Durante l’ultimo decennio i consumi energetici dei data center sono rimasti relativamente stabili grazie agli aumenti di efficienza ottenuti attraverso l’innovazione tecnologica. La situazione è cambiata con l’arrivo dell’AI: secondo la International Energy Agency (IEA), infatti, il consumo globale di elettricità da parte dei data center dovrebbe più che raddoppiare entro il 2030 con l’AI che gioca un ruolo determinante in questo aumento. Per esempio, una singola richiesta a ChatGPT consuma quasi 10 volte l’energia di una ricerca su Google.
Goldman Sachs prevede che il fabbisogno elettrico globale dei datacenter possa salire dai 55GW degli inizi del 2025 agli 84GW del 2027, un aumento di oltre il 50% in soli due anni. Entro il 2030 la capacità consumata potrebbe raggiungere i 122GW. Anche la densità energetica sta aumentando, con gli attuali 1.744 kW di assorbimento per metro quadrato, destinati a diventare 1.894 kW entro il 2027. L’hardware dedicato all’AI ha un impatto significativo su questa tendenza.
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La produzione energetica riuscirà a tenere il passo?
La crescente fame energetica dei data center fa però a pugni con un’inefficiente e obsolescente infrastruttura legacy. Secondo la North American Electric Reliability Corporation, nel prossimo decennio quasi metà del territorio statunitense correrà maggiori rischi di black-out a causa della dismissione delle vecchie centrali, dei ritardi nella costruzione di quelle nuove e dell’aumento della richiesta di energia.
Il quadro non cambia molto a livello globale: si calcola che oltre metà delle attuali centrali dell’Unione Europea e del Regno Unito terminerà di funzionare entro il 2040 nonostante si preveda che il fabbisogno elettrico possa aumentare di quasi l’80% tra il 2022 e il 2050. La motivazione di queste dismissioni risiede nella volontà di abbandonare la dipendenza dai combustibili fossili come il carbone.
La risposta è il nucleare?
Considerato questo gap imminente, il nucleare sta emergendo come componente chiave del futuro mix energetico, sia come mezzo per rispondere alla crescente domanda che come soluzione per supportare gli sforzi di decarbonizzazione in atto. La IEA prevede che la quota di elettricità generata dal nucleare possa quasi raddoppiare entro il 2050.
La IEA conta attualmente 63 reattori nucleari in fase di costruzione in tutto il mondo per una capacità combinata di oltre 70GW. La maggior parte di queste iniziative riguarda però Russia e Cina; di contro, la situazione nelle nazioni del G7 vede investimenti in calo e continue dismissioni di centrali arrivate al termine della vita operativa.
SMR: l’opzione adatta ai data center
Uno sviluppo promettente riguarda la tecnologia SMR (Small Modular Reactor), reattori a fissione compatti in grado di generare fino a 300MW di cui è possibile realizzare versioni di microreattori da soli 10MW. I reattori SMR sono progettati per essere prefabbricati, più facili da installare e più rapidi da attivare rispetto alle centrali tradizionali.
I reattori SMR potrebbero essere installati all’interno dei data center per fornire energia pulita dedicata. Se la costruzione di una centrale nucleare tradizionale richiede 8-10 anni, i reattori SMR potrebbero essere implementati in soli 2-3 anni: sempre più tempo di quanto richiesto dalla costruzione di un data center, certamente, ma sarebbe un passo nella giusta direzione.
La sfida? I reattori SMR non sono stati ancora collaudati su vasta scala essendocene molto pochi in attività commerciale, per quanto ciò potrebbe cambiare rapidamente nei prossimi decenni all’intensificarsi della domanda.
Il bisogno immediato di aumentare l’efficienza
Se da un lato l’energia nucleare potrebbe aiutare a risolvere i problemi di capacità a lungo termine, i data center necessitano però di soluzioni immediate per ridurre i consumi di elettricità. Ciò significa analizzare in profondità ogni area di assorbimento elettrico nel data center, dal networking e dal calcolo fino allo storage dei dati insieme con tutto il relativo fabbisogno di alimentazione e raffreddamento. Solo adottando le soluzioni più efficienti nell’intero data center si può sperare di mitigare l’impatto dell’AI e dell’indisponibilità di sufficiente energia.
Una parte della soluzione potrebbe riguardare la dismissione degli inefficienti hard disk legacy (HDD) a favore dello storage all-flash. La tecnologia flash è decisamente più efficiente rispetto a quella degli HDD, che ancora oggi coprono buona parte dello storage dei data center. A differenza degli HDD, lo storage flash però non possiede parti in movimento e conseguentemente consuma 5-10 volte di energia in meno.
Anche se qualsiasi storage basato su tecnologia flash è più efficiente di un HDD, i sistemi flash storage avanzati possono offrire vantaggi ancora maggiori. I modelli SSD di fascia commodity, spesso limitati a 20-30TB per drive, possono ridurre i consumi solo fino a un certo punto. Alcuni produttori propongono oggi moduli flash ad alta densità progettati per essere parte di sistemi integrati: sono moduli che minimizzano i componenti su scheda come la RAM e che si affidano a un’ottimizzazione a livello di sistema. Il risultato è un’efficienza fino a cinque volte maggiore rispetto agli SSD standard, 85% di emissioni di CO2 in meno e un’affidabilità 3-6 volte superiore rispetto sia agli SSD che agli HDD.
Per concludere
Di fronte a workload AI che crescono e a fabbisogni energetici di data center in enorme aumento non esiste una singola soluzione ma occorre pensare a molteplici strategie. L’energia nucleare, in particolare i reattori SMR, può aiutare a colmare il divario sul lungo termine; a scadenze più ravvicinate, tecnologie maggiormente efficienti per i data center come lo storage all-flash tracciano un percorso chiaro e veloce verso un’efficienza maggiore.
