AI thúc đẩy nhu cầu tiêu thụ điện của các trung tâm dữ liệu tăng vọt 160%

Để phản hồi một truy vấn trên ChatGPT, lượng điện năng tiêu thụ trung bình gấp gần 10 lần so với khi thực hiện một lệnh tìm kiếm trên Google. Sự chênh lệch lớn về mức tiêu thụ điện năng này có thể dẫn đến những thay đổi đáng kể về nhu cầu sử dụng điện tại Mỹ, châu Âu và trên toàn thế giới trong thời gian tới. Câu hỏi đặt ra lúc này: Liệu xu hướng sử dụng AI ngày càng phổ biến có khiến thế giới phải đối mặt với gánh nặng về chi phí năng lượng ngày càng tăng hay không?

Trong nhiều năm qua, nhu cầu sử dụng điện năng của các trung tâm dữ liệu vẫn ổn định bất chấp khối lượng công việc ngày càng tăng. Tuy nhiên, xu hướng đó đang dần thay đổi do tốc độ cải thiện hiệu quả sử dụng điện chậm lại và cuộc cách mạng trí tuệ nhân tạo (AI) bùng nổ. Theo dự báo của Goldman Sachs Research, nhu cầu điện của các trung tâm dữ liệu toàn cầu sẽ tăng đến 160% vào năm 2030.

Thống kê cho thấy, các trung tâm dữ liệu toàn cầu hiện chiếm 1-2% tổng lượng điện năng tiêu thụ trên thế giới, nhưng con số này có thể tăng lên 3-4% vào cuối thập kỷ. Xu hướng này sẽ thúc đẩy mức tăng trưởng sản lượng điện chưa từng có ở Mỹ và châu Âu trong một thế hệ. Kết quả là lượng khí thải CO2 của các trung tâm dữ liệu có thể tăng gấp đôi từ năm 2022 đến 2030.

Các trung tâm dữ liệu tiêu thụ bao nhiêu điện năng?

Trong chuỗi 3 báo cáo riêng biệt, các nhà phân tích của Goldman Sachs Research đã đưa ra những đánh giá về tác động của nhu cầu điện tăng đột biến tại Mỹ, châu Âu và toàn cầu.

Theo báo cáo của các nhà phân tích Carly Davenport, Alberto Gandolfi và Brian Singer từ Goldman Sachs Research, nhu cầu sử dụng dữ liệu toàn cầu đã tăng vọt trong nhiều năm. Cụ thể, khối lượng công việc của các trung tâm dữ liệu tăng gần ba lần từ năm 2015 đến 2019. Tuy nhiên, nhu cầu điện của các trung tâm này hầu như không đổi, ở mức khoảng 200 TWh mỗi năm. Lý giải cho sự mâu thuẫn này, Goldman Sachs Research cho rằng nguyên nhân chính là nhờ các trung tâm dữ liệu liên tục nỗ lực cải thiện hiệu quả sử dụng điện năng.

Nhu cầu điện năng của các trung tâm dữ liệu

Nhưng kể từ năm 2020, tốc độ cải thiện hiệu quả sử dụng điện của các trung tâm dữ liệu có xu hướng chậm lại. Điện năng tiêu thụ đã bắt đầu tăng lên. Một số cải tiến AI sẽ làm tốc độ tính toán tăng nhanh hơn so với mức độ gia tăng tiêu thụ điện. Tuy nhiên, xu hướng sử dụng AI ngày càng phổ biến vẫn khiến mức độ tiêu thụ điện năng tổng thể tăng lên.

Theo Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA), lượng điện cần cho một truy vấn ChatGPT là 2,9 Wh, cao gấp gần 10 lần so với mức 0,3 Wh của một tìm kiếm trên Google. Goldman Sachs Research dự báo công nghệ AI sẽ khiến tổng lượng điện tiêu thụ của các trung tâm dữ liệu tăng khoảng 200 TWh mỗi năm trong giai đoạn 2023-2030. Chỉ riêng công nghệ AI sẽ chiếm khoảng 19% nhu cầu sử dụng điện của các trung tâm dữ liệu vào năm 2028.

Ước tính nhu cầu về khối lượng công việc và điện năng tiêu thụ của các trung tâm dữ liệu

Cùng với việc tiêu thụ điện tăng, lượng khí thải CO2 từ các trung tâm dữ liệu cũng sẽ gia tăng. Goldman Sachs Research cho biết, điều này sẽ kéo theo mức “chi phí xã hội” theo đó vào khoảng 125-140 tỷ USD (theo giá trị hiện tại).

Theo báo cáo của Goldman Sachs Research, các công ty công nghệ tin tưởng vào khả năng tiếp tục cải thiện hiệu quả sử dụng điện. Tuy nhiên, họ lại lo ngại về việc đáp ứng mục tiêu giảm phát thải khí nhà kính tuyệt đối, do nhu cầu tiêu thụ điện ngày càng gia tăng.

Các công ty công nghệ đang đầu tư đáng kể vào năng lượng tái tạo và điện hạt nhân thế hệ mới. Giới phân tích kỳ vọng điều đó sẽ thúc đẩy phát triển và thương mại hóa những nguồn năng lượng này, góp phần đảm bảo nguồn cung năng lượng bền vững.

Ngoài khả năng tối ưu hóa hoạt động và tiết kiệm chi phí, AI còn thúc đẩy đổi mới sáng tạo trong nhiều lĩnh vực quan trọng. Ví dụ, AI có thể mang lại những cải tiến trong chăm sóc sức khỏe, nông nghiệp, giáo dục, hay nâng cao hiệu quả giảm phát thải từ sử dụng điện.

Nhu cầu sử dụng điện của Mỹ sắp tăng vọt

Trong thập kỷ qua, nhu cầu điện ở Mỹ gần như không đổi, bất chấp dân số và kinh tế tăng lên, nhờ cải thiện hiệu quả sử dụng điện như đèn LED. Tuy nhiên, xu hướng này có thể sắp thay đổi. Goldman Sachs Research dự báo từ năm 2022 đến 2030, nhu cầu điện Mỹ sẽ tăng khoảng 2,4%, trong đó các trung tâm dữ liệu chiếm 0,9%.

Tăng trưởng trong nhu cầu sử dụng điện của Mỹ theo từng lĩnh vực

Nhu cầu sử dụng điện ở Mỹ đang tăng mạnh nhất kể từ đầu thế kỷ 21, một phần do xu hướng điện khí hóa, dịch chuyển sản xuất về nội địa và ảnh hưởng của AI. Dự báo điện năng tiêu thụ của các trung tâm dữ liệu tại Mỹ sẽ chiếm khoảng 8% tổng nhu cầu của cả nước vào năm 2030, so với mức 3% vào năm 2022.

Nhằm đáp ứng nhu cầu gia tăng, các công ty điện lực của Mỹ cần chi khoảng 50 tỷ USD đầu tư nguồn điện mới, chỉ để phục vụ những trung tâm dữ liệu. Nhu cầu điện tăng cũng sẽ thúc đẩy sử dụng khí đốt tự nhiên. Theo nhà phân tích của Goldman Sachs Research, khí đốt cần cho các trung tâm dữ liệu tại Mỹ có thể tăng thêm 3,3 tỷ feet khối mỗi ngày vào năm 2030. Điều đó đòi hỏi phải xây thêm đường ống dẫn khí để đáp ứng nhu cầu gia tăng này.

Châu Âu cần hơn 1 nghìn tỷ USD để chuẩn bị lưới điện cho AI

Trong 15 năm qua, nhu cầu điện ở châu Âu chịu ảnh hưởng nặng nề bởi các cú sốc: khủng hoảng tài chính toàn cầu, đại dịch Covid-19 và khủng hoảng năng lượng do chiến tranh Ukraine. Ngoài ra, tốc độ điện khí hóa chậm hơn dự kiến và xu hướng phi công nghiệp hóa, cũng tác động đến nhu cầu điện. Kể từ khi đạt đỉnh năm 2008, nhu cầu điện năng của châu Âu đã giảm tổng cộng gần 10%.

Các thị trường trung tâm dữ liệu hàng đầu của Mỹ và châu Âu

Theo theo Goldman Sachs Research, việc mở rộng trung tâm dữ liệu và điện khí hóa, sẽ khiến nhu cầu điện của châu Âu có thể tăng 40%, thậm chí là 50%, giai đoạn từ năm 2023 đến 2033. Hiện nay, có khoảng 15% trung tâm dữ liệu thế giới đặt tại châu Âu. Dự kiến đến 2030, lượng điện tiêu thụ của các trung tâm này sẽ tương đương tổng mức tiêu thụ hiện tại của Bồ Đào Nha, Hy Lạp và Hà Lan.

Theo Goldman Sachs Research, nhu cầu điện cho các trung tâm dữ liệu tại châu Âu sẽ tăng ở 2 nhóm nước. Nhóm thứ nhất là các quốc gia có nguồn điện rẻ và dồi dào từ năng lượng hạt nhân, thủy điện, gió hoặc năng lượng mặt trời như Bắc Âu, Tây Ban Nha và Pháp. Nhóm thứ hai gồm các quốc gia có công ty công nghệ và tài chính lớn, có chính sách giảm thuế hoặc khuyến khích đầu tư vào trung tâm dữ liệu như Đức, Anh và Ireland.

Độ tuổi trung bình của lưới điện các khu vực

Châu Âu sở hữu lưới điện lâu đời nhất trên thế giới, nên việc điện khí hóa các trung tâm dữ liệu mới đòi hỏi mức đầu tư lớn hơn. Ước tính của Goldman Sachs Research, châu Âu cần khoảng 800 tỷ EUR (khoảng 861 tỷ USD) để đầu tư vào truyền tải và phân phối điện trong 10 năm tới, cũng như gần 850 tỷ EUR cho điện mặt trời, điện năng gió trên cạn và điện năng gió ngoài khơi.

Nguồn tham khảo: Goldmansachs