چیزهای زیادی در دنیای هیپ هوش مصنوعی در حال رخ دادن است، به خصوص زمانی که صحبت از مقیاسپذیری به میان میآید. نکته مهم این است که افزایش تقاضای برق در مراکز داده مبتنی بر هوش مصنوعی فقط یک روند نیست، بلکه یک تغییر لرزه ای است که تفکر ما را در مورد مصرف انرژی تغییر می دهد.
پردازش هوش مصنوعی به انرژی بسیار زیادی نیاز دارد. برای در نظر گرفتن آن، ChatGPT OpenAI به تنهایی حدود 1 گیگاوات ساعت در روز مصرف می کند – برق کافی برای تامین برق 33000 خانه – و این فقط یک مدل هوش مصنوعی است. این فقط یک مورد استفاده به اندازه اتم در مقایسه با تقاضای ایجاد شده توسط مراکز داده است.
تا سال 2028، انتظار میرود مرکز داده اوج بار همزمان داشته باشد از 808 مگاوات در سال 2023 به 4.6 گیگاوات – برای تامین برق 3.8 میلیون خانه کافی است – و پیش بینی می شود که هوش مصنوعی نشان دهنده این امر باشد نزدیک به 20 درصد تقاضای مرکز داده
شبکه تحت فشار بسیار زیادی قرار دارد و برای پاسخگویی به تقاضاهای روزافزون و جلوگیری از خاموشی های احتمالی نیاز به ارتقاء فوری دارد.
مخاطرات زیاد است: مراکز داده امروزی که برای ماموریت حیاتی هستند، برای اطمینان از اینکه عملیات روزمره بدون وقفه است و داده ها به طور مداوم ایمن و در دسترس هستند، به در دسترس بودن نیرو متکی هستند. حتی یک قدرت کوتاه قطع شدن می تواند برای مراکز داده و مشتریان آنها هزاران دلار در هر دقیقه خرابی هزینه داشته باشد.
راه حل های پایدار دیگر اختیاری نیستند. آنها برای برآوردن نیازهای این چشم انداز فناوری به سرعت در حال تحول حیاتی هستند.
هنگام ارائه در مورد مصرف انرژی هوش مصنوعی سام آلتمن، مدیر عامل OpenAI در اجلاس جهانی اقتصاد گفت: “ما بدون پیشرفت به آنجا نخواهیم رسید.” اکنون زمان کار با یکدیگر است تا گزینههای تجدیدپذیر را برای تحویل برق در جایی که نیاز است قابل اجرا کنیم.
قدرت از کجا خواهد آمد؟
با نیاز آشکار به راهحلهای بلندمدت و قابل اعتماد، برنامهریزان انرژی در شرکتهای بزرگ برق اکنون باید در برنامههای قدرت خود تجدیدنظر کنند تا رشد سریع تقاضای برق مبتنی بر هوش مصنوعی از مراکز داده را برآورده کنند.
به عنوان مثال، پیشبینی اوت 2024 از سوی شورای حفاظت و انرژی شمال غرب پروژه هایی که تا سال 2029، مراکز داده می توانند به طور متوسط حدود 4 گیگاوات برق مصرف کنند. این میزان برق سالانه بیشتر از Puget Sound Energy است که به بیش از 1.2 میلیون مشتری مسکونی، تجاری و صنعتی در شمال غربی اقیانوس آرام خدمات رسانی می کند.
این افزایش تقاضا، منطقه را به مرز کمبود برق سوق می دهد و خطر خاموشی های گسترده را به طور قابل توجهی افزایش می دهد.
اگرچه شمال غربی ایالات متحده انرژی خورشیدی و بادی را در ترکیب انرژی خود گنجانده است، این منابع متناوب هستند و به شدت به شرایط آب و هوایی وابسته هستند و نمی توانند نیازهای رو به رشد را برآورده کنند.
NPCC در گزارش خود تأکید کرده است که افزایش ظرفیت انرژی های تجدیدپذیر می تواند کلید کاهش این رشد تقاضا به حدود 3 درصد در سال باشد و به تقریباً برسد. 1.4 گیگاوات متوسط تا سال 2029
ذخیره سازی و تامین پشتیبان نیز همچنان چالش برانگیز است. از لحاظ تاریخی، بسیاری از مراکز داده به عنوان پشتیبان به ژنراتورهای دیزلی متکی بوده اند. با این حال، اتکا به دیزل همراه است محیط زیست و بهداشت عمومی هزینهها، آسیبپذیریهای زنجیره تامین و ریسک کاهش، که منجر به نوسان قیمت میشود.
این چالشها بر نیاز فوری به راهحلهای انرژی قابل اعتمادتر و مقیاسپذیرتر برای جلوگیری از یک بحران بالقوه تأکید میکنند.
چه اتفاقی برای گرید می افتد؟
شبکه را به عنوان شبکه ای از لوله ها تصور کنید که برق را از نیروگاه ها به جایی که نیاز است حمل می کند. هنگامی که مراکز داده به مقادیر زیادی انرژی نیاز دارند، مانند تلاش برای عبور حجم عظیمی از آب از طریق لولههایی است که فقط میتوانند جریان زیادی را تحمل کنند.
این باعث ازدحام می شود، جایی که خطوط انتقال – در حال حاضر با ظرفیت کار می کنند – تقلا برای حمل بار اضافی.
درست همانطور که لوله های آب تحت فشار می ترکند، این خطوط متراکم می توانند بیش از حد گرم شوند و خطر آسیب و قطعی را به همراه داشته باشند. برای جلوگیری از این امر، اپراتورهای شبکه باید مسیر برق را از طریق خطوط کمتر شلوغ عبور دهند، اما این جریان کلی را کند میکند و تحویل کارآمد نیرو را سختتر میکند.
چگونه ذخیره انرژی توزیع شده می تواند کمک کند؟
سیستم های ذخیره انرژی توزیع شده در برآورده کردن تقاضای رو به رشد برق مرکز داده و حفاظت از شبکه بسیار مهم هستند. در حالی که توسعه و ارتقای خطوط انتقال می تواند به کاهش تراکم شبکه کمک کند، این پروژه ها پرهزینه هستند و چندین دهه طول می کشد تا تکمیل شوند.
در مقابل، فناوریهای جدید و تجدیدپذیر مانند سیستمهای ذخیره انرژی فلایویل (FESS) و سیستمهای ذخیره انرژی باتری (BESS) گزینههای فوری و انعطافپذیرتری را ارائه میدهند. سیستمهای توزیعشده FESS و BESS معمولاً میتوانند در عرض شش ماه مستقر شوند و به راحتی میتوانند با افزودن واحدهای ذخیرهسازی بیشتر، تقاضای فزاینده را برآورده کنند.
FESS مانند یک چرخ چرخان با سرعت بالا عمل می کند که می تواند انرژی اضافی را در میلی ثانیه ذخیره کند و در صورت نوسان تقاضا، آن را به شبکه بازگرداند. این واکنش سریع به صاف کردن جریان الکتریسیته کمک می کند، دقیقاً مانند یک مخزن آب، آب اضافی را در طول یک طوفان شدید باران ذخیره می کند تا بعداً در زمانی که بیشتر مورد نیاز است، آن را آزاد کند.
از سوی دیگر، BESS به عنوان یک باتری قابل شارژ غولپیکر عمل میکند و انرژی را در دورههای کم تقاضا ذخیره میکند و زمانی که شبکه تحت فشار است، آن را آزاد میکند. این جریان برق را متعادل میکند و از تراکم جلوگیری میکند، مشابه اینکه یک مخزن آب را برای کنترل جریان در رودخانه نگه میدارد و رها میکند.
شرکتهایی مانند مایکروسافت کارآمدی این سیستمها را ثابت میکنند: رهبر فناوری در حال اجرای آزمایشی BESS در مقیاس بزرگ در خود است. مرکز داده سوئد جایگزینی دیزل ژنراتورها – گامی بزرگ به سوی هدف آن برای کربن منفی شدن تا سال 2030. به گفته سازنده، BESS 16 مگاوات ساعت را فراهم می کند ذخیره سازی، معادل 80 دقیقه انرژی پشتیبان است و می تواند حداکثر توان 24 مگاوات را فراهم کند.
FESS و BESS همچنین میتوانند با هم کار کنند و مانند مخازن ذخیرهسازی بزرگ برق عمل کنند تا چالشهای تراکم و پایداری شبکه را برطرف کنند و چالشهای انرژی ناشی از مراکز داده را کاهش دهند. FESS پاسخی سریع ارائه میکند و فوراً جهشهای ناگهانی تقاضای انرژی را جذب میکند، در حالی که BESS با گرفتن انرژی اضافی در زمان تقاضای کم و رها کردن آن در زمانی که شبکه تحت فشار است، مانند در زمان اوج عملیات مرکز داده، ذخیرهسازی طولانیمدت را فراهم میکند.
با استفاده از این سیستمها، میتوانیم از زیرساختهای موجود استفاده بهینهتری کنیم و نیاز به ارتقای پرهزینه و زمانبر خطوط انتقال را کاهش دهیم.
این همکاری نه تنها پشتیبان قابل اعتماد و انعطاف پذیری را برای شبکه تضمین می کند، بلکه پایداری را با ذخیره و مدیریت انرژی های تجدیدپذیر افزایش می دهد و وابستگی به سوخت های فسیلی را کاهش می دهد.
FESS و BESS با هم به عنوان اجزای حیاتی یک شبکه برق هوشمندتر و انعطافپذیرتر عمل میکنند و به جریان روان و کارآمد برق کمک میکنند و از تقاضای فزاینده انرژی مراکز داده مدرن حمایت میکنند.
نقش هوش مصنوعی در مدیریت انرژی
هوش مصنوعی نقش دوگانه ای را به عنوان مصرف کننده اصلی انرژی و به عنوان یک عامل اصلی تمرکززدایی و بهینه سازی شبکه ایفا می کند. حتی با سیستم های BESS و FESS، مدیریت انرژی به عنوان یک سیستم کنترل ترافیک حیاتی برای برق عمل می کند.
به جای اینکه هوش مصنوعی را تهدیدی برای پایداری بدانیم، باید از قابلیت های آن برای افزایش کارایی و قابلیت اطمینان زیرساخت انرژی خود استفاده کنیم. با استفاده از فناوریهای هوش مصنوعی، میتوانیم مصرف انرژی را در زمان واقعی نظارت کنیم، تقاضای آینده را با دقت بیشتری پیشبینی کنیم، و درباره مکان ارسال انرژی تصمیمگیری کنیم، و استراتژیهای مبتنی بر داده را برای بهینهسازی عملکرد شبکه پیادهسازی کنیم.
هوش مصنوعی شبکه های الکتریکی را به روش های مختلفی بهینه می کند. این می تواند به طور مداوم شبکه، به ویژه خطوط آسیب پذیر را نظارت کند و می تواند به طور خودکار توزیع برق را تغییر مسیر دهد تا از قطع برق جلوگیری کند. در صورت آسیب، هوش مصنوعی می تواند به سرعت تاثیر را ارزیابی کند و مدیریت را در بازگرداندن عملیات عادی راهنمایی کند.
علاوه بر این، هوش مصنوعی با تجزیه و تحلیل داده های تاریخی، از جمله الگوهای آب و هوا، فعالیت اقتصادی و روند مصرف انرژی، پیش بینی تقاضا را بهبود می بخشد. این شدت محاسباتی مدلسازی سیستم قدرت را کاهش میدهد و مدیریت عملیات پیچیده شبکه را آسانتر میکند.
هوش مصنوعی همچنین امکان قیمت گذاری بلادرنگ، بهینه سازی عملکرد و اقتصادی منابع انرژی توزیع شده و ذخیره سازی را فراهم می کند و برای جلوگیری از اختلالات، ناهنجاری های سیستم را پیش بینی می کند. با ادغام این راهحلهای مبتنی بر هوش مصنوعی، میتوانیم زیرساخت انرژی پایدارتر، کارآمدتر و قابل اعتمادتری برای آینده بسازیم.
گذار به اقتصاد “انرژی مشترک”.
رشد بی وقفه در مصرف انرژی مبتنی بر هوش مصنوعی نه تنها یک چالش تکنولوژیکی بلکه یک چالش زیست محیطی و اقتصادی است. انتقال رابطه مرکز داده-شبکه به یک “اقتصاد انرژی مشترک” مشترک نه تنها می تواند به شرکت های برقی کمک کند تا رشد سریع هوش مصنوعی را مدیریت کنند، بلکه مقرون به صرفه بودن و قابلیت اطمینان را برای همه کاربران برق افزایش می دهد.
همانطور که در تقاطع نوآوری هوش مصنوعی و مدیریت انرژی قرار داریم، واضح است که راه پیش رو هم چالش برانگیز و هم پر از فرصت است. افزایش تقاضای برق مبتنی بر هوش مصنوعی رویکرد ما به انرژی را تغییر میدهد و ما را وادار میکند تا درباره نحوه تولید، ذخیره و توزیع برق تجدید نظر کنیم.
با پذیرش راهحلهای پایدار مانند FESS و BESS، و استفاده از قدرت هوش مصنوعی برای بهینهسازی عملکرد شبکه، میتوانیم آیندهای را تضمین کنیم که در آن فناوری و انرژی در هماهنگی کار کنند. این فقط در مورد روشن نگه داشتن چراغ ها نیست – بلکه در مورد قدرت بخشیدن به موج بعدی پیشرفت فناوری به طور مسئولانه و کارآمد است.
با هم، میتوانیم در این چشمانداز انرژی جدید حرکت کنیم، چالشها را به فرصتها تبدیل کنیم و آیندهای انعطافپذیرتر و پایدار برای همه بسازیم.
Nate Walkingshaw بنیانگذار و مدیر عامل Torus است، یک شرکت راهحلهای انرژی که باتریهای تجاری پیشرفته و فنآوریهای نوآورانه ذخیره انرژی مانند فلایویلها را برای افزایش پایداری شبکه به ارمغان میآورد. نایت Torus را درست زمانی ساخت که منحنی رشد هوش مصنوعی در حال افزایش بود و اکنون هوش مصنوعی بادهای بزرگی را برای تمرکززدایی شبکه ایجاد می کند. Nate به تغییر نحوه تعامل جهان با انرژی اختصاص دارد.