Moc i chłodzenie w centrach danych: przeciążenie sieci, testy kosmiczne i kara 1,1 mln dolarów

Departament Energii USA poinformował w tym tygodniu, że przeznaczy 5 250 000 000 dolarów na ulepszenia sieci energetycznej. Kwota ta składa się z 1 900 000 000 dolarów z funduszy federalnych i 3 350 000 000 dolarów w ramach współfinansowania, jak podaje The Register.

Pieniądze trafią do 31 projektów w 26 stanach i mają zapewnić co najmniej 23 gigawaty dodatkowej mocy. Z tej sumy 1 900 000 000 dolarów stanowi udział federalny ogłoszony przez departament. Program nie przewiduje budowy nowych źródeł wytwórczych. Większość prac obejmuje modernizację lub przebudowę ponad 1 500 mil linii przesyłowych oraz wdrożenie czujników, urządzeń do sterowania przepływem mocy i narzędzi analitycznych na 21 000 milach infrastruktury sieciowej. Departament Energii twierdzi, że poprawi to niezawodność i obniży koszty energii dla około 100 000 000 Amerykanów. Sekretarz Energii USA Chris Wright stwierdził, że inwestycje „pozwolą wydobyć więcej z istniejącej infrastruktury, przesyłać więcej energii w sieci i pomóc dostarczać przystępną, niezawodną i bezpieczną energię, która będzie napędzać amerykański dobrobyt przez kolejne dekady”.

To sformułowanie ma znaczenie. Ograniczeniem nie jest tylko to, ile energii kraj może wyprodukować. Ważne jest też to, ile prądu mogą przenieść przewody i jak szybko system może zwiększyć moce.

The Register doniósł, że Moody's ostrzegło wcześniej w tym miesiącu, że budowa centrów danych wyprzedza zdolność sieci do dodawania wymaganych mocy. Do 2030 roku szacunki Moody's wskazują, że zużycie energii przez amerykańskie centra danych osiągnie 426 TWh, co jest niemal dwukrotnie więcej niż w 2025 roku. To liczba, o której warto pamiętać przy czytaniu wszelkich ogłoszeń dotyczących modernizacji sieci. W międzyczasie operatorzy kupują energię innymi sposobami. The Register odnotował falę inwestycji w małe modułowe reaktory, wytwórstwo geotermalne i ponowne uruchomienie starzejących się elektrowni jądrowych. Producenci chipów, w tym Nvidia, również promują inteligentniejsze, lepiej połączone centra danych, które mogą zwracać moc do sieci w razie potrzeby.

Chłodzenie to trudniejszy problem

Moc elektryczna przyciąga nagłówki. To jednak ciepło sprawia, że fizyka staje się kłopotliwa. Projekt Suncatcher od Google, mający na celu testowanie obliczeń AI na orbicie, jest najjaśniejszym przykładem.

Ars Technica podało, że pierwszy eksperymentalny satelita Google, nazwany MVP, ma zostać wystrzelony 1 października na pokładzie rakiety Falcon 9 firmy SpaceX w ramach lotu współdzielonego Transporter-18. Satelita ma wielkość lodówki i przenosi cztery autorskie akceleratory AI TPU od Google. Jego panele słoneczne dostarczają około jednego kilowata mocy, co wystarczy mniej więcej na uruchomienie mikrofalówki lub suszarki do włosów. Google nie zbudowało statku kosmicznego od zera. Choć sprzęt AI wewnątrz należy do Google, satelita pochodzi od firmy z branży obrazowania satelitarnego, Planet Labs, jak podaje Ars Technica. Oryginalny plan zakładał start dwóch autorskich satelitów w 2027 roku, ale Google chciało przyspieszyć i zintegrowało swoje chipy z satelitą, który Planet Labs już zbudowało na wczesne testy.

Chłodzenie to powód, dla którego test będzie odbywał się krótkimi seriami. Ars Technica doniosło, że rozwiązanie Google wykorzystuje warstwę plastycznego „materiału interfejsu termicznego”, łączącego chipy z aluminiowymi i miedzianymi rurkami ciepła, które przewodzą ciepło do radiatora, a ten wytraca je w przestrzeń. Mimo to system może działać tylko przez serie trwające około 15 minut, po czym TPU muszą zostać wyłączone, aby radiatory nadążyły.

Tom's Hardware również odnotował limit 15 minut, zaznaczając, że satelita będzie obsługiwał żądania AI przez rok, pozostając na orbicie do sześciu lat, zanim spłonie przy wejściu w atmosferę. Obie redakcje różnią się co do czasu pracy obciążenia AI, więc należy traktować te twierdzenia ostrożnie. Innym problemem jest promieniowanie. Ars Technica zauważyło, że promieniowanie może uszkadzać chipy lub zakłócać obliczenia przez odwracanie bitów, a chipy Google to te same TPU, które firma używa w naziemnych serwerach, a nie specjalnie utwardzone sprzęty. Tom's Hardware podało, że odpowiedzią Google na razie jest okresowe restartowanie chipów. James Manyika, starszy wiceprezes ds. badań w Google, powiedział w The New York Times: „Być może, jeśli mam być całkowicie szczery, nie mamy nic użytecznego do operacji w ciągu najbliższych kilku lat”. Porównał wysiłek do autonomicznych samochodów Google, które firma testowała „jakieś 15 lat, zanim cokolwiek się pojawiło”.

Orbitalne centra danych nie są bliskoterminowym rozwiązaniem ograniczeń mocy i chłodzenia naziemnych. To program badawczy z satelitą czterech chipów i panelami słonecznymi o mocy jednego kilowata. Google wspominało o długoterminowych planach sieci flot ponad 80 satelitów, jak podaje Tom's Hardware, ale szef badań firmy osadza harmonogram w latach, nie w kwartałach.

Przykład 1,1 mln dolarów z New Jersey

Na ziemi strona egzekucyjna staje się głośniejsza. New Jersey nakazało operatorowi jednego z największych planowanych centrów danych na wschodnim wybrzeżu zapłatę kary 1 100 000 dolarów za tajną instalację i eksploatację generatorów gazowych w naruszeniu stanowej Ustawy o Kontroli Zanieczyszczeń Powietrza, podało Ars Technica 24 września. DataOne została ukarana po śledztwie The Guardian i Floodlight News w sierpniu, które udostępniło nagrania z drona termicznego pokazujące, że 45 z 62 generatorów gazowych było w ruchu.

Żaden z generatorów nie posiadał wymaganych pozwoleń dla jednostek o mocy 37 kilowatów lub więcej, mimo że działały z mocą 1 982 kilowatów, co jest ponad 50-krotnie wyższe niż stanowy limit, według Ars Technica. Departament Ochrony Środowiska New Jersey zauważył, że takie generatory emitują dwutlenek węgla, tlenki azotu, tlenek węgla i inne zanieczyszczenia związane z spalaniem, które mogą pogarszać astmę, wywoływać zawały serca i powodować przedwczesne zgony. Komisarz DEP Ed Potosnak nazwał tę akcję „zdecydowanie największą w historii podjętą wobec centrum danych w New Jersey” i stwierdził, że centra danych nie będą „budowane ani eksploatowane bezkarnie w tym stanie”.

Sankcja ma ograniczenia. DataOne otrzymało 45 dni na złożenie wniosków o pozwolenia lub zaprzestanie działalności, ale może nadal eksploatować silniki gazowe podczas ich uzyskiwania. Nichole Gardner z lokalnej organizacji pozarządowej Sustain SJ powiedziała Ars, że „uważamy, że jest to niewystarczające, zarówno pod względem kwoty, jak i egzekucji”. Rzecznik DataOne powiedział w The New York Times, że firma „złoży wnioski o pozwolenia środowiskowe dla tymczasowych generatorów”, stwierdziła, że „nie zgadza się” z karą, i dodała, że obiekt jest „przełączany na ciche ogniwa paliwowe o niskiej emisji”.

Mieszkańcy w pobliżu obiektu w Vineland, który zasilają narzędzia AI Microsoft, w tym Copilot, nie są uspokojeni. Tiffany Leone-Vespa powiedziała NYT: „Co wdychaliśmy od czasu, gdy eksploatowali te generatory bez pozwoleń?” Steve Brown, inny długoletni mieszkaniec, nazwał to „układem, w którym nie prosi się o pozwolenie, tylko później o przebaczenie”. W New Jersey planuje się lub buduje ponad 80 centrów danych, a stan niedawno przyjął ustawę kończącą kredyty podatkowe dla centrów danych, blokując deweloperom dostęp do funduszu, który wcześniej oferował 250 000 000 dolarów zachęt.

Połączenie tych trzech historii ukazuje wyraźny wzorzec. Pieniądze na sieć są realne, ale opóźnione. Eksperyment orbitalny jest realny, ale mały. Kara z New Jersey jest realna, ale, jak wskazują mieszkańcy, mała w stosunku do zaangażowanego kapitału. Żadna z nich nie rozwiązuje kryzysu mocy i chłodzenia, jaki opisują prognozy samej branży.