касается мощности дата-центров, то общая существующая и строящаяся мощность в штате составляет около 26 ГВт. Кроме того, в Техасе запланировано большое количество энергетических проектов на местах. Предыдущие отчеты, опубликованные институтами исследования рынка, показывают, что мощность центров обработки данных, которые предлагается построить в Техасе с использованием выработки электроэнергии на месте, намного выше, чем в других штатах.
Причина, по которой разработчики центров обработки данных все чаще рассматривают возможность производства собственной электроэнергии, тесно связана с длительным временем ожидания подключения к сети. Крупным центрам обработки данных требуется стабильное и непрерывное электроснабжение, но новые подключения к сетям часто включают в себя строительство энергетических объектов, оценку пропускной способности и процессы утверждения, а время ожидания может составлять несколько лет. Для компаний, желающих как можно скорее ввести в эксплуатацию строительство собственных объектов электрогенерации, стало возможностью сократить цикл строительства объекта.
Однако производство электроэнергии на месте не обязательно более экологично. Исследователи отметили, что для того, чтобы получить электроэнергию как можно быстрее, некоторые девелоперы склонны использовать двигатели на природном газе или газовые турбины, которые можно построить быстрее, вместо того, чтобы ждать расширения сети или инвестировать в поддержку объектов возобновляемой энергетики. Хотя этот вариант может ускорить работу центра обработки данных, он может привести к увеличению выбросов загрязняющих веществ.
Карлос Гамарра, вице-президент по энергетике, качеству воздуха и информационным технологиям в HARC, сказал, что настоящая проблема, с которой сталкиваются разработчики центров обработки данных, заключается в том, что ожидание подключения к сети может занять от трех до пяти лет, а компании обычно не желают ждать так долго, поэтому они рассматривают возможность строительства систем генерации электроэнергии на месте. Но в условиях нехватки времени разработчики не всегда выбирают менее загрязняющие варианты.
Исследование также показало, что быстрое развитие индустрии центров обработки данных само по себе может привести к увеличению выбросов даже при использовании относительно чистых источников питания. В докладе прогнозируется, что при более чистом сценарии, в котором преобладает электроэнергия из сети и в сочетании с ветровой и солнечной энергией на месте, выбросы оксидов азота в штате Техас все еще могут увеличиться на 35% к 2031 году. Если новый центр обработки данных будет использовать в основном природный газ для выработки электроэнергии, увеличение выбросов оксидов азота может составить около 400%.
Окислы азота являются важными предшественниками загрязнителей, которые образуют приземный озон и фотохимический смог. Длительное воздействие может повредить дыхательную систему человека и увеличить риск хронических респираторных заболеваний. Мелкие твердые частицы могут проникать глубоко в легкие, а некоторые частицы могут даже попадать в кровообращение и вызывать приступы астмы, сердечно-сосудистые проблемы и другие риски для здоровья.
Сам Техас уже сталкивается с определенными проблемами качества воздуха. Крупным городам, таким как Хьюстон, Даллас-Форт-Уэрт, Сан-Антонио и Остин, часто приходится сталкиваться с проблемами, связанными с федеральными стандартами загрязнения воздуха. Выбросы от дорожного движения, высокие летние температуры и промышленная деятельность — все это вносит значительный вклад в проблемы качества местного воздуха. Если новые центры обработки данных еще больше увеличат выбросы при производстве электроэнергии, соответствующие регионы могут столкнуться с еще большим давлением на экологическое управление.
Исследователи полагают, что способность Техаса сократить количество основных загрязнителей воздуха за последние два десятилетия тесно связана с изменениями в структуре энергетики, развитием ветровой и солнечной энергетики, выводом из эксплуатации угольных электростанций и реализацией мер по контролю загрязнения в промышленности, транспорте и энергетике. Теперь новые требования к мощности, предъявляемые центрами обработки данных, могут создать новые проблемы для этих достижений.
Генеральный директор HARC Джон Холл заявил, что в течение последних нескольких десятилетий департаменты транспорта, правительства штатов и другие заинтересованные стороны продолжали усердно работать над сокращением выбросов загрязняющих веществ, но нынешний бум строительства центров обработки данных может поставить эти достижения под угрозу. Он предупредил, что если тенденции не контролировать, будущим поколениям, возможно, придется дышать загрязненным воздухом, чем нынешнему поколению.
Что касается снижения рисков, исследователи рекомендуют относиться к дата-центрам как к промышленным объектам со значительным энергетическим и экологическим воздействием и требовать от них соблюдения соответствующих стандартов по выработке электроэнергии и промышленным выбросам. Разработчики должны выбирать чистую энергию, где это возможно, соблюдать существующие требования по контролю загрязнения и публично раскрывать энергопотребление центров обработки данных, источники электропитания и выбросы загрязняющих веществ, чтобы дать возможность местным сообществам оценить потенциальное воздействие до того, как проекты будут одобрены или построены.
В то же время при планировании электроснабжения необходимо уделять больше внимания долгосрочным потребностям, вызванным расширением центров обработки данных. Хотя использование исключительно природного газа для производства электроэнергии может быстрее удовлетворить непосредственные потребности некоторых проектов в электроэнергии, если большое количество проектов примут один и тот же подход, совокупные выбросы могут иметь значительное влияние. Расширяя поставки возобновляемой энергии, улучшая возможности доступа к сети и осуществляя эффективный надзор за электрогенерирующими объектами, можно будет снизить риски загрязнения воздуха, одновременно удовлетворяя потребности развития индустрии искусственного интеллекта.
В этом отчете не утверждается, что качество воздуха в Техасе неизбежно снизится до уровня начала 2000-х годов, но показаны возможные будущие результаты при различных сценариях энергоснабжения. Исследователи подчеркнули, что окончательное направление все еще зависит от того, будет ли проект дата-центра реализован на самом деле и как сделают выбор девелоперы, энергетические компании и правительства.
Поскольку спрос на вычислительную мощность искусственного интеллекта продолжает расти, центры обработки данных больше не являются просто серверными объектами в интернет-индустрии, а становятся важным фактором, влияющим на энергетические системы, промышленные выбросы и местную окружающую среду. Как контролировать загрязнение при создании инфраструктуры искусственного интеллекта, станет долгосрочной проблемой, с которой придется столкнуться Техасу и другим регионам с быстрым расширением центров обработки данных.
Комментарии