La consommation électrique des centres de données augmente, l’intelligence artificielle menace le système électrique mondial

NDLR : plus tôt cette année, Musk avait prédit qu'il y aurait des pénuries d'électricité dans les années à venir pour répondre aux besoins de l'intelligence artificielle et des véhicules électriques. Il a averti que le développement simultané de ces technologies exercerait une pression sur l'infrastructure électrique existante et que d'ici 2025, l'alimentation électrique pourrait ne pas être suffisante pour alimenter le nombre croissant de puces d'intelligence artificielle.

Le New Yorker a également rapporté qu'on estime que ChatGPT d'OpenAI consomme plus de 500 000 kilowattheures d'électricité chaque jour pour répondre aux demandes d'environ 200 millions d'utilisateurs chaque jour. Cela représente plus de 17 000 fois la consommation énergétique quotidienne moyenne des ménages américains.

Bloomberg vient d'écrire un article disant que dans de nombreuses régions du monde, la demande d'énergie pour les centres de données d'intelligence artificielle a augmenté et que les installations électriques locales existantes ne peuvent plus répondre à leurs besoins en énergie. « L'intelligence artificielle a causé de graves dommages au système électrique mondial. ".

Ce qui suit est la traduction intégrale du rapport Bloomberg, compilée et traduite par Ai Faner.

Lien d'origine : https://www.bloomberg.com/graphics/2024-ai-data-centers-power-grids/
Auteurs originaux : Josh Saul, Leonardo Nicoletti, Saritha Rai, Dina Bass, Ian King et Jennifer Duggan

Comme une grande partie du nord de la Virginie, le comté de Loudoun était autrefois connu pour ses ranchs de chevaux et ses sites de la guerre civile américaine. Mais au cours des 15 dernières années, de nombreux champs et forêts de la communauté ont été défrichés pour construire les centres de données qui constituent l'épine dorsale de nos vies numériques.

Aujourd'hui, l'essor de l'intelligence artificielle stimule la demande de centres de données plus grands, modifiant encore davantage le paysage et exerçant une pression énorme sur le réseau énergétique de la région.

Par un après-midi ensoleillé de ce printemps, le nouveau centre de données était en voie d'achèvement. Une fois terminé, le bâtiment de 200 000 pieds carrés consommera autant d’énergie que la consommation électrique quotidienne de 30 000 foyers américains.

Mais il faut d’abord qu’il ait suffisamment de puissance…

Le fournisseur de centres de données DataBank, propriétaire du centre de données de Virginie, a désespérément besoin d'énergie. Un client « big tech » anonyme a loué un centre de données entier et était si désireux d'utiliser le centre de données pour obtenir des ressources informatiques pour des applications d'intelligence artificielle qu'il a installé une installation dans le bâtiment avant que DataBank ne prévoit d'alimenter le serveur Ok.

"C'est le problème de l'intelligence artificielle. Ils ont besoin de beaucoup d'énergie, et une fois qu'ils l'ont obtenue, ils la veulent immédiatement", a déclaré James Mathes, qui gère une partie des installations de DataBank. "À l'heure actuelle, l'intelligence artificielle est comme un chèque en blanc."

Une augmentation presque soudaine de la demande d'énergie des centres de données a dépassé les alimentations électriques existantes dans de nombreuses régions du monde, selon des entretiens avec des opérateurs de centres de données, des fournisseurs d'énergie et des responsables technologiques. Cette dynamique a entraîné des délais d'attente de plusieurs années pour que les entreprises se connectent au réseau, ainsi que des inquiétudes croissantes concernant les pannes de courant et la hausse des prix pour les résidents vivant dans les marchés les plus denses en centres de données.

La volonté de la Silicon Valley de développer l’intelligence artificielle à tout prix a conduit à une augmentation spectaculaire de la demande d’électricité, qui menace également le plan de transition énergétique de l’ensemble du pays et les objectifs d’énergie propre de milliards d’entreprises technologiques. Dans certains pays, dont l'Arabie saoudite, l'Irlande et la Malaisie, tous les centres de données qu'ils envisagent de construire nécessiteront plus d'énergie pour fonctionner à pleine capacité que les sources d'énergie renouvelables existantes, selon une analyse Bloomberg des dernières données.

La demande en électricité des centres de données suédois pourrait doubler d'ici la fin de cette décennie, puis doubler à nouveau d'ici 2040, selon les estimations officielles. Au Royaume-Uni, la consommation électrique de l’IA devrait augmenter de 500 % au cours de la prochaine décennie. Aux États-Unis, la consommation électrique des centres de données devrait passer de 3 % de l’électricité totale en 2022 à 8 % en 2030. Goldman Sachs décrit cela comme « une croissance énergétique sans précédent depuis une génération ».

Il existe plus de 7 000 centres de données construits ou à divers stades de construction dans le monde, contre seulement 3 600 en 2015.

Si ces centres de données continuent de fonctionner, la consommation électrique annuelle totale pourrait atteindre 508 térawattheures. C’est plus que la production totale d’électricité en Italie ou en Australie sur une année entière.

D’ici 2034, la consommation énergétique mondiale des centres de données devrait atteindre 1 580 térawattheures, soit l’équivalent de la consommation énergétique totale de l’Inde.

Ce ne sont que des estimations, et il reste encore beaucoup d’incertitude quant à l’évolution de l’engouement actuel pour l’IA. Il existe également des écarts entre les prévisions des développeurs de centres de données concernant la demande d'énergie et la production d'électricité réelle.

Alors que les entreprises technologiques s'empressent de souligner que même si les centres de données continuent de se développer, ils représentent moins de 2 % de la consommation mondiale d'énergie, un rapport d'avril de Goldman Sachs estime que ce chiffre augmentera d'ici la fin de la décennie. pourrait atteindre 4 %. Étant donné que la demande globale d’électricité est quasiment stable depuis des années et qu’elle est même en baisse dans certaines régions, toute augmentation d’un point de pourcentage a un impact énorme.

John Ketchum, PDG de NextEra Energy aux États-Unis, a déclaré qu'au cours des deux prochaines décennies, la demande d'électricité aux États-Unis devrait augmenter de 40 %, alors qu'au cours des deux dernières décennies, la demande d'électricité aux États-Unis n'a augmenté que de 9 %. Les centres de données sont la principale raison de l'augmentation de la demande, a déclaré Ketchum, l'électrification et la fabrication étant également d'autres facteurs. Lorsqu'on lui a demandé pourquoi les centres de données consommaient soudainement autant d'énergie, sa réponse a été simple : « À cause de l'intelligence artificielle. » Il a cité l'énergie nécessaire pour entraîner les modèles et la capacité de l'intelligence artificielle à tirer des conclusions à partir de données qu'elle n'a jamais vues. "C'est 10 à 15 fois la consommation d'énergie."

Amazon, le plus grand fournisseur de services cloud aux États-Unis, Microsoft et Google d'Alphabet ont tous annoncé leur objectif de faire fonctionner leurs centres de données entièrement à l'énergie verte – Amazon l'année prochaine, Google et Microsoft d'ici 2030. Les trois sociétés ont déclaré qu'elles étudiaient des moyens technologiques pour réduire la consommation d'électricité ou équilibrer plus efficacement la demande du réseau. Cela pourrait inclure une plus grande efficacité des puces et des serveurs, une meilleure disposition des équipements pour réduire les besoins de refroidissement et un déplacement des charges vers différentes zones en fonction de la disponibilité de l'énergie, en particulier de l'énergie verte.

Mais certains leaders technologiques, comme Sam Altman, PDG d'OpenAI, affirment que l'adaptation à cette nouvelle situation nécessitera une percée énergétique, probablement issue de l'énergie nucléaire. Microsoft et Amazon misent également sur l'énergie nucléaire, Amazon ayant récemment acheté un centre de données à énergie nucléaire en Pennsylvanie et signalant sa volonté d'en acheter davantage. Pour l’instant, la voie à suivre reste floue. Microsoft a récemment reconnu que ses efforts en faveur de l’intelligence artificielle compromettaient son objectif de longue date de devenir carboneutre d’ici 2030.

"Nous avons besoin de térawatts d'énergie verte traditionnelle, qu'elle soit éolienne ou solaire, et cela nécessitera un effort mondial", a déclaré Amanda Peterson Corio, directrice de l'énergie des centres de données mondiaux de Google. La portée de la discussion ne se limite pas aux besoins de l'intelligence artificielle. Un térawatt équivaut à la production d’électricité d’environ 1 000 centrales nucléaires. "Bien sûr, nous voulons nous décarboner nous-mêmes, mais si nous nous décarbonisons uniquement nous-mêmes et pas l'ensemble du réseau, à quoi ça sert ?"

Dans les centres de données d’aujourd’hui, vous trouverez probablement des milliers de cartes graphiques Nvidia H100 – le moteur du boom de l’IA générative – consommant chacune jusqu’à 700 watts, soit presque autant d’énergie qu’un téléviseur à écran plat de 60 pouces huit fois. Les centres de données construits pour former des modèles d’IA nécessitent encore plus de puissance. Par exemple, Microsoft possède des dizaines de milliers de cartes graphiques Nvidia connectées dans un centre de données utilisé pour développer la technologie OpenAI. Ces cartes graphiques sont alimentées par des puces réseau et d'autres types, et couplées aux équipements de refroidissement utilisés dans les centres de données, la consommation électrique est encore plus importante.

La sagesse conventionnelle dans la Silicon Valley veut que la quantité d’énergie nécessaire ne fera qu’augmenter. La dernière carte graphique de Nvidia, la B100, consomme presque deux fois plus d'énergie que la H100. Nvidia estime que les entreprises pourront faire plus avec moins de puces, mais Ian Buck, responsable du groupe de calcul accéléré de Nvidia, a reconnu que le déploiement de l'IA est susceptible d'augmenter. "Les gens aiment remplir leurs centres de données", a-t-il déclaré.

Le développement de l’intelligence artificielle évolue également de jour en jour, et les gens souhaitent développer des modèles d’intelligence artificielle plus vastes. Le supercalculateur Microsoft construit en 2020 a entraîné le GPT-3 d'OpenAI, en utilisant 10 000 des dernières puces d'intelligence artificielle de l'époque. Selon un discours prononcé en mai par Mark Russinovich, directeur de la technologie de Microsoft Azure, les supercalculateurs de Microsoft utilisaient 14 400 cartes graphiques Nvidia H100 haut de gamme en novembre 2023, et le prochain supercalculateur en cours de conception sera 30 fois plus puissant qu'aujourd'hui.

Dans le même temps, le PDG de Nvidia, Jensen Huang, a déclaré que de nombreux pays s'efforceraient d'établir leurs propres systèmes d'intelligence artificielle « de propriété indépendante » pour rester compétitifs et traiter les données localement. La bataille mondiale pour la suprématie de l’IA dépendra probablement des pays disposant de suffisamment de centres de données et de puissance pour prendre en charge cette technologie. Si tel est le cas, le comté de Loudoun est un microcosme de ce qui va se passer dans le reste du monde – et des défis auxquels les autres pays seront confrontés pour rester compétitifs.

Capitale mondiale des centres de données

Au cours des cinq dernières années, Dominion Energy Inc., qui dessert le comté de Loudoun et est connue sous le nom de « voie des centres de données », a connecté 94 centres de données qui consomment au total environ quatre gigawatts d'électricité. Aujourd'hui, l'entreprise répond aux demandes de campus de centres de données qui consommeront plusieurs gigawatts d'électricité, suffisamment pour alimenter des centaines de milliers de foyers, avec deux ou trois centres de données qui, ensemble, pourraient consommer l'équivalent de 2019. La consommation électrique totale de toutes les installations connectées pendant l'année.

L’augmentation de la demande a créé un arriéré. Les développeurs de centres de données doivent désormais attendre plus longtemps pour connecter leurs projets au réseau. "Cela pourrait prendre seulement deux ans ou seulement quatre ans, selon ce qui doit être construit", a déclaré le président national Edward Baine lors d'une entrevue.

Dominion Power s'efforce de construire l'infrastructure nécessaire pour soutenir ce plan. De nouvelles lignes électriques suspendues à des tours métalliques géantes et posées le long des routes et des ruisseaux alimentent ces imposants centres de données sans fenêtres. L’entreprise construit un grand nouveau parc éolien et de nombreux parcs solaires à proximité de la côte, mais les centrales au charbon et au gaz naturel pourraient également rester en service plus longtemps.

Fin 2022, Dominion Power a soumis une lettre inédite aux régulateurs demandant l'autorisation de construire de nouvelles sous-stations et lignes de transport pour répondre à une croissance de charge « sans précédent ». Dans la lettre, Dominion Power a déclaré avoir reçu 18 avertissements de décharge de charge ce printemps. Ces avertissements sont émis lorsque le gestionnaire du réseau informe l'entreprise qu'un délestage peut être nécessaire. Le « délestage » est un terme technique désignant une interruption contrôlée de l'alimentation électrique des clients, qui peut inclure des pannes d'électricité périodiques.
"Cela allait bien au-delà des procédures d'exploitation normales et sûres", a déclaré Dominion Power aux régulateurs.

La Virginie n'est pas la seule à déployer des efforts pour répondre à la demande d'électricité. David Bloom, président de l'opérateur britannique de centres de données Kao Data, a déclaré que dans l'ouest de Londres, historiquement considéré comme un hub de centres de données, les nouvelles installations devront attendre 2030 pour être connectées au réseau. « Nous sommes désormais poussés vers de nouveaux sites », a-t-il déclaré. De même, dans le sud de la Suède, où le marché des énergies renouvelables est fort, la demande de connexions au réseau est si forte que les entreprises pourraient devoir attendre des années. "Nous avons une file d'attente et vous devez obtenir vos billets", a déclaré Peter Hjalmar, directeur régional pour le sud de la Suède chez la compagnie d'électricité allemande E.ON SE, selon une analyse récente de Morgan Stanley. Les rapports montrent que de nombreux nouveaux centres de données d'intelligence artificielle à travers les États-Unis devraient consommer 100 mégawatts d'électricité chacun, ce qui amène les analystes à se demander : « Comment tous les projets de centres de données proposés seront-ils alimentés en temps opportun ? Selon NextEra, avec une demande si élevée, les grandes entreprises technologiques soumissionnent pour les données ? espace central pouvant être alimenté à tout moment.

Ali Farhadi, PDG de l'Allen Institute for AI, a déclaré que la croissance attendue des centres de données pourrait également se heurter à des limitations au niveau des lignes de transmission transportant l'électricité. "Je ne pense pas que nous puissions déplacer autant d'énergie à travers le monde, et encore moins la produire", a-t-il déclaré.

Les analystes énergétiques affirment que les centres de données deviendront plus efficaces au fil du temps, mais qu’ils deviendront également plus grands. La taille moyenne des centres de données dans le monde est désormais de 412 000 pieds carrés, soit une multiplication par cinq par rapport à 2010, selon la société d'information commerciale DC Byte.

Les experts affirment qu'une augmentation de la demande en centres de données, associée à des investissements importants dans de nouvelles sous-stations, lignes de transmission et autres infrastructures par des compagnies d'électricité comme Dominion, augmente également la probabilité que les clients voient les prix de l'énergie plus élevés. Le coût de certaines améliorations est généralement distribué aux clients d'électricité de toute la région, apparaissant comme un poste sur la facture mensuelle de services publics de chaque personne.

Goldman Sachs estime que les services publics américains devront investir environ 50 milliards de dollars dans une nouvelle capacité de production pour soutenir les centres de données. "Cela augmentera à la fois les prix de gros et les prix de détail de l'énergie", a déclaré Patrick Finn, analyste du marché de l'électricité au sein du cabinet de conseil en énergie Wood Mackenzie.

Un représentant de Dominion Power a déclaré que les coûts, y compris les modifications du réseau, seront répartis entre chaque catégorie de clients, du résidentiel à l'industriel, en fonction du coût réel de service à chaque type de client. En conséquence, la part des coûts de transmission supportée par les clients résidentiels a diminué ces dernières années, tandis que celle des centres de données a augmenté.

Il y a également des signes précurseurs d’une certaine hausse des taux en Irlande, un autre marché très saturé. Le climat doux de l'Irlande a attiré de nombreux centres de données de Microsoft, Amazon et d'autres sociétés, et ces installations devraient consommer un tiers de l'énergie irlandaise d'ici 2026, contre seulement 18 % en 2022.

Les prix de gros de l’électricité en Irlande ont été en moyenne d’un tiers plus élevés que partout ailleurs en Europe cette année. Sarah Nolan, modélisatrice principale chez Cornwall Insight, a déclaré que d'autres facteurs, notamment la géographie de l'Irlande, ont également joué un rôle, mais que la demande croissante de centres de données a également joué un rôle. Premièrement, juste avant le début du boom de l'intelligence artificielle, l'Irlande a également pris des mesures strictes de restriction. la construction de centres de données.

Pour gérer les contraintes énergétiques, l'opérateur public d'électricité irlandais a mis en place un moratoire à Dublin début 2022 et a défini les conditions de connexion des nouveaux centres de données au réseau, notamment en donnant la priorité à ceux qui produisent leur propre électricité. Donal Travers, directeur des services technologiques, aux consommateurs et aux entreprises chez IDA Ireland, qui attire les investissements directs étrangers, a déclaré que l'opérateur public d'électricité irlandais avait un plan « global » pour construire le réseau. Mais il a déclaré qu'il s'attendait à ce que les restrictions sur les nouvelles connexions aux grands réseaux "durent probablement jusqu'en 2028 environ".

Pendant ce temps, d’autres régions sont impatientes d’ouvrir leurs portes.

prochaine Virginie

Lorsque Rangu Salgame se tourne vers la Malaisie, il voit la prochaine Virginie « prendre forme ». Johor, l'État le plus méridional de la péninsule malaisienne, a pour politique d'accélérer les approbations des centres de données. En outre, elle est également proche de Singapour, longtemps une plaque tournante des centres de données, qui a imposé un moratoire sur les nouvelles constructions pendant plusieurs années pour gérer la croissance énergétique de la petite île.

Autrefois un village de pêcheurs endormi, la périphérie de Johor Bahru est aujourd'hui de vastes chantiers de construction. Microsoft et Amazon investissent dans la région, tout comme la société de Salgeim, Princeton Digital Group (PDG). Au Sedenak Tech Park, à environ 65 km au sud du centre-ville de Johor Bahru, des grues imposantes parsèment le ciel. Le nouveau centre de données de PDG de 150 mégawatts occupe un coin du campus en face d'installations similaires d'autres fournisseurs.

"Nous avons complété le processus depuis l'inauguration jusqu'à la production en 12 mois", a déclaré Salgame, qui espère disposer d'une capacité de 300 mégawatts à Johor d'ici deux ans. "Toutes les régions du monde ne peuvent pas produire à cette vitesse et à cette échelle."

Avec la Malaisie, le Texas est devenu l'un des marchés de centres de données à la croissance la plus rapide aux États-Unis, en partie grâce à son indépendance et à la promesse d'un réseau électrique déréglementé qui réduit les temps d'attente. Selon DC Byte, Bobby Hollis, vice-président de l'énergie de Microsoft, a déclaré que le centre de données du Texas pourrait être connecté au réseau dans un délai d'un à deux ans nécessaire à la construction du centre de données.

Hollis a déclaré que le Texas est riche en ressources d'énergie solaire et possède certaines des meilleures ressources d'énergie éolienne au monde dans la région de Panhandle Plains de l'État. Mais le temps chaud et les réserves d’eau limitées incitent Microsoft et Google à tenter de sevrer l’équipement de refroidissement de leurs centres de données de l’eau. Cependant, la méthode alternative nécessite plus d’énergie, environ 5 % d’énergie en plus en moyenne, selon Microsoft.

Même si le pouvoir semble abondant au Texas, il a ses limites. Hollis a déclaré que les approvisionnements en panneaux solaires et autres équipements nécessaires à l'énergie propre commençaient à se resserrer. L'Electric Reliability Council of Texas a également récemment averti qu'il sous-estimait la demande dans la région de San Antonio, où se trouve l'immense campus de centres de données de Microsoft, ce qui pourrait provoquer des pannes de courant en cascade dans tout l'État à l'avenir.

L’opposition aux centres de données augmente en Virginie. Lors d'une réunion du conseil de surveillance du comté de Prince William en mars, des résidents frustrés se sont prononcés contre un changement de zonage qui aurait permis la construction de centres de données environ deux fois plus hauts sur certains terrains. Une femme a déclaré aux autorités qu'un centre de données transformait son quartier calme en un « cauchemar dystopique ».

Rachel Ellis, une femme au foyer de 48 ans qui s'est exprimée à distance, a déclaré que le changement entraînerait davantage de demandes sur un réseau électrique déjà mis à rude épreuve. "Continuer à approuver la construction d'un centre de données sans comprendre d'où viendra l'énergie est un acte de gestion imprudent", a-t-elle déclaré.

Le conseil de surveillance a voté après avoir entendu plus d'une douzaine de personnes opposées au changement de zonage. Les centres de données plus grands sont approuvés.

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