Sự phụ thuộc của thế giới vào internet, sự chuyển đổi sang điện toán đám mây và sự xuất hiện của AI đều thúc đẩy nhu cầu về ngày càng nhiều trung tâm dữ liệu. Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA) dự đoán đến năm 2026, các trung tâm dữ liệu sẽ tiêu thụ hơn 800 TWh hàng năm, tăng hơn gấp đôi mức tiêu thụ vào năm 2022. Tristan Rayner xem xét vai trò của thế hệ tái tạo trong việc cung cấp năng lượng cho thế giới kỹ thuật số.
Với nhu cầu năng lượng từ các trung tâm dữ liệu dự kiến sẽ tăng hơn gấp đôi, năng lượng mặt trời và các nguồn năng lượng tái tạo khác sẽ cần thiết để cung cấp năng lượng cho nền kinh tế kỹ thuật số.
Hình ảnh: Núi Sắt
Trung tâm dữ liệu có nhiều kích cỡ. Công viên Thông tin Nội Mông lớn nhất của China Telecom, trải rộng 100 ha và tiêu thụ tới 150 MW mỗi giờ. Bắc Virginia, Hoa Kỳ, có khoảng 300 cơ sở trong một nhóm được gọi là Hẻm Trung tâm Dữ liệu, mỗi cơ sở tiêu thụ năng lượng gấp 10 đến 50 lần năng lượng trên mỗi mét vuông của một văn phòng thương mại thông thường.
Utility Dominion Energy đã buộc phải tạm dừng kết nối lưới đối với các thành viên mới của Hẻm Trung tâm Dữ liệu vào năm 2022 và hiện đang xây dựng các đường truyền mới để đáp ứng nhu cầu.
Hoa Kỳ có hơn 5.000 trung tâm dữ liệu và nhà tư vấn McKinsey & Company dự kiến mức tiêu thụ điện năng của họ sẽ tăng từ mức đỉnh điểm 17 GW/giờ vào năm 2022 lên 35 GW/giờ vào năm 2030.
Mở rộng quy mô
Các trung tâm dữ liệu đang ngày càng có mật độ cao hơn và tiêu tốn nhiều năng lượng hơn nhưng cũng hiệu quả hơn.
Dan Thompson, nhà phân tích nghiên cứu chính của S&P Global Market Intelligence cho biết: “Tất cả các nhà cung cấp đám mây siêu quy mô dường như đang bị mắc kẹt trong một cuộc chạy đua vũ trang nhằm xây dựng nhiều cơ sở hạ tầng nhanh nhất có thể”. “Một số trong số này là các triển khai kiểu tính toán mật độ cao, hiệu suất cao, nhưng phần lớn trong số đó cũng là do các nhà cung cấp đám mây xây dựng trên quy mô lớn. Mật độ tính bằng watt trên mỗi foot vuông đang tăng lên, nhưng tôi nghĩ những gì chúng ta đang thấy hiện nay chỉ là phần nổi của tảng băng chìm.”
Các trung tâm dữ liệu có tỷ lệ hiệu quả sử dụng năng lượng (PUE), tỷ lệ này cho biết lượng năng lượng cần thiết để tính toán so với hoạt động khác, chẳng hạn như làm mát, chiếu sáng và tổn thất điện năng. PUE bằng 1,5 sẽ cho thấy một trung tâm dữ liệu cần thêm 500 kW năng lượng để có được 1 MW cần thiết cho mục đích tính toán.
Thompson của S&P cho biết mật độ năng lượng đã giảm từ mức trung bình 1,58 vào năm 2020 do mật độ năng lượng và hiệu suất làm mát tăng lên. Tuy nhiên, các giá trị thấp nhất liên quan đến một số sự đánh đổi.
Thompson cho biết: “Các trung tâm dữ liệu mà chúng tôi đang xây dựng hiện được thiết kế cho PUE từ 1,3 đến 1,4, vì vậy bạn có thể thấy một số cải tiến ở đó”. “Điều đó nói lên rằng, mặc dù chúng được thiết kế cho các PUE đó, nhưng nhiều yếu tố có thể khiến tòa nhà không bao giờ thực sự nhận ra PUE đó, tùy thuộc vào khí hậu và hoạt động. Chúng tôi đã thấy một số công trình có PUE được thiết kế từ 1,15 đến 1,2, tuy nhiên những cơ sở này yêu cầu tiêu thụ một lượng lớn nước sạch để đạt được những con số đó. Do các vấn đề xung quanh việc tiếp cận nước sạch, các công ty siêu quy mô và các công ty xây dựng trung tâm dữ liệu cho họ có xu hướng xây dựng các trung tâm dữ liệu kém hiệu quả hơn một chút vì sử dụng rất ít hoặc không có nước.”
Điện toán xanh hơn
Các gã khổng lồ công nghệ trên thế giới là những người mua hợp đồng mua bán điện doanh nghiệp (PPA) lớn nhất đối với năng lượng tái tạo. Vào ngày 1 tháng 3 năm 2024, Microsoft và nhà quản lý tài sản Brookfield đã ký một thỏa thuận kỷ lục 10,5 GW để cung cấp năng lượng mặt trời, gió và “các công nghệ sản xuất năng lượng mới hoặc có tác động không chứa carbon” cho Microsoft từ năm 2026 đến năm 2030.
Microsoft cho biết lượng khí thải CO 2 của họ hiện đã tăng 30% so với thời điểm đặt mục tiêu không có khí thải CO2 vào năm 2030 và chủ yếu là do các trung tâm dữ liệu.
“Sự gia tăng lượng phát thải ở phạm vi 3 của chúng tôi [từ bên thứ ba, các công ty chuỗi cung ứng] chủ yếu đến từ việc xây dựng nhiều trung tâm dữ liệu hơn và lượng carbon liên quan có trong vật liệu xây dựng cũng như các thành phần phần cứng như chất bán dẫn, máy chủ và giá đỡ,” Microsoft cho biết, đồng thời cho biết thêm rằng PPA năng lượng tái tạo 10,5 GW nằm trong danh mục năng lượng sạch 19,8 GW.
Simon Maine, giám đốc điều hành về truyền thông, năng lượng tái tạo và chuyển đổi tại Brookfield, nói với tạp chí pv rằng thỏa thuận này lớn gấp 8 lần so với bất kỳ PPA nào trước đây.
Maine cho biết: “Chúng tôi có một doanh nghiệp chuyển đổi và năng lượng tái tạo rất lớn, với hơn 100 tỷ USD tài sản chỉ riêng trong bộ phận đó và hơn 30 năm kinh nghiệm trong lĩnh vực này”. “Chúng tôi dự định mua tài sản hoặc gần đây và có nhiều khả năng hơn là mua các công ty. Các công ty sẽ có đội ngũ quản lý chất lượng cao với đầy đủ năng lực. Chúng tôi dự kiến sẽ lắp đặt khoảng từ 5 GW đến 7 GW mỗi năm [đến năm 2030]. Thỏa thuận với Microsoft có thể chiếm khoảng 30% mức tăng trưởng đó và điều đó không tính đến các thương vụ mua lại tiếp theo.”
Brookfield được cho là đã mua lại phần lớn cổ phần của Leap Green Energy của Ấn Độ với giá 500 triệu USD và cũng được cho là đang chuẩn bị mua lại nhà phát triển năng lượng tái tạo WindLab của Úc, nơi có khoảng 24 GW dự án đang được phát triển hoặc đang xây dựng.
Anas Papazachariou, giám đốc PPA cấp cao tại nhà phát triển năng lượng tái tạo Cero Generation, đã giải thích cách colocation có thể đáp ứng nhu cầu năng lượng của trung tâm dữ liệu.
Ông nói: “Một giải pháp duy nhất trong đó năng lượng mặt trời đáp ứng toàn bộ sự gia tăng từ số lượng và quy mô ngày càng tăng của các trung tâm dữ liệu có lẽ không tối ưu và tôi phải thành thật về điều đó”. “Vì vậy, rất nhiều nhà đầu tư đang tìm cách tạo ra các danh mục đầu tư ảo trong khi năng lượng gió, năng lượng mặt trời và pin kết hợp là một phần trong danh mục đầu tư của họ vì họ thực sự đang tối ưu hóa hồ sơ của mình thông qua cơ sở đó.”
Papazachariou cho biết, việc sử dụng năng lượng mặt trời cộng với việc lưu trữ có nghĩa là các thỏa thuận tiêu thụ năng lượng đắt tiền hơn nhưng lại giảm thiểu rủi ro.
Cụm hiệu quả
Các trung tâm dữ liệu “Hyperscale” được nhóm lại để đạt hiệu quả. Tuy nhiên, khi lo ngại về độ trễ, nhiều trung tâm dữ liệu khác, đặc biệt là những trung tâm phục vụ dịch vụ mạng và internet, được phân bổ gần các trung tâm dân cư hơn. Đây là những sản phẩm nhỏ hơn và có nhiều sự thay đổi về nhu cầu hơn.
Mike Bates, tổng giám đốc của Trung tâm Xuất sắc Năng lượng Intel, cho biết các trung tâm dữ liệu đang sử dụng phần mềm quản lý khối lượng công việc có thể đáp ứng các điều kiện năng lượng theo thời gian thực. Intel đang triển khai phần mềm bên trong các trung tâm dữ liệu để quản lý quy trình làm việc và tải trọng, đồng thời theo dõi lượng khí thải carbon của khối lượng công việc để kiểm tra bởi các công ty tuyên bố quy trình làm việc có hàm lượng carbon thấp hoặc không phát thải ròng.
“Một trong những khách hàng của tôi là nhóm Trung tâm dữ liệu Intel [nội bộ] và chúng tôi nỗ lực triển khai các giải pháp tương tự mà chúng tôi đang đưa ra bên ngoài thị trường, đảm bảo rằng chúng tôi đã củng cố các trung tâm dữ liệu trước tác động của khí hậu đồng thời mở ra những cơ hội mới ,” Bates nói. “Ví dụ: phần mềm của chúng tôi cũng có thể điều chỉnh khối lượng công việc cho những điều kiện nhất định. Nếu tôi có thể đẩy khối lượng công việc bên trong trung tâm dữ liệu đến thời điểm dư thừa năng lượng, thì tôi thực sự có thể được trả tiền để tiêu thụ lượng năng lượng đó ”. Ông nói thêm rằng khả năng phục hồi năng lượng cũng bao gồm sự gián đoạn nguồn cung khi xem xét các tác động của khí hậu.
Ben Levitt – phó giám đốc các giải pháp khí đốt, năng lượng và khí hậu, nhóm nghiên cứu năng lượng và năng lượng tái tạo Bắc Mỹ tại S&P Global Commodity Insights – đã nhấn mạnh lợi ích chi phí của việc vận hành các trung tâm dữ liệu một cách linh hoạt.
Levitt cho biết: “Các trung tâm dữ liệu có hoạt động linh hoạt – nghĩa là có thể bị gián đoạn, đáp ứng về giá – có chi phí cung cấp thấp hơn so với các trung tâm kém linh hoạt hơn”. “Các trung tâm dữ liệu bị gián đoạn thậm chí có thể có được kết nối lưới nhanh hơn. Ngoài ra, và riêng biệt, có thể các công nghệ lớn có thể thúc đẩy đầu tư vào việc phát triển và mở rộng quy mô các công nghệ mới, 'công ty sạch' cần thiết để cung cấp năng lượng sạch suốt ngày đêm cho các trung tâm dữ liệu của họ.”
Levitt cho biết tải mới sẽ dẫn đến đầu tư vào năng lượng tái tạo mới nhưng việc sản xuất nhiên liệu hóa thạch và ngày càng nhiều pin cũng sẽ tăng thêm nhu cầu. Cuối cùng, rất nhiều điều sẽ phụ thuộc vào bộ máy quan liêu và giấy phép của địa phương.
Levitt nói thêm rằng có thể các công ty công nghệ lớn sẽ đóng vai trò trong việc nhân rộng công nghệ sạch mới. Ông nói: “Những nỗ lực này có thể đẩy nhanh sự phát triển của các công nghệ mới hơn có thể định hình lại cơ cấu cung cấp năng lượng với tốc độ nhanh hơn so với những gì được xem xét trước đây”.
Mời đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
