Електрони — новий енергетичний ресурс. Як штучний інтелект трансформує світову енергетичну галузь.
Автором є Андріан Прокіп, фахівець у сфері енергетики Українського інституту майбутнього, що знаходиться в Києві, а також старший науковий співробітник Інституту Кеннана у Вашингтоні.
До середини 2021 року здавалося, що напрями розвитку глобальної енергетики були фактично вже встановлені, і цей курс обіцяли продовжувати протягом багатьох років. Однак незабаром сталися події, які знову поставили енергетичний сектор на перехрестя майбутнього. Важливу роль у цих змінах відіграє також бум штучного інтелекту (ШІ).
У 2019 році Європейський Союз запровадив політику зеленого переходу, метою якої стало зменшення викидів вуглецю в енергетичному секторі та економіці в цілому. Окрім цього, планувалося введення додаткових мит на імпортовані товари, що відповідали б рівню викидів вуглецю, пов'язаних із їхнім виробництвом. Ця ініціатива стала стимулом для багатьох країн, які бажали зберегти торговельні зв’язки з ЄС, насамперед для Китаю. Країна також оголосила про свої наміри досягти декарбонізації до 2060 року і активно розпочала будівництво об'єктів низьковуглецевої енергетики.
Відомі світові енергетичні компанії розпочали формування своїх планів з декарбонізації на горизонти 2030 і 2050 років, які містять, зокрема, наміри перейти від використання нафти та газу, не згадуючи вже про вугілля. Величезні гравці на ринку нафти і газу здійснюють інвестиції в проєкти, пов’язані з сонячною та вітровою енергетикою, активно фінансуючи розвиток технологій уловлювання вуглецю. Водночас вони з оптимізмом розглядають водень як потенційне паливо майбутнього, яке могло б замінити газ у тих секторах, де електрифікація є неможливою, наприклад, у хімічній промисловості.
Я в цілому підтримую думку, що зелений перехід став складовою частиною геополітичної стратегії ЄС, націленої на досягнення світового лідерства. Це вимагало створення нових норм та правил, а також примусу інших країн дотримуватися їх. Проте спочатку потрібно було забезпечити собі провідні позиції в новій системі.
Однак події, що відбулися в наступні роки, кардинально змінили уявлення про майбутнє енергетичного сектору. Насамперед, агресія Росії проти України та спроби енергетичного шантажу щодо Європи. З одного боку, стало очевидно, що існуючих потужностей нової, зеленої енергетики виявилось недостатньо для забезпечення стабільності постачань нафти і газу. У певний момент країнам довелося навіть піти на компроміс і знову почати використовувати вугілля, аби уникнути серйозної енергетичної кризи. У той же час, ставлення до атомної енергетики почало змінюватися на менш критичне, а в деяких випадках навіть на позитивне. Коли війна затягнулася, виникла думка про те, що традиційні енергоносії будуть необхідні для армії на тривалий термін.
Згодом у Сполучених Штатах відбулася зміна влади: Дональд Трамп, з незрозумілих причин, реагував на екологічні ініціативи так само, як іспанський бик на червоне полотно. Внаслідок цього, великим енергетичним компаніям довелося частково призупинити свої програми щодо декарбонізації та розвитку відновлюваних джерел енергії, в той час як нафта і газ продовжували зберігати свої довгострокові перспективи.
Неочікувано виник ще один фактор – вибуховий розвиток систем штучного інтелекту, які споживають величезні обсяги енергії. Ця тенденція, безсумнівно, вплине на глобальну енергетику та призведе до нової боротьби за ресурси.
Ось кілька вражаючих фактів про ситуацію та перспективи споживання енергії. Згідно з інформацією, наданою Міжнародним енергетичним агентством (МЕА), у 2024 році центри обробки даних будуть відповідальні приблизно за 1,5% від загального світового споживання електрики, що становить 415 ТВт·год.
З 2017 року сектор електроспоживання демонструє щорічне зростання на 12%, що вчетверо перевищує загальні темпи зростання попиту на електроенергію. За даними Міжнародного енергетичного агентства (МЕА), до 2030 року споживання в цьому секторі може подвоїтися, що відповідає нинішньому рівню споживання електрики Японією. Додатково, до 2035 року МЕА очікує, що попит зросте втричі в порівнянні з 2024 роком. Одним з основних чинників, що сприяють цьому зростанню, є активний розвиток технологій штучного інтелекту.
Середньостатистичний центр, що підтримує функціонування штучного інтелекту, споживає електроенергію, яка відповідає потребам 100 тисяч домогосподарств. Проте найбільші центри, що зводяться в даний час, вимагатимуть у двадцять разів більше енергії.
Глобальний попит на електричну енергію, зумовлений розвитком хмарних обчислень, виявляє значну територіальну нерівномірність і залежить від рівня технологічного прогресу в окремих країнах. У 2024 році 45% цього споживання припадало на Сполучені Штати, 25% на Китай, а 15% на Європейський Союз. Природно, швидке зростання попиту в межах окремих країн або їх регіонів може призвести до проблем з енергетичними системами: це може стати причиною як дефіциту виробництва електроенергії, так і недостатності інфраструктури мереж, яка не була спланована для такого значного збільшення споживання.
Один показовий приклад -- центр Кремнієвої долини, містечко Санта-Клара у Каліфорнії, де кількість діючих і запроєктованих до будівництва дата-центрів уже сягнула 57. Двоє найбільших девелоперів центрів обробки даних роками не можуть реалізувати свої проєкти через відсутність вільних потужностей на приєднання до мережі. За одним проєктом заявку на будівництво було подано ще 2019 року, але досі без жодного результату. Подібна ситуація і з проєктом іншої компанії, яка не може отримати підключення на 48 МВт. А тим часом місцевий оператор мережі похапцем намагається модернізувати мережі.
Застаріла енергетична інфраструктура не готова до буму енергоємної галузі хмарних обчислень і ШІ.
Отже, амбіції зберегти або досягнути лідерства в галузі штучного інтелекту будуть тісно пов'язані з необхідністю вирішення проблеми нестачі енергії та вузьких місць у енергетичних системах. Технологічні компанії активно шукають нові джерела електрики. Це стосується не лише конкуренції між підприємствами в межах однієї країни, а й глобальної боротьби між державами, такими як США та Китай.
Бум технологій штучного інтелекту став каталізатором для відновлення діяльності відомої АЕС Три Майл Айленд, яка була закрита у 2019 році. "Майкрософт" підписала угоду на закупівлю її електричної енергії на наступні 20 років для забезпечення своїх центрів. Декілька тижнів тому "Гугл" оголосила про досягнення домовленості щодо повторного запуску АЕС в Айові, яка не працювала протягом останніх п’яти років, з такою ж метою. Аналогічні зусилля були спрямовані на відновлення роботи зупиненої АЕС у Мічигані.
Зростання потреби в електричній енергії в Сполучених Штатах призвело до збільшення попиту на природний газ та газові турбіни для спорудження нових електростанцій. Проте цього виявилося недостатньо, що, у свою чергу, призвело до зростання інтересу до вугільної генерації. Нещодавно міністр енергетики США оголосив, що закриття вугільних електростанцій буде відкладено, щоб підтримати розвиток буму штучного інтелекту.
Отже, технологічні гіганти намагаються витягнути все, що припадає пилом, аби не зупинятися у гонитві та конкуренції ШІ. Це, звісно ж, хаотичні рухи, схожі на спроби втриматися на старих милицях, і довго так тривати не може, адже потрібні нові потужності та рішення в енергетиці. У довгостроковому вимірі бум штучного інтелекту матиме серйозний вплив на енергетику. Між собою конкуруватимуть компанії, як технологічні гіганти, так і енергетичні, технології виробництва енергії та безпосередньо країни.
Нещодавно уряд Сполучених Штатів підписав угоду з компанією Westinghouse на створення великих ядерних реакторів, загальна вартість яких складе 80 мільярдів доларів. Додаткова енергія буде використана, зокрема, для живлення дата-центрів. У цьому ж напрямку орієнтуються й найбільші технологічні компанії США: Amazon, Microsoft і Google планують інвестувати в малі модульні реактори.
Проте впровадження проєктів у сфері атомної енергетики є тривалою справою, а енергія необхідна тут і зараз. Враховуючи перспективи збільшення видобутку та швидкість впровадження рішень, США мають значний потенціал у газовій енергетиці. Фахівці вважають, що штучний інтелект може призвести до зростання попиту на газ у країні на 20-40%. Однак варто зазначити, що зростання видобутку газу в США не може тривати безкінечно — очікується, що його пік припаде на 2032 рік.
Замість цього, прогрес у сфері відновлювальної енергетики та технологій накопичення енергії дозволить швидше задовольнити існуючий попит. Тож не дивно, що американські технологічні компанії, які займаються штучним інтелектом, також вкладають ресурси в розвиток вітрової, сонячної та геотермальної енергетики разом із системами зберігання енергії.
Міністерство енергетики США прогнозує, що в найближчі п'ять років країні буде потрібно понад 100 ГВт нових електрогенеруючих потужностей, не враховуючи відновлювальні джерела енергії. Водночас OpenAI, одна з провідних компаній у галузі штучного інтелекту та творець ChatGPT, наполягає на тому, що США мають щорічно збільшувати свої генеруючі потужності на 100 ГВт. Це вражаючий показник, особливо в порівнянні з Україною, де максимальне споживання електроенергії до початку повномасштабного вторгнення становило трохи менше 25 ГВт. В OpenAI вважають, що "електрони – це нова нафта".
Багато американців вважають, що змагання за перевагу у сфері штучного інтелекту стане важливою складовою суперництва між США та Китаєм за глобальне лідерство. Ключовим фактором у цій конкуренції, безумовно, буде доступ до електричної енергії.
Це, безсумнівно, є серйозним викликом для Сполучених Штатів, враховуючи швидкість, з якою Китай розвиває нові енергетичні потужності. У 2024 році Китай збільшив свою енергетичну інфраструктуру на понад 425 ГВт, зокрема, 277 ГВт з сонячних джерел, 80 ГВт вітрової енергії та 61 ГВт атомних станцій. За останні кілька років Китай став лідером у інвестиціях у відновлювальні джерела енергії та атомну енергетику. Проте країна не зупинила будівництво вугільних електростанцій, можливо, на випадок непередбачених обставин.
Можливо, очікуваний бум попиту на енергію з боку ШІ і був серед причин, які надихнули президента Трампа поставити хрест на зеленому порядку денному та докладати зусиль для розвитку традиційної енергетики. Зрештою, у своєму указі щодо розвитку ШІ Трамп наказав послабити регулювання для постачання енергії центрам обробки даних, що, зокрема, передбачало спрощення екологічних стандартів.
На сьогоднішній день можна стверджувати, що штучний інтелект може стати потужним катализатором для прогресу у сфері енергетики та нових технологій. Можливо, ми станемо свідками виникнення нової міжнародної гонки, подібної до тієї, що мала місце під час розвитку космічних програм. Технології виробництва електроенергії знову опиняться в центрі уваги, з акцентом на швидкість впровадження та економічність кінцевого продукту.
Безумовно, обставини можуть суттєво змінитися, якщо раптом з'являться моделі штучного інтелекту, що споживають менше енергії. Проте на даний момент це здається малоймовірним, особливо враховуючи прогнозований сплеск впровадження цих технологій у різних аспектах нашого життя.
Хоча наразі важко передбачити, які країни та енергетичні технології досягнуть успіху, очевидно, що національні енергетичні політики відіграватимуть важливу роль у цій боротьбі. Навіть для тих, хто відстає в цій сфері, ситуація може змінитися, адже лідери ринку можуть виходити на іноземні ринки, щоб розвивати дата-центри та придбати енергетичні компанії. Таким чином, ця ситуація може перетворитися на масштабну геополітичну гру. Хто знає, можливо, в майбутньому Україна зможе отримати свою частку цього пирога, оскільки має значний потенціал.
