‘Hiện đại hóa hại điện’, cơn khát năng lượng vô độ của AI đe dọa lưới điện của Mỹ

Dấu hiệu của rắc rối

Trong thời gian gần đây, nhiều chuyên gia đã lên tiếng cảnh báo về tác động của các trung tâm dữ liệu tới lưới điện toàn cầu. Sự bùng nổ của trí tuệ nhân tạo (AI) lại càng khiến vấn đề trở nên trầm trọng.

Nền kinh tế kỹ thuật số tiêu tốn nhiều năng lượng đến mức nhu cầu đang gây áp lực cho nguồn cung tại nhiều nơi trên thế giới, dẫn đến lo ngại về nguy cơ giá leo thang và viễn cảnh mất điện trên diện rộng. Rủi ro và nỗi sợ sẽ càng dâng cao khi thêm nhiều trung tâm dữ liệu mới được xây dựng.

Tuy nhiên, ngay cả khi nguồn cung năng lượng vẫn tạm đủ, dữ liệu mới cho thấy các trung tâm dữ liệu đang bóp méo dòng điện bình thường của hàng triệu hộ gia đình Mỹ. Theo thuật ngữ kỹ thuật, vấn đề này được gọi là “sóng hài xấu”. 

Điện truyền qua các đường dây điện áp cao theo sóng và khi các luồng sóng đó chệch khỏi mức được coi là lý tưởng, nó sẽ làm biến dạng dòng điện chạy vào nhà. Sóng hài xấu có thể khiến các thiết bị điện tử nóng lên hoặc khiến động cơ trong tủ lạnh và máy điều hòa không khí kêu lạch cạch. Vấn đề này có thể gây ra tổng thiệt hại lên tới hàng tỷ USD.

Tệ hơn nữa, sự tăng giảm đột ngột của nguồn điện có thể dẫn đến tia lửa điện hoặc thậm chí là cháy nhà. Nếu không được giải quyết, một rắc rối có thể nhân lên thành hàng chục rắc rối khác. Điều đó có nghĩa là sóng hài xấu ngày hôm nay có thể là dấu hiệu của một thảm họa tiềm ẩn trong tương lai.

Thách thức chưa từng có

Lưới điện của Mỹ chưa bao giờ phải chịu căng thẳng như những gì các trung tâm dữ liệu đang gây ra. Những cơ sở này có nhu cầu điện năng bằng với cả một thành phố nhỏ và có thể mọc lên chỉ trong vòng một hoặc hai năm, nhanh hơn nhiều thời gian quy hoạch lưới điện thông thường.

Ngay cả trong những giai đoạn dân số bùng nổ, sự gia tăng của nhu cầu năng lượng vẫn chẳng thấm vào đâu so với các trung tâm dữ liệu. Dự kiến trong những năm tới, hàng trăm hoặc hàng nghìn cơ sở mới sẽ mọc lên để phục vụ cho việc phát triển AI.

Rắc rối từ AI phát sinh đúng lúc các lưới điện trên thế giới còn đang phải vật lộn với những khó khăn khác, bao gồm hạ tầng xuống cấp, thiên tai bão lũ gia tăng và xe điện ngày càng trở nên phổ biến.

Ông Hasala Dharmawardena, kỹ sư cao cấp về nghiên cứu mô hình hệ thống điện tại tổ chức North American Electric Reliability Corporation (NERC), bình luận: “Chúng ta cần phải đặc biệt hiểu rõ về tác động từ AI bởi nó là gánh nặng lớn lên lưới điện. Trung tâm dữ liệu tiêu thụ lượng điện rất lớn, gấp 10.000 lần một ngôi nhà bình thường”.

Hiện nay Mỹ là nước vận hành nhiều trung tâm dữ liệu nhất thế giới. Nhưng nhiều quốc gia khác cũng đang chạy đua để xây dựng các trung tâm của riêng họ, bao gồm Arab Saudi, Ireland và Malaysia. Tất cả những quốc gia này đều sẽ gặp phải thách thức đối với hệ thống năng lượng trong nước.

Tại Mỹ, các rắc rối đặc biệt nghiêm trọng bởi nước này chưa đầu tư đủ để củng cố lưới điện nhằm đáp ứng nhu cầu bùng nổ trong những năm tới. Sau hàng chục năm gần như đi ngang, nhu cầu năng lượng của Mỹ sắp nhảy vọt.

Công ty tư vấn Grid Strategies ước tính nhu cầu điện của Mỹ sẽ tăng gần 16% trong 5 năm nới, gấp hơn ba lần với ước tính một năm trước, nguyên nhân chủ yếu là sự xuất hiện của các trung tâm dữ liệu mới.

Phân tích của Bloomberg dựa trên dữ liệu của Whisker Lab và DC Byte cho thấy mối liên hệ chặt chẽ giữa khoảng cách giữa các trung tâm dữ liệu tới nhà ở và tình trạng tệ đi của sóng hài.

Whisker Labs theo dõi chất lượng điện ở Mỹ theo thời gian thực bằng cách sử dụng khoảng 1 triệu cảm biến dân dụng. Chúng được phân tán rộng đến mức gần 90% nhà ở tại Mỹ đều nằm trong bán kính 0,8 km của một cảm biến.

Phân tích của Bloomberg phát hiện rằng hơn 75% dữ liệu phản ánh dòng điện bị biến dạng cao xảy ra trong phạm vi 80 km xung quanh nơi có nhiều hoạt động của trung tâm dữ liệu. Xu hướng này đúng với cả khu vực thành phố lẫn nông thôn.

Nơi có mối tương quan mạnh nhất nhì giữa các trung tâm dữ liệu và sóng hài kém là một khu vực tại North Virginia, nơi được coi là “đặc khu” của ngành trung tâm dữ liệu toàn cầu. Khu vực này chủ yếu nằm ở Hạt Loudoun, nơi có công suất trung tâm dữ liệu tăng 2% vào năm 2024 lên khoảng 3.000 megawatt (MW).

Theo nghiên cứu, tần suất xảy ra sóng hài kém ở Hạt Loudon cao gấp 4 lần so với một hạt thông thường trên toàn nước Mỹ.

Ông Aman Joshi, Giám đốc thương mại của công ty Bloom Energy, chỉ ra rằng mức tiêu thụ năng lượng của AI biến động khá mạnh và giống với biểu đồ răng cưa hơn là đường thẳng, khác với những gì các trung tâm dữ liệu đã quen xử lý. Ông nói tiếp: “Các lưới điện hiện nay không được thiết kế để xử lý kiểu biến động tải đó”.

Kỹ sư Dharmawardena của NERC so sánh sóng hài xấu với rác vứt giữa đường làm ảnh hưởng đến mọi tài xế lái xe. Và với dữ liệu của Whisker Labs, ông nói rằng mọi người có thể hiểu được “tình trạng tổng thể của con đường đó”.

Ông nói tiếp: “Hợp đồng với các nhà cung cấp điện trao cho bạn quyền được cung cấp điện năng có chất lượng. Chúng ta phải đảm bảo người tiêu dùng được hưởng chất lượng điện năng mà họ xứng đáng”.