
نگاهی به چالشهای انرژی پیش روی توسعه مراکز داده ایالات متحده:
مراکز داده هوش مصنوعی در بحبوحه کمبود برق، نیروگاههای خود را میسازند
شرکتهای فناوری که در رقابت هوش مصنوعی هستند، به انرژی نیاز دارند؛ و آن هم به مقدار زیاد انرژی. آنها منتظر نماندهاند تا شبکه برق قدیمی ایالات متحده خود را بهروز کند. بلکه با دور زدنِ شبکه، دستکم به صورت موقتی، شرکتهای فناوری در حال خلقِ «غربِ وحشیِ انرژی» هستند.
در غرب تگزاس، تولید برق با استفاده از گاز طبیعی به عنوان بخشی از پروژه ۵۰۰ میلیارد دلاری «استارگیت» متعلق به «OpenAI» و «Oracle» در حال ساخت است. توربینهای گازی در مراکز داده عظیم «Colossus 1» و «Colossus 2» که شرکت «xAI» متعلق به «ایلان ماسک» در شهر ممفیس ایالت تنسی در حال احداث آنهاست، مورد استفاده قرار گرفتهاند. بیش از دوازده مرکز داده شرکت «Equinix» در سراسر ایالات متحده نیز برای تأمین انرژی خود از سلولهای سوختی استفاده میکنند.
آغاز غرب وحشی انرژی
با شتاب سرسامآور رقابت برای تسلط بر هوش مصنوعی، رونق «تأمین انرژی اختصاصی» یا همان «Bring Your Own Power» به منزله راهحلی فوری برای بنبستِ اتصال به شبکه برق عمل میکند. این روند، بهسان یک «غرب وحشی انرژی»، در حال دگرگون کردن ساختار تأمین انرژی در ایالات متحده است.
بیشتر غولهای فناوری ترجیح میدهند به جای تأمین مستقل انرژی، بتوانند مستقیماً به شبکه برق متصل شوند. اما گرههای زنجیره تأمین و دشواریهای مربوط به دریافت مجوز، همه چیز را پیچیده کرده است. از سوی دیگر، ایالات متحده با سرعت کافی زیرساختهای انتقال برق یا نیروگاههای جدید را برای پاسخگویی به جهش ناگهانی تقاضای برق احداث نمیکند.
بهگفته شرکت مشاوره و فناوری «ICF»، ایالات متحده باید سالانه حدود ۸۰ گیگاوات ظرفیت جدید تولید برق اضافه کند تا بتواند با رشد هوش مصنوعی، رایانش ابری، رمزارزها، تقاضای صنعتی و روندهای برقسازی همگام بماند. در حال حاضر، این کشور کمتر از ۶۵ گیگاوات در حال ساخت دارد. همین شکاف به تنهایی معادل برقی است که برای تأمین انرژی دو «منهتن» در گرمترین روزهای تابستان لازم است.
«کی. آر. سریدهر»، بنیانگذار و مدیرعامل شرکت «Bloom Energy» که سلولهای سوختی را برای شرکتهایی که نیاز فوری به تأمین انرژی در محل دارند فراهم میکند در این باره میگوید: «مراکز داده مدتهاست که انرژی را امری بدیهی فرض کردهاند. شما مرکز داده را میسازید، خب، فقط آن را به برق وصل میکنید.»
اما دیگر چنین چیزی ممکن نیست، زیرا آموزش مدلهای هوش مصنوعی به میزان برق در مقیاس یک شهر نیاز دارد. تنها یک مرکز داده میتواند به اندازه هزار فروشگاه «Walmart» برق مصرف کند، و یک جستوجوی هوش مصنوعی ممکن است ده برابر بیش از یک جستوجوی معمولی در گوگل انرژی مصرف کند.
رشد این بخش نیز بسیار چشمگیر است. طبق گزارش «Synergy Research Group»، ایالات متحده تا پایان سهماهه دوم سال، حدود ۵۲۲ مرکز داده فوقمقیاس در اختیار داشت که تقریباً ۵۵ درصد از ظرفیت جهانی را شامل میشود. انتظار میرود تا سال ۲۰۲۸، حدود ۲۸۰ مرکز دیگر نیز در ایالات متحده به بهرهبرداری برسند.
بهگفته وزارت انرژی ایالات متحده و «آزمایشگاه ملی لارنس برکلی»، مراکز داده پیش از سال ۲۰۲۰ کمتر از ۲ درصد از برق آمریکا را مصرف میکردند، اما تا سال ۲۰۲۸ ممکن است این رقم به حدود ۱۲ درصد برسد. مدیران شرکتهای خدماترسان برق، رشد سرسامآور این تقاضا را با برنامههای برقرسانی به مناطق روستایی یا ظهور سیستمهای تهویه مطبوع مقایسه میکنند؛ هرچند بخش عمده آن تحولات در سالهای پس از جنگ جهانی دوم رخ داد، زمانی که صنعت آمریکا در اوج شکوفایی بود.

Danny Dougherty/THE WALL STREET JOURNAL
«دونالد ترامپ» رئیسجمهور ایالات متحده، در ماه ژانویه وضعیت اضطراری ملی در حوزه انرژی اعلام کرد؛ اقدامی که بخشی از هدف آن جلوگیری از عقب ماندن آمریکا از چین در رقابت هوش مصنوعی بود. او مجموعهای از دستورهای اجرایی مرتبط را صادر کرده است که یکی از آنها با هدف تسریع ساخت مراکز داده و زیرساختهای انرژی موردنیاز تدوین شده است.
بهنظر میرسد ایالات متحده راه درازی برای جبران عقبماندگی پیشِ رو دارد.
بر اساس گزارش «آژانس بینالمللی انرژی»، چین در سال جاری دو برابر ایالات متحده در زمینه نیروگاهها، ذخیرهسازی انرژی و شبکه برق سرمایهگذاری خواهد کرد. همچنین بهگفته اندیشکده «Climate Energy Finance»، چین در سال گذشته حدود ۴۲۹ گیگاوات ظرفیت جدید تولید برق اضافه کرده است، در حالیکه ایالات متحده تنها حدود ۵۰ گیگاوات نیروگاه جدید احداث کرده است.
چین حدود چهار برابر جمعیت ایالات متحده را دارد، اما به دلیل برنامهریزی متمرکز، از بسیاری از موانع موجود در مسیر ساخت زیرساختهایی مانند خطوط انتقال برق تا نیروگاهها اجتناب میکند. بیشتر توسعه دهندگان مراکز داده در ایالات متحده، دسترسی به شبکه برق را به عنوان اصلیترین نگرانی خود عنوان کردهاند.
توسعهدهندگان پروژهها و شرکتهای خدماترسان برق در تلاشاند تا سرعت کار را افزایش دهند. شرکت «ICF» پیشبینی میکند که ایالات متحده از سال ۲۰۲۷ حدود ۸۰ گیگاوات ظرفیت جدید تولید برق اضافه خواهد کرد؛ رقمی که دو برابر میانگین سرعت رشد در پنج سال گذشته است.
با این حال، در برخی مناطق، مراکز داده تا دهه ۲۰۳۰ قادر نخواهند بود به شبکه برق متصل شوند؛ زیرا حجم پروژههای در صف انتظار بسیار زیاد است و همچنین خطوط برق فشار قوی کشور دیگر ظرفیت کافی برای اتصالهای جدید ندارند.
«بیل استاین»، مدیر اجرایی ارشد و مدیر ارشد سرمایهگذاری در شرکت «Primary Digital Infrastructure» که پلتفرمی مشاورهای و سرمایهگذاری در حوزه مراکز داده که بخشی از یک سرمایهگذاری مشترک برای تأمین مالی ساخت سایت استارگیت در غرب تگزاس است، میپرسد: «اگر شبکه برق انرژی نداشته باشد و شما نیاز به تولید ظرفیت محاسباتی داشته باشید، گزینههای جایگزینتان چیست؟»
او پیشبینی میکند کمبود انرژی در ایالات متحده حدود سه تا پنج سال ادامه داشته باشد.

انتظار برای امداد
بسیاری از توسعهدهندگان مراکز داده که برای تأمین برق در تلاشاند، قصد دارند برای چند سال از انرژی در محل استفاده کنند تا زمانی که زیرساختهای شبکه برق بتوانند خود را به روز کنند. برخی قصد دارند به طور نامحدود از شبکه برق عبور کنند و گروهی دیگر انتظار دارند راه میانه را انتخاب کنند و از ترکیبی از برق شبکه و انرژی در محل بهره ببرند.
در نهایت، بیشتر مراکز داده و مشتریان فناوری میخواهند به شبکه برق متصل شوند. این شبکه با ترکیبی از نیروگاهها، قابلیت اطمینان و تنوع فراهم میکند؛ وقتی یک منبع انرژی قطع شود، منبع دیگر میتواند کمبود را جبران کند، این موضوع را «اندی پاور»، مدیرعامل شرکت «Digital Realty» که ۳۰۰ مرکز داده در سطح جهان دارد، میگوید. او انرژی در محل را به عنوان یک راهحل موقت میبیند.
«ما در حوزه انرژی فعالیت نمیکنیم»، او ادامه میدهد: «ما در حال ساخت این پلها هستیم تا امکان آن فراهم شود که نیروهای پشتیبان با خطوط انتقال یا سایر بخشهای مورد نیاز برای تأمین انرژی وارد عمل شوند.» موضوعی که ممکن است مدتی طول بکشد.

Danny Dougherty/THE WALL STREET JOURNAL
برنامهریزی و ساخت نیروگاههای بزرگمقیاس یا گسترش زیرساختهای شبکه برق سالها طول میکشد. این فرایند که معمولاً پیچیده و کند است، در ماههای اخیر حتی دشوارتر شده است. پروژههای مختلف با موانعی مانند اخذ مجوز، کمبود تجهیزات، کمبود نیروی کار و افزایش هزینهها مواجهاند؛ مسائلی که با تعرفههای «ترامپ» بر فولاد و آلومینیوم و همچنین برخی محصولات مسی تشدید شدهاند.
بهگزارش شرکت مشاوره انرژی «Wood Mackenzie»، سفارشها برای ترانسفورماتورها درست زمانی شروع به افزایش کرد که زنجیرههای تأمین جهانی در آغاز همهگیری کووید-۱۹ دچار اختلال شدند. از آن زمان، تقاضای مراکز داده برای این تجهیزات ده برابر شده است و انتظار میرود سال آینده پنج برابر شود. کارخانههای جدید و تلاشهای شرکتهای خدماترسان برای جایگزینی تجهیزات قدیمی یا آسیب دیده، بر حجم سفارشهای معوق افزوده است.
ساخت خطوط انتقال نیز با کندی مواجه شده است. بر اساس گزارشی از «Grid Strategies»، ایالات متحده سال گذشته ۸۸۸ مایل خط انتقال فشارقوی جدید اضافه کرده و سال قبل از آن ۴۵۰ مایل. این میزان نسبت به میانگین بیش از ۹۰۰ مایل در سال بین ۲۰۱۵ تا ۲۰۱۹ و همچنین بیش از ۱۷۰۰ مایل در سال در پنج سال پیش از آن، کاهش یافته است.
در حالی که شرکتهای خدماترسان برق در تلاشاند تا عرضه و دسترسی را افزایش دهند، مراکز داده منابع مورد نیاز خود را هر جا که میتوانند تأمین میکنند و گاز طبیعی بهوضوح برنده این رقابت است.
توربینهای عظیم برای نیروگاههای بزرگ با چندین سال تأخیر مواجه هستند. اما توربینهای کوچکتر، موتورهای رفت و برگشتی یا سلولهای سوختی که همچنین میتوانند از گاز طبیعی استفاده کنند، فعلاً در دسترساند. شرکتها آنها را بهسرعت خریداری میکنند و به مانند قطعات لگو، به سایتهای مراکز داده اضافه میکنند. تعداد کافی از این تجهیزات، معادل تولید یک نیروگاه بزرگ یا راکتور هستهای است.
در ممفیس، نخستین سایت «Colossus» شرکت «xAI» در ابتدا بر توربینهای گازی کوچکتر برای تأمین برق صدها هزار واحد پردازش گرافیکی انویدیا متکی بود. اکنون این سایت از ترکیبی از برق در محل و شبکه بهره میبرد. «Colossus 2» که در حال ساخت است، از توربینهایی استفاده خواهد کرد که درست در آن سوی مرز ایالت میسیسیپی قرار دارند و از طریق یک خط انتقال به سایت متصل میشوند. برق مورد نیاز این سایتها میتواند صدها هزار خانه را تأمین کند.
سایت استارگیت در غرب تگزاس نیز برای تکمیل استفاده از برق شبکه، از گاز طبیعی بهره خواهد برد. این کمپ در مجاورت «Permian Basin»، بزرگترین میدان نفت و گاز ایالات متحده قرار دارد و انتظار میرود ظرفیت آن بیش از یک گیگاوات برق باشد که تقریباً معادل مصرف انرژی شهر سانفرانسیسکو است
در شهر سن خوزه، ایالت کالیفرنیا، در یک مرکز داده که بین یک شعبه فروشگاه «کاستکو» و بزرگراه قرار دارد، شرکت «Equinix» برق خود را با استفاده از سلولهای سوختی که گاز طبیعی را به برق تبدیل میکنند و همچنین تعدادی پنل خورشیدی تولید میکند. این سایت که فاصله کمی تا دفتر مرکزی بسیاری از شرکتهای فناوری محرک رونق هوش مصنوعی دارد، یکی از ۱۹ مرکز دادهای است که «Equinix» در ایالات متحده اداره میکند و دستکم تا حدی به تولید برق در محل متکی است. سایتهای بیشتری که با سلولهای سوختی تأمین میشوند نیز در راهاند.

یکی از پروژههایی که تصمیم گرفته است به طور کامل از اتصال به شبکه برق صرفنظر کند، کمپ مرکز داده شرکت «Meta Platforms» در ایالت اوهایو است. مقامات ناظر در ماه ژوئیه طرح شرکت خطوط لوله «Williams» برای ساخت نیروگاه گاز طبیعی در محل را تأیید کردند. «Williams» اعلام کرده که به عنوان بخشی از قرارداد ده ساله، حدود ۱.۶ میلیارد دلار برای زیرساختهای برق و خطوط لوله در سایت منطقه کلمبوس هزینه خواهد کرد.
در ایالت اوکلاهما، «کوین استیت»، فرماندار، به دنبال سهمی از این فرصت است. ایالت او برق ارزان و در صورت نیاز، منابع فراوان گاز طبیعی را برای کسانی که توان مالی ساخت نیروگاه مستقل را دارند، تبلیغ میکند. قانونگذاران ایالتی اوایل سال جاری قانونی را تصویب کردند که به شرکتها اجازه میدهد نیروگاه خود را بسازند. این اقدام در حالی صورت گرفت که مراکز داده هوش مصنوعی به مناطق روستایی نفوذ میکنند و به دنبال هزاران هکتار زمین نزدیک منابع گاز طبیعی و خطوط انتقال برق هستند.
«من نمیخواهم بازی «مادر، اجازه میدهی؟» انجام دهم. میتوانی برای من برق تولید کنی؟ آیا اتصال به شبکه هفت سال طول میکشد؟ من به یک گیگاوات برق برای هوش مصنوعی نیاز دارم»، استیت این جملات را در یک مصاحبه گفت: «این کارخانهها الان بزرگ شدهاند. پس حالا، چند توربین بردارید. میتوانید در اوکلاهما برق خودتان را تولید کنید.»
چند توسعه دهنده علاقهمندی خود را نشان دادهاند، از جمله «Citizen Capital» و «Lightfield Energy» که پروژهای صنعتی و مرکز داده به ارزش ۳.۵ میلیارد دلار در منطقه چیکاشا پیشنهاد کردهاند.
«بیلی سورنسون»، بنیانگذار «Lightfield»، طی ۱۵ سال گذشته پروژههای خورشیدی را توسعه و ساخته است، اما گفته است تنها گاز طبیعی دارای چگالی انرژی کافی برای پاسخگویی به تقاضای هوش مصنوعی است.
او گفت: «همه مسیرها به گاز طبیعی ختم میشوند.» او افزود طراحی سایت شامل تعداد زیادی توربین کوچک، ذخیرهسازی باتری و ژنراتورهای دیزلی برای پشتیبانگیری در صورت بروز مشکل در تأمین گاز خواهد بود.
کمبود ساختوساز
سالها رشد ثابت تقاضای برق باعث شده است تعداد پروژههای گاز طبیعی در دست ساخت کم باشد. از سوی دیگر، بهگفته برخی برآوردها، هزینه ساخت یک نیروگاه گاز طبیعی جدید طی چند سال اخیر سه برابر شده است.
بنا به گزارش تحلیلی والاستریتزورنال، از دادههای ارائه شده توسط تولیدکنندگان برق به دولت فدرال، توسعهدهندگان برنامه دارند که طی سال جاری تا ۲۰۲۷ کمتر از ۲۰ گیگاوات پروژههای نیروگاه گاز طبیعی را به بهرهبرداری برسانند.
«هیو وین»، تحلیلگر شرکت «Sector & Sovereign Research»، پیشبینی میکند که کمبود ساختوساز، رشد مراکز داده را محدود خواهد کرد.
ایالت تگزاس شاهد رشد بسیار سریع مراکز داده، رمزارز و فعالیتهای صنعتی است، به طوری که اپراتور شبکه برق این ایالت انتظار دارد تا پایان دهه، تقاضای برق اوج ۶۲ درصد افزایش یابد؛ تقریباً معادل اضافه کردن کل مصرف برق ایالت کالیفرنیا. این ایالت در تلاش است شرکتهای برق را متقاعد کند تا به «Lone Star State» بیایند و نیروگاههای مطمئن بسازند یا ارتقا دهند، به ویژه نیروگاههای گاز طبیعی.

Danny Dougherty/THE WALL STREET JOURNAL
تاکنون، پروژههایی که بیش از یک گیگاوات برق اضافه میکردند، از پیشنهاد وامهای دولتی با بهره کم استفاده کردهاند، اما چند پروژه دیگر امسال به خاطر افزایش هزینهها و تأخیر در زنجیره تأمین کنار کشیدهاند.
«کوریانا ماه»، تحلیلگر شرکت «Enverus»، گفت پروژههای گازی که در تگزاس و دیگر مناطق پیش میروند، احتمالاً تجهیزاتی را سالها پیش تأمین و قیمتها را تثبیت کردهاند.
وضعیت را پیچیدهتر میکند که بیشتر سرمایهگذاریهای اخیر در سطح ملی بر انرژیهای تجدیدپذیر متمرکز شده است. بر اساس دادههای دولتی، حدود ۲۱۴ گیگاوات پروژههای بزرگمقیاس خورشیدی، بادی و ذخیرهسازی باتری در حال ساخت یا در مراحل مختلف برنامهریزی هستند، که تقریباً دو سوم ظرفیت فعلی این فناوریها در ایالات متحده را تشکیل میدهد.
با این حال، تحلیلگران پیشبینی میکنند که سرمایهگذاری در انرژی باد و خورشیدی کاهش یابد و لغو پروژهها افزایش پیدا کند، زیرا این پروژهها مزایای کلیدی مالیاتی فدرال خود را تحت قانون مالیات و هزینهکرد «ترامپ» از دست خواهند داد. رئیسجمهور و تیم او استدلال میکنند که پروژههای انرژی پاک توان تولید برق ۲۴ ساعته مورد نیاز برای پاسخگویی به تقاضای هوش مصنوعی را فراهم نمیکنند و وعده دادهاند که فرایند صدور مجوز برای باد و خورشیدی دشوارتر شود. توسعهدهندگان انرژی باد و خورشیدی میگویند هر الکترون موجود برای کمک به پاسخگویی به تقاضا لازم خواهد بود و آنها میتوانند سریع این انرژی را تأمین کنند.
طبق دادههای ثبتشده توسط گروه حمایتی «E2»، تاکنون حداقل ۲۲ میلیارد دلار از پروژههای جدید کارخانه و انرژی امسال لغو یا کاهش یافته است، از انرژی بادی فراساحلی گرفته تا کارخانههای باتری. وزارت انرژی ایالات متحده نیز بودجه تقریباً ۲۴ میلیارد دلاری دیگر برای پروژههای اولیه اقلیم را کاهش میدهد.
در عوض، دولت فعلی سوختهای فسیلی را تقویت میکند؛ با باز کردن بخشهایی از زمینهای فدرال برای حفاری نفت و گاز و استخراج زغالسنگ، تأیید ترمینالهای جدید برای صادرات گاز طبیعی، پیشنهاد حذف مقررات محیطزیستی و اختصاص ۶۲۵ میلیون دلار برای ارتقای نیروگاههای زغالسنگ.

«اریک لنش»، مدیرعامل «Leyline Renewable Capital»، گفت شرکتش بهار امسال بررسی پروژههای جدید را متوقف کرده است. شرکت«Leyline» به توسعه دهندگان وام میدهد و حدود ۱۸ گیگاوات پروژه ذخیرهسازی باتری، خورشیدی و مراکز داده در دست اجرا دارد. با توجه به زمان طولانی اتصال به شبکه برق، نرخهای بهره بالاتر و پایان قریبالوقوع مزایای مالیاتی انرژیهای تجدیدپذیر، تمرکز شرکت بر آن است که چه پروژههایی طی چند سال آینده قابل تحویل هستند.
«ما اوایل امسال تصمیم گرفتیم به صورت استراتژیک تنها بر توسعه دهندگان و پروژههایی که در دست داریم تمرکز کنیم»، «لنش» ادامه میدهد: «تمایل برای هر نوع سرمایهگذاری در مراحل اولیه، در حال حاضر واقعاً وجود ندارد.»
مراکز داده و شرکتهایی که به آنها انرژی میدهند، خود را برای کمبود عرضهای آماده میکنند که ممکن است مدتی طول بکشد.
شرکت «Equinix» در ایالات متحده و اروپا قراردادهایی با توسعه دهندگان راکتورهای کوچک هستهای مدولار امضا کرده است، که هنوز پروژهای تحویل ندادهاند.
«ما دقیقاً نمیدانیم کجا از آن استفاده خواهیم کرد، اما میدانیم که توسعهای چند گیگاواتی برای چند سال آینده برنامهریزی شده است»، «رؤوف عبدل»، معاون اجرایی عملیات جهانی در «Equinix» این موضوع را بیان کرده است: «ما میخواهیم بیشترین انعطافپذیری ممکن را در تأمین برق خود داشته باشیم.»
شرکت «Caterpillar» که مدتها در تأمین برق در مکانهای دورافتاده برای عملیات معدن و میادین نفتی فعالیت داشته است، شاهد افزایش تقاضا برای توربینها و موتورهای رفت و برگشتی کوچکتر خود است.
«جیسون کایزر»، رئیس گروه انرژی و حملونقل در «Caterpillar» در این باره توضیح میدهد: «مشتریان میگویند: هی، میتوانید به ما کمک کنید تا این دو تا سه سال را تا زمانی که بتوانیم به شبکه برق متصل شویم، پل بزنیم؟» او در ادامه میافزاید: «این یک فرصت جدید و رو به رشد برای ماست.»
این شرکت ۷۲۵ میلیون دلار برای افزایش ظرفیت یک کارخانه بزرگ موتور در ایالت ایندیانا سرمایهگذاری میکند، زیرا تولید برق بزرگترین بخش رشد شرکت را تشکیل میدهد. این موتورها بهطور سنتی برای برق پشتیبان یا اضطراری استفاده میشدند، در حالی که توربینهای کوچکتر در نیروگاهها، برای پمپها و کمپرسورهای میادین نفتی و بهعنوان موتور جت، دریایی یا قطار بهکار میرفتند.
«مارک مکدوگل»، همبنیانگذار «Joule Capital Partners»، قصد دارد از تجهیزات «Caterpillar» همراه با ذخیرهسازی باتری در یک پروژه بزرگ مرکز داده در ایالت یوتا استفاده کند که بخشی از آن روی یک مزرعه تجاری قرار دارد و خانواده او دههها مالک آن بودهاند.
«این پروژه طوری طراحی شده است که بعدها بتواند به شبکه برق متصل شود»، «مکدوگل» توضیح میدهد: «اما ما روی آن حساب نمیکنیم.»
این مطلب نخستین بار، ۲۳ مهر ۱۴۰۴ در والاستریت ژورنال منتشر شده است.