Nhiều hãng điện lực Mỹ chuẩn bị ứng phó với nhu cầu điện tăng vọt từ các trung tâm dữ liệu dành cho AI

9 trong số 10 công ty điện lực hàng đầu Mỹ cho biết các trung tâm dữ liệu là nguồn tăng trưởng khách hàng chính, khiến nhiều hãng phải điều chỉnh lại kế hoạch chi tiêu vốn và dự báo nhu cầu, theo phân tích của Reuters về báo cáo kết quả kinh doanh từ các công ty trong quý 1/2024.

Ở cùng thời kỳ báo cáo kết quả kinh doanh năm 2023, chỉ có 2 trong số 10 công ty đề cập đến các trung tâm dữ liệu.

Jim Lydotes, người đứng đầu bộ phận thu nhập vốn cổ phần của Newton Investment Management, nói: “Tăng trưởng sẽ đạt tốc độ nhanh hơn so với những thập kỷ trước”.

Cổ phiếu các công ty điện ở Mỹ năm 2023 giảm hơn 10%, mức giảm hàng năm lớn nhất kể từ 2008, khi lạm phát tăng cao đẩy các nhà đầu tư tìm kiếm lợi suất cao hơn.

Từng trải qua thời gian dài nhu cầu trì trệ sau khi áp dụng các biện pháp tiết kiệm năng lượng mới vào đầu thiên niên kỷ, cổ phiếu các công ty này đang tăng khoảng 4% đến nay trong năm 2024.

Theo nghiên cứu của ngân hàng đầu tư Morgan Stanley, mức sử dụng năng lượng từ hàng ngàn kho chứa máy tính khổng lồ tạo nên các trung tâm dữ liệu dự kiến sẽ tăng gấp 3 lần trên toàn cầu, từ dưới 15 terawatt giờ (TWh) vào năm 2023 lên 46 TWh trong năm nay.

Eric Woodell, chuyên gia về vận hành trung tâm dữ liệu, cho biết: “Sự thật của vấn đề là những trung tâm dữ liệu tiêu thụ năng lượng rất nhiều và giờ chúng to lớn như con voi”.

Theo ước tính mới nhất của công ty tư vấn McKinsey, nhu cầu điện dài hạn từ thiết bị CNTT trong các trung tâm dữ liệu Mỹ dự kiến sẽ vượt quá 50 gigawatt vào năm 2030, tăng từ 21 gigawatt vào 2023. Năm ngoái, họ đã dự báo nhu cầu sẽ tăng lên hơn 35 gigawatt vào năm 2030.

Nhu cầu điện tăng vọt từ các trung tâm dữ liệu, cùng với sự gia tăng sản xuất của Mỹ và điện khí hóa các lĩnh vực như giao thông vận tải, đã thể hiện rõ trong đợt báo cáo kết quả kinh doanh gần đây nhất của các công ty điện lực với nhà đầu tư.

Tập đoàn năng lượng Southern Co kỳ vọng các trung tâm dữ liệu sẽ thúc đẩy mức tăng trưởng doanh số điện lên 6% mỗi năm từ 2025 đến 2028, tăng từ mức tăng trưởng dự đoán là 1% đến 2% mỗi năm cho đến năm sau. Doanh thu từ đơn vị kinh doanh Georgia Power của Southern Co dự kiến sẽ tăng vọt lên mức kỷ lục 9% mỗi năm.

NextEra Energy, công ty năng lượng tái tạo lớn nhất thế giới có trụ sở tại bang Florida (Mỹ), cho biết họ có hàng loạt dự án trung tâm dữ liệu sẽ sử dụng hơn 3 gigawatt, gần đủ để cung cấp năng lượng cho tất cả ngôi nhà trong bang Minnesota.

Theo các lãnh đạo American Electric Power - công ty điện có trụ sở tại bang Ohio (Mỹ), nhu cầu khách bán lẻ của họ đã tăng 2,5% vào năm 2023, nhanh hơn nhiều so với dự báo 0,7% trước đó, chủ yếu do sự tăng nhanh việc sử dụng điện của trung tâm dữ liệu.

Khách bán lẻ là khách hàng cá nhân hoặc doanh nghiệp nhỏ mua điện trực tiếp từ công ty để sử dụng trong các hoạt động hàng ngày.

Sự tăng trưởng nhanh chóng gây lo ngại

Sự tăng trưởng nhanh chóng này làm dấy lên lo ngại rằng ngành điện lực Mỹ, vốn nổi tiếng với lợi nhuận chậm và ổn định, sẽ không thể đáp ứng nhanh chóng với sự gia tăng nhu cầu điện do lượng dự án sản xuất và truyền tải điện đang xếp hàng dài để kết nối với lưới điện.

Nhà phân tích Geoff Hebertson của hãng Rystad Energy cho biết: “Những gì chúng tôi đang thấy trên thị trường là các dự án này không được triển khai đủ nhanh để đáp ứng nhu cầu địa phương về trung tâm dữ liệu”.

Sự tăng lên trong nhu cầu tổng thể đã làm tăng thêm vào một hàng chờ đợi toàn quốc của các yêu cầu về các dự án phát điện và lưu trữ năng lượng để kết nối vào lưới điện, vốn đã tăng lên 2.600 gigawatt vào năm 2023 từ 2.000 gigawatt hồi 2022, theo dữ liệu mới nhất từ Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL).

Sự giám sát chặt chẽ của một số nhà làm luật bang, ngày càng lo ngại về việc các trung tâm dữ liệu gây căng thẳng cho lưới điện, tăng lượng khí thải và đôi khi không thúc đẩy nền kinh tế bang, cũng nổi lên như mối đe dọa với nhu cầu điện ở một số khu vực nhất định.

Cơ quan lập pháp bang Georgia hồi tháng trước đã bỏ phiếu đình chỉ một số khoản giảm thuế cho các trung tâm dữ liệu, cho rằng chúng không tạo đủ việc làm để kích thích nền kinh tế của bang.

Raul Martynek, Giám đốc điều hành của DataBank, nói: “Quyết định đó là đáng tiếc nhưng sẽ không đủ để làm giảm đi sức hấp dẫn mà bang này có đối với sự phát triển trung tâm dữ liệu mới”. DataBank là công ty đang phát triển công suất trung tâm dữ liệu 225 megawatt trên 14 thị trường ở Mỹ, gồm cả Atlanta

“Cuộc khủng hoảng năng lượng thực sự tồi tệ vì AI”

Sajjad Moazeni, giáo sư kỹ thuật điện và máy tính tại Đại học Washington (Mỹ), cho biết: “Mức tiêu thụ năng lượng của các thứ như truy vấn ChatGPT có thể tiêu tốn điện gấp 10 đến 100 lần so với truy vấn trên email”.

Theo trang The New Yorker, ChatGPT (chatbot AI đình đám của OpenAI) có thể đang sử dụng hơn nửa triệu kilowatt-giờ (kWh) điện để đáp ứng khoảng 200 triệu truy vấn từ người dùng mỗi ngày. The New Yorker đưa tin một hộ gia đình ở Mỹ trung bình sử dụng khoảng 29 kilowatt-giờ điện mỗi ngày. Theo đó, ChatGPT tiêu thụ lượng điện nhiều gấp 17.000 lần một hộ gia đình ở Mỹ mỗi ngày.

Nếu được tiếp tục được cải tiến và sử dụng nhiều hơn, ChatGPT nói riêng và AI tạo sinh nói chung có thể tiêu thụ nhiều điện hơn đáng kể.

Ví dụ, nếu Google tích hợp công nghệ AI tạo sinh vào mọi tìm kiếm thì sẽ dẫn đến việc tiêu thụ khoảng 29 tỉ kilowatt-giờ điện mỗi năm, theo tính toán của Alex de Vries, nhà khoa học dữ liệu của Ngân hàng Quốc gia Hà Lan, trong một bài báo về năng lượng bền vững đăng trên tạp chí Joule. Theo The New Yorker, đó là lượng điện nhiều hơn các quốc gia như Kenya, Guatemala và Croatia tiêu thụ trong một năm.

Arijit Sengupta, người sáng lập và Giám đốc điều hành của Aible (công ty giải pháp AI dành cho doanh nghiệp), nói: “Chúng tôi có thể chỉ mới đạt được 1% mức độ áp dụng AI trong 2 đến 3 năm tới. Thế giới thực sự đang hướng tới một cuộc khủng hoảng năng lượng thực sự tồi tệ vì AI, trừ khi chúng ta khắc phục được một số thứ”.

Trung tâm dữ liệu là trái tim của quá trình tính toán AI tiên tiến, với hàng ngàn bộ xử lý và máy chủ lõi của ngành điện toán đám mây, phần lớn do Google, Microsoft và Amazon quản lý.

Angelo Zino, Phó chủ tịch và nhà phân tích cổ phiếu cấp cao tại CFRA Research, cho biết: “Khi nhiều người nghĩ về sự thay đổi trong cuộc sống nhờ các mô hình ngôn ngữ lớn thì những trung tâm dữ liệu này sẽ tiêu thụ nhiều năng lượng hơn”.

Các trung tâm dữ liệu ngày càng chuyển từ sử dụng các bộ xử lý trung tâm (CPU) sang GPU tiên tiến hơn. GPU do các công ty như Nvidia, AMD sản xuất và sẽ tiêu tốn nhiều năng lượng hơn.

Patrick Ward, Phó chủ tịch Formula Monks (công ty tư vấn công nghệ AI), nói: “Trong thập kỷ tới, GPU sẽ là cốt lõi của cơ sở hạ tầng AI và nó tiêu thụ lượng điện năng trên mỗi chu kỳ xử lý gấp 10 đến 15 lần so với CPU”.

“Mức tiêu thụ năng lượng sẽ tăng đáng kể trên quy mô toàn cầu, đơn giản là do AI ngốn rất nhiều điện. Thế nhưng, điều thú vị là AI cũng cực kỳ hiệu quả ở những việc mà con người không làm được”, ông cho biết thêm.

Theo nghiên cứu được thực hiện bởi Benjamin C. Lee, giáo sư kỹ thuật điện và khoa học máy tính tại Đại học Pennsylvania và giáo sư David Brooks của Đại học Harvard, mức sử dụng năng lượng của trung tâm dữ liệu ở Mỹ đã tăng trung bình 25% mỗi năm từ 2015 đến 2021. Đó là trước khi AI tạo sinh thu hút sự chú ý và việc sử dụng ChatGPT tăng vọt.

Trong khi đó, dữ liệu của Cơ quan Thông tin Năng lượng Mỹ (EIA) tiết lộ rằng tốc độ tăng trưởng hàng năm về triển khai năng lượng tái tạo là 7% cùng thời kỳ, dù con số đó dự kiến sẽ tăng lên nhờ các sáng kiến như Đạo luật Giảm lạm phát (IRA).

“Đã có khoảng cách khá lớn giữa tốc độ tăng trưởng giữa năng lượng của trung tâm dữ liệu và việc triển khai năng lượng tái tạo… Chúng tôi gọi nó là điện toán đám mây. Chi phí cơ sở hạ tầng rất lớn”, Benjamin C. Lee nói.

Các nhà cung cấp điện toán đám mây lớn như Google Cloud, Microsoft Azure và Amazon Web Services đều đầu tư vào năng lượng tái tạo để phù hợp với mức tiêu thụ điện hàng năm của họ. Các công ty này cũng cam kết về phát thải ròng bằng 0, nghĩa là sẽ loại bỏ lượng khí thải carbon mà họ tạo ra.

Microsoft đã quảng bá trạng thái trung hòa carbon 100% kể từ năm 2012 và nói rằng đến 2030 sẽ trung hoà carbon. Amazon dự kiến sẽ cung cấp 100% năng lượng tái tạo cho các hoạt động của vào năm 2025, như một phần trong mục tiêu đạt được lượng phát thải ròng bằng 0 trong 2040. Google đặt mục tiêu đạt phát thải thải ròng bằng 0 trong tất cả các hoạt động của mình trước năm 2030.

Các nhà phân tích cũng chỉ ra rằng việc giảm chi phí sẽ thúc đẩy lĩnh vực AI hướng tới các giải pháp năng lượng một cách tự nhiên.

“Dù đó là do khí thải, hiệu quả tài chính, áp lực của nhà đầu tư hay bất cứ điều gì khác, chúng tôi thấy rằng các công ty đang quan tâm nhiều đến cách hoạt động hiệu quả hơn. Chúng ta càng làm việc hiệu quả thì chi phí vận hành càng thấp”, Tegan Keele, trưởng nhóm công nghệ và dữ liệu khí hậu Mỹ của KPMG, nhận xét.