أزمة الطاقة والمراكز الضخمة للذكاء الاصطناعي: أين ستأتي الكهرباء؟ مزيج مصادر الطاقة هو المفتاح

  • الطلب الإضافي على مراكز البيانات بحلول عام 2040 يبلغ 7.9 جيجاوات... ما يعادل سعة 5-6 مفاعلات نووية كبيرة

  • الغاز الطبيعي المسال يحمل عبء الكربون، والطاقة النووية تتطلب فترات بناء طويلة، والطاقة المتجددة تواجه تحديات التقطع

  • الجمع بين الطاقة المتجددة وأنظمة تخزين البطاريات في جنوب غرب وجنوب كوريا الجنوبية هو الحل الأكثر واقعية... مع ضرورة توزيع جغرافي للمراكز وتحسين الكفاءة

إعادة تقييم الطلب في الخطة الأساسية الثانية عشرة لإمدادات الكهرباء [المصدر: وزارة المناخ والطاقة والبيئة]
إعادة تقييم الطلب في الخطة الأساسية الثانية عشرة لإمدادات الكهرباء [المصدر: وزارة المناخ والطاقة والبيئة]
برزت قضية كيفية توفير الكهرباء بكميات ضخمة اللازمة لمراكز البيانات التي تعتمد على الذكاء الاصطناعي كأولوية قصوى في سياسة الطاقة. يأتي ذلك لأن توليد الكهرباء من الغاز الطبيعي المسال يمكنه الاستجابة السريعة، إلا أنه يتضارب مع أهداف الحياد الكربوني، بينما تواجه الطاقة النووية تحديات طويلة في فترات البناء، والطاقة المتجددة تعاني من مشكلة التقطع وعدم الاستقرار.

يشير المختصون إلى ضرورة وضع مزيج من مصادر الطاقة يتناسب مع الظروف الجغرافية لكل منطقة، بدلاً من الاعتماد على مصدر واحد، مع ضرورة توزيع مراكز البيانات جغرافياً وتحسين كفاءة استهلاك الطاقة بشكل متوازٍ.
◆ الطلب الإضافي على مراكز البيانات بحلول عام 2040: ما يعادل 5-6 مفاعلات نووية كبيرة
بناءً على تقارير الجهات الحكومية المختصة في الخامس والعشرين من أغسطس، قدرت وزارة المناخ والطاقة والبيئة في إعادة تقييمها الأخيرة للطلب في الخطة الأساسية الثانية عشرة لإمدادات الكهرباء أن أقصى طلب على الكهرباء بحلول عام 2040 سيصل إلى 165.0 جيجاوات. يمثل هذا الرقم زيادة بمقدار 26.8 جيجاوات عن الخطة الأولية السابقة.

يُتوقع أن ينشأ طلب إضافي بمقدار 20.6 جيجاوات من الصناعات المتقدمة مثل الرقائق الإلكترونية، و7.9 جيجاوات من مراكز البيانات. هذا يعني أن الطلب على الكهرباء من مراكز البيانات وحدها يعادل سعة توليد 5 إلى 6 مفاعلات نووية كبيرة بقوة 1.4 جيجاوات لكل منها.

تجدر الإشارة إلى احتمالية حدوث ارتفاع حاد في الطلب على الكهرباء من مراكز بيانات الذكاء الاصطناعي. وفقاً لتقرير معهد أبحاث الاقتصاد والطاقة بعنوان "آثار زيادة مراكز البيانات في عصر الذكاء الاصطناعي على استهلاك الطاقة المحلي"، من المتوقع أن يرتفع استهلاك الكهرباء في مراكز البيانات المحلية من 5 تيراواط-ساعة في عام 2023 إلى 65.4 تيراواط-ساعة بحلول عام 2060 وفقاً للتوقعات الأساسية، بينما قد يصل إلى 134.8 تيراواط-ساعة في السيناريو الذي يفترض تسارع الذكاء الاصطناعي.

يُعتبر تحسين الكفاءة من خلال تقليل الطلب من المسائل الرئيسية الأخرى. افترض معهد أبحاث الاقتصاد والطاقة أن مؤشر كفاءة الطاقة (PUE) لمراكز البيانات المحلية في عام 2023 بلغ 1.58، وهو المتوسط العالمي. ويرى المعهد أنه إذا تم تخفيض هذا المؤشر إلى 1.2 بحلول عام 2030، وإلى 1.1 أو أقل منذ منتصف الثلاثينيات فصاعداً، فيمكن تقليل استهلاك الكهرباء في مراكز البيانات بنسبة تتراوح بين 16.5 إلى 17.8 بالمائة.

تكمن المشكلة في أن غالبية مراكز البيانات المحلية تبعد مسافات فيزيائية عن محطات التوليد. تبلغ عدد مراكز البيانات في كوريا الجنوبية 165 مركزاً اعتباراً من عام 2024، و60.4 بالمائة منها تتركز في منطقة العاصمة (سيول والمناطق المحيطة). تصل نسبة مراكز البيانات الخاصة في منطقة العاصمة إلى 75.3 بالمائة، مما يزيد الضغط على شبكة الكهرباء في المنطقة.

تعمل مراكز البيانات على مدار الساعة دون انقطاع، كما أن الحمل الكهربائي يتغير بسرعة في عمليات التدريب والاستدلال في الذكاء الاصطناعي. وهذا يبرر الحاجة الضرورية إلى تكوين محفظة متنوعة من مصادر الطاقة تستطيع توفير إمداد مستقر وتحقيق أهداف الحياد الكربوني في الوقت ذاته.
◆ مزايا وعيوب واضحة للغاز الطبيعي المسال والطاقة النووية والطاقة المتجددة... الحاجة إلى مزيج إقليمي
تتسم مصادر الطاقة المختلفة بمزايا وعيوب محددة جداً. يتميز توليد الكهرباء من الغاز الطبيعي المسال بفترة بناء أقصر من المفاعلات النووية ويمكن تركيبه بسهولة بالقرب من مناطق الاستهلاك، كما يستطيع التعامل مع التقلبات السريعة في الحمل الكهربائي في مراكز البيانات بعيداً عن أنظمة البطاريات. من الممكن أيضاً أن تقوم مراكز البيانات ببناء محطات توليد كهربائية من الغاز الطبيعي المسال (محطات ثنائية التوليد) لتوفير الكهرباء التي تحتاجها.

غير أن توسيع نطاق استخدام الغاز الطبيعي المسال قد يتضارب مع سياسات تحقيق الحياد الكربوني. تتقلب تكاليف التوليد بشكل كبير تبعاً لأسعار الوقود الدولية، وإذا زادت جهود التوليد الذاتي في مراكز البيانات، فمن المتوقع أن تزداد الواردات المحلية الخاصة للغاز الطبيعي بسرعة أكبر من التوقعات. وبالتالي، بينما قد تكون بمثابة حل إمدادي قصير الأجل، إلا أن هناك حدوداً واضحة لاستخدامها كمصدر طاقة رئيسي على المدى الطويل.

تتمتع الطاقة النووية بميزة توفير كميات كبيرة من الكهرباء الخالية من الكربون بشكل مستقر وآمن. بشكل خاص، إذا تم نشر مراكز البيانات بالقرب من محطات الطاقة النووية الموجودة على الساحل الشرقي، يمكن الاستفادة من المفاعلات النووية القائمة مع تقليل عبء نقل الكهرباء إلى منطقة العاصمة. إلا أن بناء مفاعلات نووية جديدة يستغرق وقتاً طويلاً جداً، كما يجب التغلب على مسائل قبول السكان المحليين.

تتمتع المفاعلات النمطية الصغيرة بمميزة استخدام مواقع المفاعلات النووية الموجودة أو مواقع محطات الفحم المغلقة، لكن موعد تحقيق الاستخدام التجاري وتكاليف البناء والأنظمة ذات الصلة لا تزال غير مؤكدة. من المتوقع أن يستغرق الأمر وقتاً طويلاً قبل أن تصبح هذه المفاعلات مصدراً رئيسياً للطاقة في مراكز البيانات.

تتمشى الطاقة المتجددة مع أهداف الحياد الكربوني، غير أن كمية الكهرباء المولدة تختلف باختلاف الأحوال الجوية، مما يجعل من الصعب توفير الكهرباء لمراكز البيانات بمفردها. يجب بناء نظام إمداد هجين يجمع بين الطاقة الشمسية والرياح وأنظمة تخزين الطاقة (ESS) بناءً على شبكة الكهرباء القائمة.

على هذا الأساس، يرى المحللون أن الجمع بين الطاقة المتجددة وأنظمة تخزين الطاقة (BESS) في المناطق الجنوبية الغربية والجنوبية هو الحل الأكثر واقعية على المدى القصير. غير أنه من الضروري الاستفادة من مصادر التوليد التقليدية مثل الطاقة النووية والغاز الطبيعي المسال بالتزامن مع الطاقة المتجددة وأنظمة تخزين الطاقة للتمكن من توفير الكهرباء بشكل مستقر لمراكز البيانات.

يقول كيم تشول-هيون، الباحث الأول في معهد أبحاث الاقتصاد والطاقة: "مع زيادة مراكز البيانات، من المحتمل أن تزداد الواردات المحلية الخاصة للغاز الطبيعي بسرعة أكبر من توقعات الحكومة"، ويضيف: "يجب على الحكومة أن تسرع في إعداد تحسينات نظام الواردات الخاصة وخطط تعزيز استقرار إمدادات الغاز الطبيعي".




* تمت ترجمة هذا المقال تلقائيًا بواسطة الذكاء الاصطناعي.