Rozwijająca się na ogromną skalę sztuczna inteligencja (AI) wymaga coraz większej mocy obliczeniowej, co skłania firmy do szybkiej budowy nowych centrów danych. Raport przygotowany przez Bloomberga ujawnia jednak, iż wzrost zapotrzebowania na energię nie tylko obciąża sieć, ale może także zakłóca jej pracę w sposób zagrażający sprzętom w milionach gospodarstw domowych w Stanach Zjednoczonych.
Przeanalizowano dane z ok. 770 tys. domowych czujników firmy Whisker Labs, które monitorują zjawisko nazywane „zniekształceniami harmonicznymi” (ang. bad harmonics). Im bardziej przebieg fal prądu odbiega od optymalnego kształtu, tym wyższy poziom zniekształceń. Ich długotrwała obecność może prowadzić do przegrzewania się urządzeń, a choćby do uszkodzeń np. agregatów w lodówkach i klimatyzatorach. Z raportu wynika, iż ponad trzy czwarte najbardziej zniekształconych pomiarów w USA występuje w promieniu 80 km od dużych centrów danych.
Eksperci ostrzegają, iż problem nie dotyczy wyłącznie dużych aglomeracji. W obszarach wiejskich, w których powstały potężne serwerownie, również pojawiają się sygnały o wyraźnych zniekształceniach mocy. Narażeni są głównie mieszkańcy okolic Chicago oraz Północnej Wirginii – rejonów znanych z wyjątkowo dużego skupienia centrów danych. Badania pokazały, iż w samym rejonie Chicago aż jedna trzecia czujników zarejestrowała od lutego do października 2024 roku odczyty, w których zniekształcenia przekraczały 8%, co uznaje się za poziom potencjalnie niebezpieczny dla elektroniki i urządzeń AGD.
Harmoniczne są jak kanarek w kopalni ostrzegający przed nadchodzącymi kłopotami – powiedział Bob Marshall, dyrektor generalny Whisker Labs Inc.
Dlaczego rośnie zapotrzebowanie na moc dla AI?
Ekspansja AI zmusza firmy do stawiania kolejnych, energochłonnych centrów danych. Według szacunków Bloomberga obiekty te pojawiają się w USA w rekordowym tempie i zwiększają zużycie energii do poziomów, których sieć nie doświadczyła nigdy wcześniej. Sam rejon zwany „aleją centrów danych” (ang. data center alley) w Północnej Wirginii urósł w 2024 roku o 2% – do 3000 MW mocy, a w sąsiednim hrabstwie Prince William aż o 240 MW (łączna moc przekroczyła tam 1000 MW).
Szybka rozbudowa infrastruktury AI nakłada się też na inne czynniki obciążające sieć, m.in. ekstremalne zjawiska pogodowe, starzejące się linie przesyłowe oraz coraz większą liczbę samochodów elektrycznych ładujących się w gospodarstwach domowych. Według raportu Grid Strategies w nadchodzących pięciu latach zapotrzebowanie na energię w USA wzrośnie o prawie 16% – trzykrotnie szybciej niż przewidywano rok wcześniej.
„Zniekształcenia harmoniczne” i ich wpływ na sprzęt domowy
Zniekształcone fale prądu zmiennego potrafią nie tylko wywołać migotanie żarówek czy krótkie przerwy w dostawach energii (tzw. brownouty), ale też prowadzą do przegrzewania się silników w urządzeniach AGD, co może generować miliardowe koszty napraw. Zdaniem ekspertów takie uszkodzenia stanowią wyraźne ostrzeżenie przed głębszymi problemami w sieci.
Wspomniane „zniekształcenia harmoniczne” występują, gdy częstotliwość prądu odbiega od idealnych 60 Hz (w USA). Normy przemysłowe sugerują, iż poziom zniekształceń przekraczający 8% stanowi ryzyko dla elektroniki. W Chicago ponad 9300 czujników (z 16 000 działających w regionie) odnotowało co najmniej jeden odczyt powyżej tego progu w okresie dziewięciu miesięcy.
By Eric Deng – Own work, CC BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=65722308Kwestia pomiarów i perspektywa dostawców energii
Przedsiębiorstwa takie jak Dominion Energy czy Commonwealth Edison często podważają dane Whisker Labs, powołując się na własne badania. Zwracają uwagę, iż pomiary w gniazdkach domowych nie muszą w pełni odzwierciedlać warunków panujących w liniach przesyłowych. Jednocześnie przyznają jednak, iż pewne krótkie wzrosty poziomu zniekształceń mogą występować przy podłączaniu nowych obiektów czy podczas niecodziennych konfiguracji sieci.
Zwolennicy czujników domowych argumentują z kolei, iż jeżeli dane z wielu urządzeń w jednym regionie pokazują podobne wartości, to problem raczej nie tkwi w instalacjach poszczególnych mieszkańców, ale w zewnętrznej infrastrukturze sieciowej.
Musimy być pewni, iż konsumenci otrzymują jakość zasilania, na którą zasługują – zaznacza Hasala Dharmawardena, starszy inżynier w North American Electric Reliability Corp.
Rozwiązania i prognozy
Niektóre przedsiębiorstwa energetyczne stosują już techniki izolowania centrów danych przez tworzenie dla nich oddzielnych stacji transformatorowych i linii przesyłowych. Filtry, kondensatory i inne urządzenia mogą ograniczać zakłócenia. Jednak w opinii specjalistów skala zjawiska rośnie tak szybko, iż operatorzy powinni wzmocnić monitoring jakości energii oraz modernizować infrastrukturę w trybie przyspieszonym.
Zapotrzebowanie na moc – napędzane rozwojem AI oraz postępującą elektryfikacją transportu i ogrzewania – w najbliższych latach będzie gwałtownie rosło. Raport Bloomberga pokazuje, iż już teraz „zniekształcenia harmoniczne” dotykają milionów Amerykanów. jeżeli ten trend będzie się utrzymywał, dostawcy energii i decydenci staną przed poważnymi wyzwaniami, by uniknąć zarówno uszkodzeń domowego sprzętu, jak i szeroko zakrojonych problemów z niezawodnością sieci.
