IEA подчеркивает возможности и проблемы ИИ в глобальном энергетическом секторе

Международное энергетическое агентство (IEA) углубилось в изучение динамичного взаимодействия между AI и мировой энергетикой, подчеркивая как возможности, так и вызовы, которые приносит эта технология. Жажда AI к энергии ощутима, особенно в огромных дата-центрах, где эти сложные модели обучаются и внедряются. Согласно IEA, типичный дата-центр, ориентированный на AI, потребляет столько электроэнергии, сколько 100 000 домохозяйств. И приготовьтесь — крупнейшие дата-центры, строящиеся в настоящее время, как ожидается, будут потреблять в 20 раз больше. Это ошеломляющая реальность, которую трудно игнорировать.

Рост инвестиций в дата-центры

Мировой спрос на дата-центры резко возрос, инвестиции почти удвоились с 2022 года и достигли отметки в полтриллиона долларов в 2024 году. Этот рост вызывает обеспокоенность по поводу нарастающих потребностей в электроэнергии. В 2024 году дата-центры потребляли около 1,5% мировой электроэнергии, что составляет примерно 415 тераватт-часов (TWh). Но не дайте этому проценту ввести вас в заблуждение — их локальное воздействие гораздо более выражено. С 2017 года потребление растет примерно на 12% ежегодно, значительно опережая общий рост спроса на электроэнергию.

Соединенные Штаты лидируют, на их долю приходится 45% этого потребления, за ними следуют Китай с 25% и Европа с 15%. Интересно, что почти половина мощностей дата-центров в США сосредоточена всего в пяти региональных кластерах. В перспективе IEA прогнозирует, что мировое потребление электроэнергии дата-центрами более чем удвоится к 2030 году, достигнув примерно 945 TWh. Для сравнения, это немного больше, чем текущее общее потребление электроэнергии в Японии.

AI является движущей силой этого роста. Ожидается, что в США произойдет наиболее значительный рост, при этом дата-центры могут составить почти половину роста спроса на электроэнергию к 2030 году. К концу десятилетия дата-центры в США, как прогнозируется, будут потреблять больше электроэнергии, чем совокупное потребление энергоемких производственных отраслей, таких как алюминий, сталь, цемент и химическая промышленность.

Базовый сценарий IEA прогнозирует около 1 200 TWh потребления электроэнергии дата-центрами по всему миру к 2035 году. Однако существует широкий диапазон неопределенности, с прогнозами от 700 TWh в сценарии "Противодействие" до 1 700 TWh в сценарии "Взлет", в зависимости от темпов внедрения AI, улучшений эффективности и ограничений энергетического сектора.

Фатих Бирол, исполнительный директор IEA, подчеркнул значимость AI в энергетическом ландшафте: "AI — одна из крупнейших историй в энергетическом мире сегодня, но до сих пор у политиков и рынков не было инструментов, чтобы полностью понять его широкомасштабное воздействие. В Соединенных Штатах дата-центры на пути к тому, чтобы составить почти половину роста спроса на электроэнергию; в Японии — более половины; а в Малайзии — до одной пятой."

Удовлетворение мирового спроса на энергию для AI

Для подпитки этого бума AI необходим разнообразный энергетический микс. IEA предполагает, что возобновляемые источники энергии и природный газ будут на передовой, но новые технологии, такие как малые модульные ядерные реакторы (SMR) и передовые геотермальные системы, также сыграют свою роль. Возобновляемые источники, поддерживаемые системами хранения и инфраструктурой сети, как ожидается, удовлетворят половину роста спроса дата-центров по всему миру к 2035 году. Природный газ будет иметь решающее значение, особенно в США, с ожидаемым увеличением на 175 TWh для удовлетворения потребностей дата-центров к 2035 году в базовом сценарии. Ядерная энергия также внесет значительный вклад, особенно в Китае, Японии и США, с первыми SMR, ожидаемыми около 2030 года.

Однако простое наращивание генерации недостаточно. IEA подчеркивает острую необходимость модернизации инфраструктуры, особенно инвестиций в сети. Существующие сети уже находятся под напряжением, что может задержать около 20% запланированных проектов дата-центров по всему миру из-за сложных очередей на подключение и длительных сроков поставки критически важных компонентов, таких как трансформаторы.

Потенциал AI для оптимизации энергетических систем

Помимо своего огромного аппетита к энергии, AI обладает огромным потенциалом для революции в самом энергетическом секторе. IEA выделяет несколько применений:

• Энергоснабжение: Нефтегазовая отрасль, ранний приверженец, использует AI для оптимизации разведки, добычи, обслуживания и безопасности, включая снижение выбросов метана. AI также может улучшить разведку критически важных минералов.
• Электроэнергетика: AI может улучшить прогнозирование для переменных возобновляемых источников, сокращая ограничения. Он улучшает балансировку сети, обнаружение неисправностей (сокращая продолжительность отключений на 30-50%) и может разблокировать значительную пропускную способность передачи через более умное управление — потенциально 175 ГВт без строительства новых линий.
• Конечное использование: В промышленности широкое внедрение AI для оптимизации процессов может привести к экономии энергии, эквивалентной текущему общему энергопотреблению Мексики. Транспортные приложения, такие как управление трафиком и оптимизация маршрутов, могут сэкономить энергию, эквивалентную 120 миллионам автомобилей, хотя эффекты отдачи от автономных транспортных средств требуют мониторинга. Потенциал оптимизации зданий значителен, но сдерживается более медленной цифровизацией.
• Инновации: AI может значительно ускорить открытие и тестирование новых энергетических технологий, таких как передовые химические составы батарей, катализаторы для синтетического топлива и материалы для улавливания углерода. Однако энергетический сектор в настоящее время недостаточно использует AI для инноваций по сравнению с такими областями, как биомедицина.

Сотрудничество — ключ к преодолению вызовов

Несмотря на потенциал, значительные барьеры препятствуют полной интеграции AI в энергетический сектор. К ним относятся проблемы с доступом к данным и их качеством, неадекватная цифровая инфраструктура и навыки (концентрация талантов AI в энергетическом секторе ниже), регуляторные препятствия и вопросы безопасности. Кибербезопасность — это обоюдоострый меч: в то время как AI усиливает возможности защиты, он также предоставляет злоумышленникам сложные инструменты. Кибератаки на коммунальные службы утроились за последние четыре года.

Безопасность цепочек поставок — еще одна критическая проблема, особенно в отношении критически важных минералов, таких как галлий (используемый в передовых чипах), где поставки сильно концентрированы. IEA заключает, что более глубокий диалог и сотрудничество между технологическим сектором, энергетической отраслью и политиками имеют первостепенное значение. Решение проблем интеграции в сеть требует более умного выбора местоположения дата-центров, изучения операционной гибкости и упрощения разрешительных процедур.

Хотя AI предоставляет возможности для значительного сокращения выбросов за счет оптимизации, эти выгоды не гарантированы и могут быть нивелированы эффектами отдачи. "AI — это инструмент, потенциально невероятно мощный, но от нас — наших обществ, правительств и компаний — зависит, как мы его используем," сказал доктор Бирол.

"IEA продолжит предоставлять данные, анализ и форумы для диалога, чтобы помочь политикам и другим заинтересованным сторонам ориентироваться в будущем, поскольку энергетический сектор формирует будущее AI, а AI формирует будущее энергетики."