目前Meta、OpenAI皆已规划GW级别AI数据中心,最快于2026年启用。Meta的普罗米修斯(Prometheus)、亥伯龙(Hyperion)计划,预计两项数据中心计划容量目标共计为6GW,而OpenAI和甲骨文等共同推动的星门计划(Stargate),目标数据中心容量目标4年内达10GW。面对AI数据中心庞大的电力需求,现有的能源基础建设将无法支撑,DIGITIMES预期,AI数据中心能源策略将加速迈向分散式低碳供电模式。
随着NVIDIA历代GPU功耗不断提高,2030年单颗AI芯片功耗有可能超过2kW,未来AI数据中心用电需求将从MW进入GW级别。2030年预期全球数据中心用电量将成长2~3倍,最高可达1,264TWh。
然而,在高功率与使用永续能源的双轴要求下,数据中心电源设计与能源基础设施将被重新定义,电源架构如800V高压直流(HVDC)技术、散热技术如液冷、采用无碳能源等为关键议题。DIGITIMES分析师余佩儒认为,未来AI数据中心能源架构将逐步从集中式架构,转向分散式低碳能源,最终迈向100%无碳能源(Carbon Free Energy;CFE)目标。
余佩儒分析,所谓的分散式、多元无碳能源组合策略,主要考量数据中心所在地能源条件,朝向数据中心与电力生成资产共址(co-location)发展模式,整合太阳能、风能等间歇性再生能源,或是地热、核能等稳定基载电力,氢燃料电池现场供电,搭配储能系统与微电网架构,强化能源自主性与调度弹性。目前四大数据中心业者透过与核能、地热新创公司签署购电协议(Power Purchase Agreement;PPA)模式,预期自2026年开始提供低碳电力,甚至以燃料电池做为数据中心备援电力,满足现场供电需求,搭配储能电池,打造数据中心微电网架构。
这也解释了美国数据中心在设置地点上的移转,既有数据中心选址的主要考量是靠近美国东西岸的用户端,而未来GW级别的数据中心将更重视能源导向的基础建设,选址考量包括电价、土地与再生能源供应等因子,如美国中南部。
DIGITIMES预期,2030年全球数据中心用电结构将朝向以绿电为主、搭配无碳能源支撑、多元备援的混合型态。2030年预计全球数据中心化石燃料供电占比,将从现阶段的7成降至3成以下,而数据中心将有7成电力来自低碳能源,其中风能、太阳能等再生能源将占超过5成,核能将占10~15%、地热约占3~5%、氢能约占1~3%。
值得关注的是,能源结构存在区域性差异,例如美国越来越多数据中心业者与小型模块化反应炉(Small Modular Reactor;SMRs)新创公司签署PPA,预期2030年后,SMRs将成为数据中心营运商基载低碳电力的来源。