В Юте хотят построить вычислительный комплекс такого масштаба, что его уже сравнивают с атомными бомбами. Дата-центр площадью более 80 км² якобы будет выделять столько тепла, сколько 23 бомбы, сброшенные на Хиросиму, а вокруг него температура может вырасти на 9 °C.
Звучит как очередная страшилка про искусственный интеллект. Вместе с экспертами из NPB Markets разобрались в ситуации.
Речь идет о проекте Stratos в штате Юта. Его параметры несколько раз менялись, поэтому в новостях одновременно встречаются разные цифры по площади и мощности.
Изначально территория проекта составляла около 40 000 акров — это примерно 162 км². Затем площадь сократили примерно вдвое, до 20 000 акров, или 81 км². В более свежей конфигурации разработчик говорит уже примерно о 13 000 акрах — около 53 км².
С мощностью происходит то же самое. Самый громкий расчет делался для варианта примерно на 9 ГВт вычислительной нагрузки. Сейчас долгосрочные параметры проекта выглядят скромнее — около 7,5 ГВт, а первую очередь планируют развивать постепенно.
Но даже если проект никогда не доберется до максимальных 9 ГВт, цифры все равно огромные.
«23 атомные бомбы»
Почти вся электроэнергия, которую потребляет дата-центр, в итоге превращается в тепло.
Процессор получает электричество и нагревается. Нагревается память, блоки питания, накопители, сетевое оборудование. Затем электричество тратят вентиляторы, насосы и системы охлаждения — и эта энергия тоже в итоге оказывается в окружающей среде в виде тепла.
Если дата-центр потребляет 9 ГВт постоянно, он фактически представляет собой нагреватель мощностью примерно 9 ГВт.
Но есть еще генерация.
Предполагалось, что значительную часть электроэнергии Stratos будет получать от собственной газовой электростанции. Газовая станция не превращает 100% энергии газа в электричество.
Если принять КПД станции за 55%, для производства 9 ГВт электроэнергии нужно сжигать газ примерно на:
9 / 0,55 = 16,4 ГВт тепловой мощности.
Из них около 9 ГВт превращаются в электричество, а затем практически полностью — в тепло внутри дата-центра.
Еще около 7,4 ГВт теряются непосредственно при производстве электричества.
В результате энергетическая система может рассеивать примерно 16 ГВт тепла.
Теперь посмотрим, сколько это за сутки.
16 ГВт × 24 часа = около 384 ГВт·ч тепловой энергии.
Если перевести это в джоули, получится примерно 1,4 петаджоуля.
Энергию взрыва бомбы в Хиросиме обычно оценивают примерно в 63 тераджоуля.
1 400 / 63 ≈ 22.
Это как раз 22 атомные бомбы.
Сам расчет вполне логичен.
Но сравнение легко понять неправильно.
Дата-центр ничего не взрывает. Нет ударной волны, радиации и мгновенного выброса энергии. Тепло выделяется постепенно, 24 часа в сутки, и рассеивается в атмосфере.
Поэтому корректнее говорить так: при максимальном сценарии объект за сутки может выделять количество тепловой энергии, сопоставимое с энергией примерно двух десятков взрывов уровня Хиросимы.
Для масштаба этого вполне достаточно.
А что будет, если мощность окажется меньше
9 ГВт — это максимальный сценарий. Поэтому полезнее посмотреть несколько вариантов.
Предположим, собственная газовая генерация работает с КПД 55%.
При дата-центре на 1 ГВт общая тепловая нагрузка системы составит примерно 1,8 ГВт. Это около 2,5 «Хиросим» энергии в сутки.
При 2 ГВт — уже примерно 3,6 ГВт тепла и около пяти таких условных эквивалентов в сутки.
При 5 ГВт — около 9,1 ГВт тепловой мощности и примерно 12–13 «Хиросим».
При 7,5 ГВт — примерно 13,6 ГВт тепла и около 19 условных «Хиросим» в сутки.
При 9 ГВт — те самые 16,4 ГВт и около 22–23.
Главное здесь другое: нагрузка растет практически линейно. Если вычислительный комплекс становится в два раза крупнее, примерно в два раза увеличиваются потребность в энергии и объем отводимого тепла.
И тут мы подходим к действительно необычной цифре.
Один дата-центр может потреблять больше электричества, чем производит вся Юта
В 2024 году электростанции штата Юта выработали около 35 ТВт·ч электроэнергии.
Теперь берем дата-центр мощностью 2 ГВт и предполагаем, что он в среднем загружен на 90%.
Получаем:
2 × 8760 × 0,9 = 15,8 ТВт·ч в год.
То есть всего первая крупная стадия проекта потенциально способна потреблять количество электроэнергии, равное примерно 45% нынешней генерации всего штата.
Если нагрузка вырастет до 5 ГВт:
5 × 8760 × 0,9 = 39,4 ТВт·ч.
Это уже больше, чем сейчас вырабатывают все электростанции Юты вместе.
При 7,5 ГВт — около 59 ТВт·ч.
При 9 ГВт — примерно 71 ТВт·ч ежегодно.
Именно поэтому проекты такого масштаба уже сложно называть просто дата-центрами.
Обычная модель выглядит так: строится серверный комплекс и подключается к электросети.
Здесь логика уже будет другой.
Сначала нужна собственная генерация на несколько гигаватт, газопровод, подстанции, система охлаждения, водоснабжение, огромные земельные участки — и только потом поверх этой инфраструктуры устанавливаются серверы.
Фактически мы получаем полноценный энергетический кластер, основным потребителем которого становятся GPU.
Сколько может стоить электричество для такого объекта
Допустим, средняя стоимость произведенной электроэнергии составляет $100 за МВт·ч.
Это грубый ориентир, но он позволяет понять порядок сумм.
Дата-центр мощностью 2 ГВт при загрузке 90% потребит примерно 15,8 млн МВт·ч в год.
Стоимость энергии:
15,8 млн × $100 = $1,58 млрд ежегодно.
При мощности 5 ГВт — около $3,94 млрд.
При 7,5 ГВт — примерно $5,9 млрд.
При 9 ГВт — около $7,1 млрд только на электричество.
Сюда еще не входят стоимость самих серверов, ускорителей Nvidia или других GPU, здания, сети, охлаждение, обслуживание, ремонт и проценты по финансированию.
Получается интересная экономика.
Мы привыкли обсуждать стоимость AI через цену GPU. Например, сколько стоит один ускоритель H100 или новый Blackwell.
Но в проектах гигаваттного масштаба железо становится только одной частью расходов.
Электроэнергия превращается в постоянную операционную статью на миллиарды долларов ежегодно.
Правда ли вокруг дата-центра станет на 9 градусов жарче
Здесь в вирусной новости начинается сильное упрощение.
Действительно существует исследование, в котором ученые анализировали так называемый Data Heat Island Effect — эффект теплового острова вокруг дата-центров.
Исследователи сравнивали спутниковую температуру поверхности до и после появления вычислительных объектов.
Средний рост температуры поверхности составил примерно 2 °C.
На некоторых площадках фиксировались намного более высокие значения — вплоть до примерно 9 °C.
Именно отсюда, скорее всего, появилась формулировка «дата-центры повышают температуру на 9 градусов».
Но максимальное значение нельзя переносить на каждый дата-центр.
Это примерно как сказать: «температура летом в России достигает +45 °C», а затем сделать вывод, что летом по всей России +45.
Среднее значение намного ниже.
Есть еще один нюанс.
Исследование измеряет прежде всего температуру поверхности земли — Land Surface Temperature.
Это температура асфальта, крыши, почвы и других поверхностей, которую фиксирует спутник.
Она не равна температуре воздуха, которую показывает обычный термометр.
Асфальт на солнце может нагреться до +50 °C, когда температура воздуха составляет +30 °C.
Поэтому формулировка «в радиусе 10 км станет на 9 градусов жарче» некорректна.
Более осторожный вывод выглядит так: крупный дата-центр способен создать локальный тепловой остров, особенно рядом с самой площадкой, но размер эффекта зависит от мощности, охлаждения, ветра, рельефа и времени суток.
Однако для Stratos проблема тепла действительно может оказаться серьезнее обычного
Большинство существующих дата-центров значительно меньше.
Здесь же рядом могут работать и серверы, и собственная электростанция мощностью в несколько гигаватт.
Возьмем старый сценарий с 16 ГВт тепловой нагрузки.
Представим круг радиусом 10 км.
Его площадь:
π × 10² ≈ 314 км².
Если чисто математически распределить 16 ГВт тепла по этой площади, получится примерно 51 Вт тепловой мощности на каждый квадратный метр.
Конечно, в реальности тепло так не распределяется.
Часть уносит ветер, теплый воздух поднимается вверх, температура сильно зависит от погоды и рельефа.
Но порядок цифр хорошо показывает, почему проектом заинтересовались физики и климатологи.
Это уже заметный локальный источник тепла.
Особенно проблемными могут быть ночные часы.
Днем нагретый воздух активнее перемешивается.
Ночью при слабом ветре и температурной инверсии теплый воздух может задерживаться возле поверхности. Если объект находится в долине, эффект дополнительно усиливается рельефом.
Поэтому для подобных проектов недостаточно просто написать в документах количество выделяемого тепла. Нужно моделировать, куда оно будет уходить при разных погодных условиях.
Теперь вода
Вторая громкая цифра говорит, что к 2030 году дата-центры якобы будут потреблять столько воды, сколько требуется 1,3 млрд человек.
Здесь снова смешали глобальный прогноз и конкретный объект в Юте.
Оценка относится к мировой инфраструктуре искусственного интеллекта.
Согласно одному из прогнозов, водный след дата-центров к 2030 году может достигнуть примерно 9,3 трлн литров в год.
Чтобы представить масштаб:
9,3 трлн / 365 = примерно 25,5 млрд литров ежедневно.
Если разделить этот объем на 1,3 млрд человек, получается около 20 литров на человека в сутки.
Отсюда и сравнение.
Но нельзя говорить, что дата-центр в Юте будет потреблять воду за 1,3 млрд человек.
Речь идет обо всей глобальной инфраструктуре.
Причем расход воды может отличаться в десятки раз
Вот здесь начинается самая интересная часть.
Дата-центры можно охлаждать разными способами.
Один вариант — активно использовать испарительное охлаждение и градирни.
Вода испаряется и уносит тепло. Это энергетически выгодно, но расход воды получается огромным.
Другой вариант — сухие системы охлаждения.
Тепло отводится через радиаторы и воздух, примерно как в огромной версии автомобильного радиатора.
Воды требуется намного меньше.
Но появляются другие проблемы: нужны крупные теплообменники, мощные вентиляторы и дополнительное электричество.
В жаркую погоду эффективность сухого охлаждения падает.
Поэтому возникает инженерный обмен:
меньше воды → больше оборудования и электричества → выше стоимость и больше тепла приходится отдавать непосредственно воздуху.
Для Stratos назывались оценки расхода воды порядка 500–1100 acre-feet в год при использовании более сухой схемы охлаждения.
Переведем.
500 acre-feet — примерно 617 млн литров.
1100 acre-feet — около 1,36 млрд литров.
Это все равно огромный объем, но совершенно другой порядок по сравнению с традиционными мокрыми системами.
Если же использовать крупные газовые электростанции с водоемким охлаждением, оценки могут возрастать до десятков миллиардов литров ежегодно.
Поэтому вопрос «сколько воды потребляет дата-центр» сам по себе почти ничего не значит.
Нужно спрашивать:
- какое охлаждение используется;
- какая электростанция обеспечивает объект;
- охлаждается ли сама электростанция водой;
- какая часть воды возвращается в систему;
- какая испаряется.
Только после этого можно сравнивать реальные цифры.
Сценарий №1: проект ограничивается примерно 2 ГВт
Это пока самый реалистичный вариант первых этапов.
При загрузке 90%:
около 15,8 ТВт·ч электроэнергии ежегодно.
Это почти половина всей нынешней генерации Юты.
Если электричество производится собственной газовой станцией с КПД 55%, тепловая мощность всей системы будет около 3,6 ГВт.
В пересчете на громкое сравнение — около пяти «Хиросим» тепловой энергии в сутки.
Стоимость электричества при $100 за МВт·ч — около $1,6 млрд в год.
Уже одного такого этапа достаточно, чтобы Stratos стал одним из крупнейших энергетических потребителей региона.
Сценарий №2: проект дорастает до 5 ГВт
Тогда годовое потребление составит около 39 ТВт·ч.
Это уже больше всей нынешней генерации электроэнергии Юты.
Тепловая нагрузка при собственной газовой генерации — около 9 ГВт.
Условный энергетический эквивалент — примерно 12–13 Хиросим в сутки.
Стоимость электроэнергии — около $4 млрд ежегодно.
На этой стадии дата-центр становится сопоставимым с крупным промышленным комплексом национального масштаба.
Сценарий №3: долгосрочные 7,5 ГВт
При средней загрузке 90%:
около 59 ТВт·ч ежегодно.
Это примерно в 1,7 раза больше всей текущей генерации Юты.
Тепловая нагрузка системы — около 13,6 ГВт.
Это порядка 19 условных «Хиросим» энергии в сутки.
Стоимость электричества при выбранном ориентире — почти $6 млрд ежегодно.
Если значительная часть энергии производится из газа, одновременно резко увеличиваются выбросы CO₂.
В зависимости от эффективности генерации речь может идти о десятках миллионов тонн CO₂ ежегодно.
Сценарий №4: старые максимальные 9 ГВт
Это тот сценарий, из которого выросла история про 23 атомные бомбы.
Потребление электроэнергии:
около 71 ТВт·ч в год.
Это примерно вдвое больше всей нынешней генерации штата.
Тепловая нагрузка:
около 16 ГВт.
Стоимость электроэнергии:
порядка $7 млрд в год.
При этом нужно построить генерацию, которая сама по мощности сопоставима со всей существующей энергосистемой Юты.
Понятно, почему такой вариант вызывает сопротивление жителей и экологов.
И здесь появляется главный вопрос к искусственному интеллекту
До недавнего времени прогресс AI измеряли количеством параметров моделей, скоростью GPU и объемом данных.
Теперь появляется более жесткое ограничение — физическая инфраструктура.
Можно заказать еще миллион ускорителей.
Но их нужно куда-то установить.
К ним нужно подвести десятки гигаватт электричества.
Электричество нужно произвести.
Тепло нужно отвести.
Для охлаждения понадобится либо вода, либо огромные воздушные системы.
Для газовой генерации потребуются трубопроводы.
Для новых электростанций — разрешения и земля.
Получается, что развитие искусственного интеллекта постепенно упирается не в программный код, а в энергетику.
И Stratos хорошо показывает, до каких масштабов может дойти эта гонка.
Если проект останется на уровне 1–2 ГВт, это будет просто очень крупный дата-центр.
Если мощности дойдут до 5–7,5 ГВт, речь уже фактически идет об отдельной энергетической системе, созданной ради вычислений.
А если когда-нибудь реализуют сценарии около 9 ГВт, выражение «дата-центр» вообще начнет вводить в заблуждение.
Это будет электростанция, промышленная система охлаждения и вычислительный кластер, собранные в одном месте.
Поэтому спорить о том, действительно ли объект выделяет тепло, равное 23 атомным бомбам, не очень полезно.
Да, в одном из сценариев математика примерно такая.
Но куда показательнее другая цифра: один вычислительный комплекс потенциально способен потреблять в два раза больше электричества, чем сегодня производит весь штат Юта.
Вот это и есть настоящий масштаб инфраструктурной гонки вокруг искусственного интеллекта.
