I data center consumano come un paese: 460 TWh nel 2022, allarme IEA
Secondo l'Agenzia Internazionale dell'Energia, queste strutture digitali hanno utilizzato l'equivalente elettrico di un piccolo paese nel 2022. Un consumo massiccio che mette sotto pressione finanze e ambiente.
Il crescente problema energetico dei data center
I data center di tutto il mondo consumano ogni anno elettricità equivalente a quella necessaria per alimentare un piccolo paese. Nel 2022, queste strutture hanno utilizzato circa 460 terawattora (TWh) di elettricità. Questo ha rappresentato quasi il 2% della domanda totale di elettricità a livello globale. Lo ha riferito l’Agenzia Internazionale dell’Energia (IEA) nella sua analisi del 2023 “Data Centres and Digitalisation”. Questo massiccio consumo energetico mette a dura prova le finanze e l’ambiente.
Queste strutture sono la spina dorsale dell’economia digitale. Ospitano vaste reti di server informatici e sistemi di archiviazione. I data center archiviano, elaborano e trasmettono informazioni digitali in tutto il mondo. Tra i principali operatori figurano Amazon Web Services (AWS), Microsoft Azure e Google Cloud. Le loro server farm alimentano di tutto, dallo streaming video ai complessi modelli di intelligenza artificiale.
I data center irlandesi hanno consumato il 18% dell’elettricità totale della nazione nel 2022. Si tratta di un forte aumento rispetto al 10% del 2020. EirGrid, l’operatore della rete elettrica irlandese, ha evidenziato questa tendenza nel suo rapporto annuale del 2023. La loro domanda di energia cresce rapidamente, grazie a forti investimenti.
Gli Stati Uniti detengono la quota maggiore della capacità globale dei data center. Rappresenta il 33% del totale mondiale, secondo i dati del 2023 di Synergy Research Group. I data center statunitensi hanno utilizzato circa 130 TWh nel 2022. Questo equivale a circa il 3% del consumo totale di elettricità della nazione. La U.S. Energy Information Administration (EIA) ha riportato questi dati nella sua analisi del 2023. Si prevede che questo consumo raddoppierà entro il 2026. Un consumo energetico davvero ingente.
Perché i data center sono così affamati di energia
I costi dell’elettricità rappresentano ora dal 60% all’80% delle spese operative totali di un data center. Lo ha rilevato l’Uptime Institute, un’autorità globale nel settore dei data center, nella sua indagine di settore del 2023. L’energia è ora il costo operativo maggiore per la maggior parte delle strutture. I server e i sistemi di raffreddamento sono i principali consumatori di energia.
I server necessitano di energia costante per elaborare i dati. Emettono molto calore. I sistemi di raffreddamento utilizzano quindi enormi quantità di elettricità. Questi sistemi impediscono il surriscaldamento dell’hardware e garantiscono il funzionamento. Senza un buon raffreddamento, i guasti alle apparecchiature sarebbero comuni.
I data center, come questa enorme struttura, sono la spina dorsale fisica dell'economia digitale, ospitando vaste reti di server. Queste operazioni ad alto consumo energetico consumano ogni anno elettricità equivalente a quella necessaria per alimentare un piccolo paese, rendendo i costi energetici la loro maggiore spesa operativa. (Fonte: dgtlinfra.com)
Il prezzo medio all’ingrosso dell’elettricità negli Stati Uniti era di $0,057 per kilowattora (kWh) nel 2023. La U.S. EIA ha riportato questo dato all’inizio del 2024. Questo costo apparentemente esiguo si traduce rapidamente in milioni di dollari ogni anno per le grandi strutture hyperscale. Queste strutture utilizzano spesso centinaia di megawatt di potenza. Le loro bollette energetiche possono superare i $100 milioni all’anno.
Microsoft Corporation ha riportato un aumento del 33% del suo consumo energetico nel 2022. Questo aumento è direttamente collegato alla crescente domanda dei suoi servizi cloud. Anche i nuovi carichi di lavoro di intelligenza artificiale generativa hanno contribuito all’aumento del consumo energetico. L’azienda ha riportato questi dati nel suo Rapporto Ambientale del 2023. L’addestramento dell’IA richiede un’immensa potenza di calcolo.
L’addestramento del modello GPT-3 di OpenAI ha consumato circa 1.287 megawattora (MWh) di elettricità. I ricercatori del MIT Technology Review hanno calcolato questo dato nel 2020. Questo consumo energetico equivale a circa 487.160 litri (128.700 galloni) di benzina. I futuri modelli linguistici di grandi dimensioni richiederanno ancora più energia. Gli analisti di Goldman Sachs prevedono un significativo aumento della domanda di elettricità legata all’IA. Si aspettano che il consumo energetico dei data center statunitensi aumenti del 160% entro il 2030.
Le decisioni sulla localizzazione dei data center dipendono dai costi e dalla disponibilità dell’energia. L’accesso a elettricità economica e affidabile è un fattore chiave per lo sviluppo. I paesi nordici, come Svezia e Norvegia, offrono prezzi energetici più bassi. Dispongono anche di molta energia idroelettrica rinnovabile. Questo attrae enormi progetti di data center hyperscale. Anche gli incentivi fiscali locali influenzano queste scelte.
Modi intelligenti per risparmiare energia
Google ha raggiunto un impressionante PUE (Power Usage Effectiveness) medio di 1,10 nel 2023. L’azienda ha riportato questa metrica nel suo Rapporto Ambientale del 2024. Il PUE è il rapporto tra l’energia totale della struttura e quella utilizzata dalle apparecchiature IT. Un PUE di 1,0 significa efficienza perfetta – nessuno spreco di energia per il raffreddamento o l’alimentazione. Il PUE medio del settore si attesta intorno a 1,55. Questi dati provengono dall’indagine del 2023 dell’Uptime Institute. Abbassare il PUE è un obiettivo principale per gli operatori.
Molte aziende sottoscrivono accordi di acquisto di energia rinnovabile (PPA). Questi contratti garantiscono energia pulita a lungo termine direttamente da parchi eolici o solari. I PPA stabilizzano i prezzi quando i mercati energetici fluttuano. Aiutano anche le aziende a raggiungere gli obiettivi di sostenibilità. Meta Platforms, Inc. ha annunciato di aver raggiunto il 100% di energia rinnovabile per le sue operazioni nel 2020. Questo è stato riportato nel suo Rapporto di Sostenibilità del 2021. Questo copre sia gli acquisti diretti che i crediti di energia rinnovabile.
I paesi nordici come Norvegia e Svezia sfruttano la loro abbondante energia idroelettrica rinnovabile per offrire prezzi energetici più bassi, un fattore chiave che attrae enormi progetti di data center hyperscale nella regione. (Fonte: istockphoto.com)
Le tecnologie di raffreddamento a liquido stanno prendendo piede come alternative al raffreddamento ad aria. Questi sistemi sono molto più efficienti nel trasferimento di calore. Il raffreddamento diretto al chip fa circolare il liquido direttamente sui componenti caldi. Il raffreddamento a immersione immerge interi server in un fluido speciale non conduttivo. Questo metodo può ridurre il fabbisogno energetico per il raffreddamento fino al 50%. Consente anche di ospitare un maggior numero di server.
L’intelligenza artificiale (IA) sta ora migliorando il funzionamento dei data center. Gli algoritmi di IA regolano il raffreddamento, le attività dei server e l’alimentazione. Reagiscono istantaneamente alle condizioni in tempo reale. Il team DeepMind di Google ha utilizzato l’IA per ridurre l’energia di raffreddamento del 40% in alcuni dei suoi data center. Questo sforzo del 2016 ha risparmiato il 15% della loro energia totale. L’IA prevede anche le esigenze di manutenzione, aumentando ulteriormente l’efficienza. Questi sistemi intelligenti mirano sempre a ottimizzare l’uso dell’energia.
La rete di domani e le esigenze dei data center
La domanda globale di elettricità dei data center potrebbe raggiungere i 1.000 TWh entro il 2026. L’Agenzia Internazionale dell’Energia (IEA) ha riportato questa proiezione nelle sue previsioni per il 2024. Questa cifra quasi raddoppia il consumo del 2022. La rapida crescita e l’uso dell’IA sono i principali motori di questo aumento. I nuovi modelli di IA come GPT-4 sono molto più energivori dei loro predecessori.
La rete elettrica statunitense necessita di importanti aggiornamenti per gestire questa crescente domanda. Le linee di trasmissione e la capacità di generazione esistenti sono sotto pressione. Il Dipartimento dell’Energia (DOE) prevede un aumento del 10% della domanda totale di elettricità negli Stati Uniti entro il 2030. I data center sono una delle ragioni principali di questo aumento previsto. Il DOE ha evidenziato queste sfide nel suo “Grid Deployment Report” del 2024.
I responsabili politici in Irlanda e nei Paesi Bassi hanno bloccato nuovi permessi per i data center. Queste decisioni sono state prese nel 2022 e nel 2023. Sono preoccupati per lo stress sulla rete e per il raggiungimento degli obiettivi di energia rinnovabile. Alcune aree stanno valutando divieti temporanei per verificare se l’infrastruttura è pronta. I governi stanno chiaramente prestando maggiore attenzione.
Le soluzioni di accumulo energetico saranno fondamentali per la stabilità della rete. Batterie su larga scala e altri sistemi possono immagazzinare energia rinnovabile in eccesso. La immettono in rete nei momenti di picco della domanda o quando le energie rinnovabili sono scarse. I data center possono anche aderire a programmi di risposta alla domanda. Riducono il consumo di elettricità quando la rete è sotto stress. Questo equilibra domanda e offerta.
Il raffreddamento a immersione prevede l'immersione di interi server in un fluido speciale non conduttivo, che può ridurre il fabbisogno energetico per il raffreddamento fino al 50% e consentire una maggiore densità di server. Questo metodo innovativo è una tecnologia chiave per ridurre i significativi costi di elettricità dei moderni data center. (Fonte: gigabyte.com)
L’innovazione nella progettazione dei chip è vitale per la sostenibilità futura. Processori più efficienti e acceleratori AI specializzati ridurranno il fabbisogno energetico per calcolo. Aziende come NVIDIA e AMD stanno investendo massicciamente in questo settore. L’industria desidera una crescita duratura e scalabile. È difficile bilanciare la crescente domanda con risorse limitate.
Domande frequenti
Q: Che cos’è un data center? A: Un data center è una struttura che ospita server informatici e apparecchiature di rete. Archivia, elabora e distribuisce dati digitali. Questi centri costituiscono l’infrastruttura centrale per i servizi cloud e internet.
Q: Perché i data center utilizzano così tanta elettricità? A: I server necessitano di energia costante per funzionare ed elaborare. Anche i sistemi di raffreddamento utilizzano enormi quantità di energia. Questi sistemi impediscono il surriscaldamento dell’hardware e assicurano il regolare funzionamento.
Q: Che cos’è il PUE? A: PUE sta per Power Usage Effectiveness. Misura l’efficienza energetica di un data center. Un numero PUE più basso, più vicino a 1,0, indica un uso più efficiente dell’energia.
Q: In che modo l’IA influisce sul consumo di elettricità dei data center? R: I modelli di IA richiedono un’enorme potenza di calcolo per l’addestramento e l’inferenza. Questo aumenta significativamente il consumo di elettricità. Tuttavia, l’IA può anche rendere i data center più efficienti.
I chip acceleratori AI specializzati, come quelli sviluppati da NVIDIA e AMD, sono cruciali per alimentare modelli AI complessi nei data center. Il loro design avanzato è vitale per la sostenibilità futura, mirando a ridurre significativamente il consumo energetico per calcolo nonostante l'immensa potenza di calcolo che forniscono. (Fonte: wccftech.com)
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