Moc i chłodzenie centrów danych: obciążenie sieci, testy w kosmosie i kara 1,1 mln dolarów

Departament Energii USA zapowiedział w tym tygodniu, że zainwestuje w modernizację sieci 5,25 mld dolarów. Pakiet obejmuje 1,9 mld dolarów ze środków federalnych i 3,35 mld dolarów wkładu własnego, podaje The Register.

Pieniądze wspierają 31 projektów w 26 stanach i mają dodać co najmniej 23 gigawaty mocy. Federalna część, 1,9 mld dolarów, jest rdzeniem zapowiedzi. Program nie buduje nowych źródeł wytwarzania. Większość prac to wymiana przewodów albo przebudowa ponad 1 500 mil linii przesyłowych. Do tego dochodzi montaż czujników, urządzeń sterujących przepływem mocy i narzędzi analitycznych na 21 000 mil infrastruktury sieciowej. Departament Energii twierdzi, że poprawi to niezawodność i obniży koszty energii dla około 100 000 000 Amerykanów. Sekretarz energii Chris Wright powiedział, że inwestycje „pozwolą wycisnąć więcej z infrastruktury, którą już mamy, przesłać więcej energii przez sieć i dostarczyć tanią, niezawodną i bezpieczną moc, która będzie napędzać amerykański dobrobyt przez kolejne dziesięciolecia”.

Sposób, w jaki to ujęto, ma znaczenie. Wąskim gardłem nie jest wyłącznie to, ile energii kraj potrafi wytworzyć. Liczy się też, ile prądu zmieszczą przewody i jak szybko system zdoła dodać moc.

The Register poinformował, że Moody's ostrzegał wcześniej w tym miesiącu: budowa centrów danych wyprzedza możliwości sieci w dodawaniu potrzebnej mocy. Agencja szacuje, że w 2030 roku amerykańskie centra danych zużyją 426 TWh, prawie dwa razy więcej niż w 2025 roku. Warto pamiętać o tej liczbie przy każdej zapowiedzi modernizacji sieci. Operatorzy szukają mocy także gdzie indziej. The Register odnotował falę inwestycji w małe reaktory modułowe, energię geotermalną i ponowne uruchamianie starych elektrowni jądrowych. Producenci chipów, w tym Nvidia, naciskają na inteligentniejsze, lepiej połączone centra danych, które w razie potrzeby oddadzą moc z powrotem do sieci.

Chłodzenie jest trudniejszym problemem

O mocy mówi się najgłośniej. Kłopot z fizyką zaczyna się przy cieple. Najlepiej widać to na przykładzie Project Suncatcher firmy Google, czyli próby testowania obliczeń AI na orbicie.

Ars Technica podała, że pierwszy eksperymentalny satelita Google, nazwany MVP, ma wystartować 1 października na pokładzie rakiety SpaceX Falcon 9 w ramach lotu Transporter-18. Satelita jest wielkości lodówki i mieści cztery własne akceleratory AI Google, układy TPU. Jego panele słoneczne dają około jednego kilowata mocy, mniej więcej tyle, ile potrzebuje kuchenka mikrofalowa albo suszarka do włosów. Google nie zbudował statku od zera. Sprzęt AI jest firmy, ale satelita pochodzi od Planet Labs, przedsiębiorstwa zajmującego się obrazowaniem satelitarnym, podaje Ars Technica. Pierwotny plan zakładał wysłanie dwóch własnych satelitów w 2027 roku. Google chciał przyspieszyć i wmontował swoje chipy w satelitę, który Planet Labs zbudował już wcześniej na potrzeby wczesnego testu.

Chłodzenie sprawia, że test będzie działał krótkimi seriami. Ars Technica podała, że Google stosuje warstwę plastycznej „masy termoprzewodzącej”, która łączy chipy z aluminiowymi i miedzianymi rurami cieplnymi. Te odprowadzają ciepło do radiatora, a ten wypromieniowuje je w kosmos. Mimo to system pracuje tylko przez około 15 minut, potem TPU trzeba wyłączyć, żeby radiatory nadążyły.

Tom's Hardware również podał limit 15 minut. Zwrócił uwagę, że satelita ma obsługiwać zapytania AI do roku, pozostając na orbicie do sześciu lat, zanim spłonie przy wejściu w atmosferę. Oba serwisy różnią się w tym, jak długo ma działać sam ładunek AI, więc deklaracje o czasie traktuj ostrożnie. Drugi problem to promieniowanie. Ars Technica zauważyła, że może ono uszkadzać chipy albo zakłócać obliczenia przez zmianę bitów. Dodała, że Google użył tych samych TPU co w naziemnych serwerach, a nie sprzętu specjalnie utwardzonego. Tom's Hardware podał, że na razie odpowiedzią Google jest okresowe restartowanie chipów. James Manyika, starszy wiceprezes Google ds. badań, powiedział The New York Times: „Szczerze mówiąc, nie spodziewamy się, że w najbliższych latach będziemy mieli cokolwiek użytecznego w działaniu”. Porównał ten wysiłek do samochodów bez kierowcy Google, które firma testowała „jakieś 15 lat, zanim cokolwiek się pojawiło”.

Centra danych na orbicie nie są krótkoterminową odpowiedzią na naziemne ograniczenia mocy i chłodzenia. To program badawczy z satelitą na cztery chipy i kilowatową baterią słoneczną. Google mówił o długofalowych planach sieci ponad 80 satelitów, podaje Tom's Hardware. Sam szef badań firmy odkłada jednak ten horyzont na lata, nie kwartały.

Przykład z New Jersey: 1,1 mln dolarów

Na ziemi strona egzekwowania prawa działa coraz głośniej. New Jersey kazało operatorowi jednego z największych planowanych centrów danych na wschodnim wybrzeżu zapłacić 1,1 mln dolarów kary. Stan twierdzi, że firma potajemnie zainstalowała i uruchamiała generatory gazowe, łamiąc ustawę o kontroli zanieczyszczenia powietrza, podała Ars Technica 24 września. DataOne ukarano po śledztwie The Guardian i Floodlight News, które w sierpniu pokazały nagranie z drona termowizyjnego. Widać na nim, że pracowało 45 z 62 generatorów gazowych.

Żaden z generatorów nie miał pozwoleń wymaganych dla jednostek o mocy 37 kilowatów i większej, choć pracowały z mocą 1 982 kW, ponad 50 razy powyżej stanowego limitu, podaje Ars Technica. Departament Ochrony Środowiska New Jersey zaznaczył, że takie generatory emitują dwutlenek węgla, tlenki azotu, tlenek węgla i inne zanieczyszczenia ze spalania. Mogą one zaostrzać astmę, wywoływać zawały serca i powodować przedwczesne zgony. Komisarz DEP Ed Potosnak nazwał tę decyzję „zdecydowanie największą, jaką kiedykolwiek podjęto wobec centrum danych w New Jersey”. Powiedział, że centra danych nie będą w tym stanie „budowane ani eksploatowane bezkarnie”.

Środek zaradczy ma granice. DataOne dostało 45 dni na złożenie wniosków o pozwolenia albo zaprzestanie działalności, ale może dalej pracować na silnikach gazowych, starając się o nie. Nichole Gardner z lokalnej organizacji ekologicznej Sustain SJ powiedziała Ars, że „to niewystarczające, zarówno co do kwoty, jak i egzekwowania”. Rzecznik DataOne powiedział The New York Times, że firma „złoży wnioski o pozwolenia na emisję dla tymczasowych generatorów”. Zaznaczył, że firma „nie zgadza się” z karą, i dodał, że zakład „przechodzi na ogniwa paliwowe o niskiej emisji i cichej pracy”.

Mieszkańcy okolic zakładu w Vineland, który zasila narzędzia AI Microsoftu, w tym Copilot, nie uspokoili się. Tiffany Leone-Vespa powiedziała NYT: „Czym oddychaliśmy, odkąd uruchomili te generatory bez pozwoleń?”. Steve Brown, inny wieloletni mieszkaniec, nazwał to układem „nie proś o pozwolenie, proś o wybaczenie później”. W New Jersey planuje się lub buduje ponad 80 centrów danych. Stan niedawno przyjął prawo kończące ulgi podatkowe dla centrów danych, odbierając deweloperom dostęp do funduszu, który wcześniej oferował 250 mln dolarów zachęt.

Zestaw te trzy historie, a wzór staje się jasny. Pieniądze na sieć są prawdziwe, ale rozłożone w czasie. Eksperyment na orbicie jest prawdziwy, ale maleńki. Kara w New Jersey jest prawdziwa, ale zdaniem mieszkańców mała wobec zaangażowanego kapitału. Żadna z tych odpowiedzi nie rozwiązuje kryzysu mocy i chłodzenia, który opisują własne prognozy branży.