Equity X-Ray: In-Depth Research #27

Introduzione

Un insieme di grandi generatori diesel si trasforma in vita da qualche parte dietro una nuova siepe e cancello di sicurezza. Le tue bollette vanno su. Può odore leggermente bruciato come si verifica un “test”. Una voce sussurrata al municipio per quanto riguarda “grandi aggiunte di carico,” tariffe speciali, e un permesso di fretta per un picchi di gas improvvisamente ha un prezzo tag con il vostro nome su di esso.

Questa è la verità sporca che è stata lasciata fuori dal keynote AI: “il cloud verde” è grigio di notte. I campus Hyperscale stanno usando energia come un milione di case in un unico nodo; sono a seconda del gas naturale e diesel per eseguire i loro modelli durante il giorno, mentre il resto della popolazione dovrà affrontare l'inquinamento e tassi più elevati. La proprietà dei campus iperscala è nascosta dagli NDA. Generatori diesel di backup che erano “solo nel caso” sono in esecuzione una volta alla settimana. Utilities stanno correndo per soddisfare le esigenze dei servizi privati, sempre su computer, anche se significa che il vostro quartiere riceve brownouts e tariffe aumentate.

Se tutto questo sembra una esagerazione, bene. Ciò che accade ora determinerà chi pagherà per l'esplosione AI, che respiri il fumo dall'esplosione, e che farà i profitti dai colli di bottiglia che esistono.

L'articolo qui sotto è la storia dietro la recinzione sottostazione e la mappa stradale per gli investitori da seguire, nascondendosi in vista semplice:

Parte I rivela la matematica di potere che nessuno vuole possedere - e le comunità aritmetiche dell'acqua non possono ignorare: come i campus di iperscala e i data center dell'AI hanno esercitato pressioni e previsioni di utilità distorte, come la carenza di trasformatori e le code di interconnessione sono i veri punti di coke, e che cosa il “Dark Truth” sembra da vicino—giorni di test in acciaio, punte PM2.5 e urgenza finanziata privatamente con costi socialmente finanziati.

La parte II spiega perché il gas naturale è la connessione che mantiene l'IA operativa nel recente futuro— veloce, ferma e inconsapevolmente — e il disegno di legge si presenta alle 2 del mattino in emissioni e tassi.

Parte III identifica la direzione del flusso di denaro: due direzioni investibili nell'accumulo a griglia e potere dispacciabile, compresi i dettagli dell'azienda, il rischio e le curiosità che differenziano un titolo da una tesi.

Se si desidera vedere la diminuzione della bolletta di energia, la qualità dell'aria migliorare, o i vostri investimenti crescono, non si può rimanere in silenzio. La fossa più preziosa in AI non è il peso del modello; è la sottostazione. E la concorrenza per assicurarli sta già accadendo.

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Parte I — Il boom che ha mangiato la griglia

La prima parte di questo articolo descrive la vulnerabilità della griglia elettrica alle crescenti esigenze energetiche dei data center. Questi data center sono stati costruiti ad un tasso incredibile. Non ci sono record nazionali per il numero di data center negli Stati Uniti, e nessuna singola agenzia federale è responsabile di rintracciarli. Essi operano sotto molti nomi diversi, tra cui shell LLCs (società di responsabilità limitata), e negoziano accordi di non divulgazione (NDA) per proteggere i loro interessi commerciali da concorrenti. Tuttavia, i data center costruttori ottengono permessi per i generatori di backup diesel di emergenza e altri componenti che utilizzano l'elettricità, che possono essere utilizzati come indicatori di dove si trovano i data center.

Quando le posizioni di tutti i generatori di emergenza sono mappate e combinate con le informazioni ottenute dalle applicazioni di permesso, emerge un'immagine. I data center attualmente consumano circa 1.000 megawatt di elettricità, quasi quattro volte la quantità consumata nel 2010. I maggiori fornitori includono Amazon, Microsoft, Google, Meta e QTS. Circa 329 data center operante solo nella Virginia del Nord, generando quasi un quarto dell'elettricità totale consumata nello stato nel 2024, supportò quasi un terzo del traffico globale di Internet attraverso la regione. I data center continuano ad essere sviluppati negli Stati Uniti in aree come Santa Clara, California; Maricopa County, Arizona; e le periferie che circondano Columbus, Ohio. Questi sviluppi sono alimentati da risorse di terra e di acqua poco costose, incentivi fiscali, accesso a connessioni fibra ottica ad alta velocità, e la disponibilità di linee di potenza ad alta tensione.

Da una prospettiva aerea, le strutture sembrano essere strutture geometriche ordinate composto da cantieri di trasformatori, generatori di backup diesel, sistemi di raffreddamento e file di armadi server. Tuttavia, una volta rimosso dalla struttura, la vera natura della struttura diventa evidente. Gli armadi del server disegnano continuamente energia per elaborare i dati. Il consumo continuo di energia crea un calore significativo nei data center. I sistemi di raffreddamento, progettati per rimuovere il calore in eccesso, consumano continuamente energia. Sistemi di raffreddamento su scala industriale, comunemente chiamati refrigeratori, utilizzano grandi quantità di potenza. Inoltre, questi sistemi di raffreddamento sono ridondanti per garantire un funzionamento continuo durante i periodi di fallimento. Alcuni dei più grandi data center campus sono stimati per consumare fino a 2 terawatt-hours (TWh) di energia elettrica ogni anno. Ciò rappresenta abbastanza elettricità per sostenere le esigenze annuali di 200.000 case. La prossima generazione di sviluppi del data center sarà costituita da cluster di formazione di intelligenza artificiale ad alta densità (AI). Il consumo energetico di questi cluster supererà significativamente quello dei data center tradizionali.

Le comunità vicine ai data center sopporteranno il peso dell'aumento del consumo energetico. Le comunità, tuttavia, sperimentano l'aumento del consumo di energia dei data center come costi di vita giornalieri e cambiamenti di stile di vita piuttosto che come grafici e statistiche astratti. Ad esempio, i residenti in Contea di Prince William, Virginia, segnala gli effetti del funzionamento continuo dei sistemi di raffreddamento data center come “rumore industriale continuo”. In alcuni casi, i residenti installano nuove finestre, isolano le loro case, acquistano macchine a rumore bianco e/o si spostano in scantinati per sfuggire all'umorismo costante dei sistemi di raffreddamento del data center. I regolatori sostengono che le operazioni del data center siano conformi alle normative vigenti. I residenti non sono d'accordo. I regolamenti esistenti sono stati stabiliti prima dello sviluppo del valore di una città di operazioni di macchina continuando a operare 24/7, 365 giorni all'anno.

Oltre al consumo energetico dei data center, l'utilizzo dell'acqua associato alle operazioni del data center aggiunge una tensione secondaria all'infrastruttura. Ad esempio, nella Phoenix metropolitana, dove la situazione della siccità ha drasticamente alterato gli usi terrestri disponibili, Microsoft richiesto per permessi per quasi 280 generatori di backup per supportare il suo campus di data center in espansione. Inoltre, Microsoft ha chiesto l'approvazione per utilizzare fino a 1 milione di galloni di acqua al giorno per edificio. Pertanto, in forma aggregata, l'utilizzo dell'acqua del campus data center di Microsoft rappresenterebbe l'equivalente dell'utilizzo dell'acqua di una città di medie dimensioni. Nel corso degli Stati Uniti si verificano scambi analoghi tra misure di conservazione dell'acqua e aumento del consumo di energia elettrica. I metodi di raffreddamento chiusi o basati sull'aria possono ridurre l'utilizzo dell'acqua; tuttavia, richiedono un maggiore consumo di energia elettrica per operare. I dati mostrano che le grandi percentuali delle più grandi strutture dei data center sono costruite in regioni con elevati livelli di stress idrico. In Texas, per esempio, Google ha utilizzato circa 160 milioni di galloni di acqua nel 2023 per raffreddare il suo data center campus. Allo stesso modo, Kyndryl data center campus a Boulder, Colorado, utilizzato circa 84,5 milioni di galloni di acqua nel 2023. Molti dei maggiori operatori del data center si sono impegnati a raggiungere lo status di “ positività dell’acqua” entro il 2030; tuttavia, molti di questi impegni si affidano a crediti e compensazioni per raggiungere l’obiettivo di “positività dell’acqua”.

I crediti e gli offset consentono alle aziende di compensare gli altri per la conservazione dell'acqua, compensando così il proprio utilizzo dell'acqua al rubinetto locale.

Gli esempi locali di utilizzo dell'acqua e consumo di energia delle operazioni del data center contribuiscono ai più grandi modelli matematici del potenziale consumo energetico del futuro sviluppo del data center. Se tutti i requisiti di potenza dei data center finora rilevati sono aggregati, il consumo energetico del settore data center potrebbe potenzialmente superare il consumo di energia elettrica di un intero paese europeo. Il consumo di energia del data center futuro potrebbe potenzialmente raggiungere i livelli medio-hundred-terawatt-hour in un breve periodo, riducendo ulteriormente il margine di errore della rete elettrica. Utilities sta lavorando per aumentare la quantità di energia elettrica generata per soddisfare le crescenti richieste poste loro dal settore data center.

Per esempio, Dominio Energia stima che sarà necessario raddoppiare la quantità di energia elettrica che genera entro il 2039 e investire fino a $103 miliardi di miglioramenti di capitale per sostenere l'aumento della domanda di energia elettrica. Dominion Energy ritiene che il costo dell'elettricità ai consumatori residenziali potrebbe aumentare di oltre il 50%. Nel Midwest, i prepensionamenti previsti per impianti a carbone hanno rallentato; pertanto, gli impianti di picco a gas sono ancora una volta considerati come opzioni possibili. Le code di interconnessione si stanno allungando nell'orizzonte lontano.

Gli Stati continuano ad offrire incentivi economici per incoraggiare lo sviluppo del settore data center. Ad esempio, gli stati offrono zero tassa di vendita su attrezzature e materiali, tassi tariffari favorevoli, e programmi di abbattimento di proprietà-tax esteso per attirare annunci di sviluppo del data center. Quando viene annunciata la posizione di un data center proposto, il proprietario del data center è raramente identificato pubblicamente fino a dopo che il data center è operativo. Una società di responsabilità limitata anonima si applica per un abbattimento di proprietà di 15 anni per 300 acri di terreno. Più tardi, il proprietario del LLC si rivela essere Meta o un altro importante operatore del data center. Il terreno è classificato, l'interruttore è acquistato, e la sottostazione è setacciata.

Questo rappresenta il paradosso del data center build‐out. Stiamo consumando enormi quantità di energia e acqua per creare software che promette di rendere tutto il resto più efficiente. Mentre la promessa del software per ottimizzare le rotte, i picchi lisci, ridurre gli sprechi, e possibilmente anche ottimizzare i data center stessi può eventualmente essere realizzata, l'attuale fisica del potere e del calore dettare le realtà immediate del data center build-out. La rete elettrica deve fornire la potenza necessaria per supportare immediatamente i data center, non in teoria.

Quando è necessario consegnare gigawatts di potere in una questione di mesi, mentre gli studi di interconnessione richiedono anni e le linee di trasmissione multistatale rimangono legate in tribunali, le vostre scelte diventano molto limitate molto rapidamente. Mentre il solare e il vento sono opzioni sempre più valide per fornire energia di carico di base ai data center (e molti dei iperscaler hanno firmato numerosi grandi accordi di acquisto di energia (PPA) e stanno esplorando la fattibilità di sviluppare impianti di energia nucleare) per fornire la capacità di sovratensione, mantenere la stabilità della griglia e sostenere i carichi di picco AI in una particolare mattina, le utility e gli sviluppatori si stanno rivolgendo alla fonte di combustibile dispacciabile che è abbondante, finanziabile e capace di distribuzione rapida: gas naturale. Parte Due esamina come e perché il gas naturale sta diventando il ponte predefinito tra lo stato attuale della rete elettrica e la futura rete elettrica basata sull'intelligenza artificiale, e dove i combustibili alternativi possono potenzialmente sostituire il gas naturale come fonte primaria di combustibile che supporta il data center.

Parte II — Gasland, spiegato: Perché il gas naturale sta alimentando l'AI proprio ora