التقارير تقارير الكهرباء تقارير دورية رئيسية كهرباء وحدة أبحاث الطاقة

5 حلول لمواجهة استهلاك الذكاء الاصطناعي للكهرباء دون بناء محطات جديدة

وحدة أبحاث الطاقة - مي مجدي

2025-09-01

0 280

نمو مراكز البيانات المخصصة للذكاء الاصطناعي يرفع استهلاك الكهرباء.
بناء محطات توليد أو خطوط نقل جديدة يستغرق سنوات كثيرة.
تحسين كفاءة البنية التحتية القائمة بات ضرورة لتلبية الطلب.
ثمة حلول لا تتطلب استثمارات ضخمة لتلبية الطلب.

من المتوقع أن يبلغ استهلاك الذكاء الاصطناعي للكهرباء مستويات قياسية خلال السنوات المقبلة؛ حيث أصبح من أكبر محركات الطلب العالمي على الكهرباء.

فخلال الوقت التي تحولت فيه مراكز البيانات -القلب النابض لهذه الثورة- إلى مستهلك شره؛ تقف اليوم شبكات الكهرباء متثاقلة الخطى أمام هذا السباق المحموم.

ويرى تقرير حديث، اطّلعت عليه وحدة أبحاث الطاقة (مقرّها واشنطن)، أن بناء محطات جديدة لتوليد الكهرباء أو مد خطوط نقل إضافية غير كافٍ لمجاراة استهلاك الذكاء الاصطناعي للكهرباء.

وكشف عن أن المستقبل لن يُحسم ببناء محطات جديدة وعددها، بل بقدرتها على العمل بكفاءة، مقترحًا 5 حلول تفتح الطريق أمام الذكاء الاصطناعي لمواصلة النمو دون الاصطدام بعجز البنية التحتية.

وتشير تقديرات وكالة الطاقة الدولية إلى أن الطلب على الكهرباء من مراكز البيانات قد يقفز إلى 945 تيراواط/ساعة بحلول 2030.

وسيكون الذكاء الاصطناعي العامل المحوري وراء هذا الارتفاع، إذ يُتوقع أن يرتفع الطلب على الكهرباء من مراكز البيانات المدعومة بالذكاء الاصطناعي بأكثر من 4 أضعاف بحلول 2030.

مواجهة استهلاك الذكاء الاصطناعي للكهرباء

لمواكبة استهلاك الذكاء الاصطناعي للكهرباء، تخطط شركات المرافق لتوسيع نطاق توليد الكهرباء عبر مزيج من الغاز الطبيعي والطاقة الشمسية وطاقة الرياح.

فعملية تدريب الذكاء الاصطناعي تحتاج إلى قدرات حوسبة ضخمة، بالإضافة إلى حاجة النماذج إلى كميات كبيرة من الكهرباء للإجابة عن استفسارات العملاء، على سبيل المثال، استنزفت عملية تدريب نموذج "شات جي بي تي-4"، قرابة 30 ميغاواط من الكهرباء.

ورغم أن مراكز البيانات التقليدية تستهلك عادة ما بين 10 و15 ميغاواط، فإن المراكز المخصصة للذكاء الاصطناعي قد تتجاوز حاجز 100 ميغاواط، وفق ما رصدته وحدة أبحاث الطاقة.

وأشار التقرير الصادر عن المنتدى الاقتصادي العالمي إلى أن التوسع في بناء محطات جديدة لإنتاج الكهرباء ونقلها عبر الشبكة أمر مكلف ويستغرق وقتًا طويلًا.

وسلط الضوء على الصعوبات التي تواجه مصنعي توربينات الغاز، ولا سيما مع امتداد طلبات المتراكمة حتى ثلاثينيات القرن الحالي.

أما خطوط النقل في الولايات المتحدة وحدها فتحتاج إلى ما بين 10 و15 عامًا للحصول على التصاريح، دون حتى احتساب وقت البناء الفعلي.

وفي ضوء ذلك، بدأت الشركات الرائدة بتطبيق تقنيات جديدة داخل مراكز البيانات لتوجيه الكهرباء نحو الذكاء الاصطناعي، ويمكن تركيب بعضها في المراكز القديمة؛ ما يتيح الحصول على قدرات إضافية من الكهرباء دون الحاجة لمحطات جديدة.

خطوط تلبي استهلاك الذكاء الاصطناعي للكهرباء — خطوط كهرباء - الصورة من آي تي برو

5 حلول لتلبية استهلاك الذكاء الاصطناعي للكهرباء

قدم التقرير 5 حلول لتلبية استهلاك الذكاء الاصطناعي للكهرباء، وهي:

التبريد بالامتصاص

تحول الخوادم كل واط كهرباء تستهلكه إلى حرارة، وتجب إزالة هذه الحرارة من خلال وحدات تبريد كثيفة الاستهلاك قد تستهلك حتى 40% من كهرباء مركز البيانات.

ففي المراكز التي تعتمد على توليد الكهرباء في الموقع، يمكن لتوربينات الغاز أو خلايا الوقود أن تزود الكهرباء مباشرة، كما تُستغل حرارة العادم المهدرة لتشغيل تقنية تسمى "التبريد بالامتصاص"، التي تستغل حرارة مولدات الكهرباء لغلي سوائل خاصة ونقل الحرارة لتبريد الخوادم.

رفع الجهد الكهربائي لمراكز البيانات

تعتمد شبكة الكهرباء على التيار المتردد عالي الجهد للحد من الهدر في أثناء النقل، كما تعمل الحواسيب على تيار مستمر منخفض الجهد، ما يؤدي إلى استهلاك كبير للكهرباء قبل أن تصل إلى رقائق الذكاء الاصطناعي، إذ تُهدر عملية التحويل من آلاف الفولتات إلى 12 فولت، ثم إلى أقل من فولت واحد للرقائق، كمية كبيرة من الكهرباء.

غير أن مراكز البيانات الحديثة بدأت تبسيط هذه العملية عبر اعتماد معايير جهد أعلى، مثل 48 فولت، ما يقلل خسائر المقاومة في الأسلاك والموصلات بمعدل 16 مرة، ويتيح تشغيل مزيد من عمليات الذكاء الاصطناعي بكمية الكهرباء نفسها القادمة من الشبكة.

غمر الخوادم في سائل للتبريد

عادة ما تعتمد مراكز البيانات على الهواء لتبريد الخوادم، لكن الشركات ابتكرت سوائل خاصة تنقل الحرارة أسرع 1000 مرة، وهي عازلة للكهرباء، مع خزانات مغلقة وتصاميم مخصصة للخوادم، وتعرف بتقنية التبريد بالغمر، إذ تحد من استهلاك الطاقة للتبريد بنسبة 30 إلى 50%.

إدارة الأحمال وتخزين الكهرباء

تبنى مراكز البيانات على معيار صارم يعرف بـ"5 تسعات"، أي توفر الخدمة بنسبة 99.999%، لضمان استمرار العمل دون توقف، لكن مهام الذكاء الاصطناعي أكثر مرونة؛ يمكن تدريب النماذج الكبيرة وإيقافها واستئنافها دون فقدان التقدم المحرز، بحسب ما رصدته وحدة أبحاث الطاقة.

وتتيح هذه المرونة تحويل أوقات تشغيل المهام إلى أوقات وفرة الكهرباء، وتجنب ساعات الذروة، بالإضافة إلى أن تخزين الطاقة الحرارية يعزز الكفاءة: إذ يمكن لتخزين الثلج أو الماء المبرد ليلًا تغطية 30% من احتياجات التبريد نهارًا، بينما تساعد البطاريات في تفادي الضغط على الشبكة وإعادة الشحن خارج أوقات الذروة.

رفع كفاءة مراكز البيانات بالذكاء الاصطناعي

من الممكن أن يكون الذكاء الاصطناعي محركًا لتحسين كفاءة مراكز البيانات، فقط أظهرت شركة "ديب مايند" التابعة لغوغل في 2016 قدرة الذكاء الاصطناعي على الحد من استهلاك الطاقة للتبريد بنسبة 40% عبر تحليل بيانات آلاف المستشعرات.

وحاليًا، يوسّع المشغلون نطاق استعمال الذكاء الاصطناعي ليشمل إغلاق الخوادم غير النشطة وتوقع الأحمال المستقبلية واستعمال النماذج الرقمية لمحاكاة الديناميكيات الحرارية.

وهذه الحلول سريعة التطبيق ومنخفضة التكلفة، وتتيح تحقيق زيادة في السعة دون الحاجة إلى بنية تحتية جديدة.

الخلاصة..

مع ارتفاع استهلاك الذكاء الاصطناعي للكهرباء، تواجه البنية التحتية الحالية تحديات كبيرة؛ إذ يستغرق بناء محطات جديدة أو خطوط نقل كهرباء سنوات طويلة.

ويكمن الحل في زيادة كفاءة الأنظمة القائمة من خلال تقنيات مثل تبريد الخوادم بالسوائل، واستعمال الحرارة المهدرة من مولدات الكهرباء لتشغيل أنظمة التبريد، ورفع كفاءة مراكز البيانات بالذكاء الاصطناعي، فضلًا عن إدارة الأحمال وتخزين الكهرباء.

موضوعات متعلقة..

اقرأ أيضًا..

المصدر..