美國能源部 (DOE) 最新發布的美國數據中心能源使用報告顯示，由於 AI 硬體的快速普及和雲服務的擴張，數據中心的用電量顯著增加。
根據 12 月 20 日發布的報告顯示，數據中心用電量從 2014 年的 58 太瓦時 (TWh) 上升到 2023 年的 176 TWh，占美國總用電量的 4.4%。
預計到 2028 年，這一需求將呈指數級增長，預測數值在 325 TWh 到 580 TWh 之間，可能占美國總用電量的 6.7% 到 12%。
這份由蘿倫斯伯克利國家實驗室撰寫的報告指出，這一激增歸因於 GPU 加速伺服器的使用增加（特別是用於 AI 工作負載），以及雲服務和數據密集型應用的廣泛趨勢。
為長期增長鋪路
在 2018 年至 2023 年間，數據中心年度能源消耗以 18% 的複合年增長率 (CAGR) 加速增長。
DOE 工業效率和脫碳辦公室主任 Avi Shultz 博士向 Data Center Knowledge 表示，解決不斷增長的電力需求需要採用組合方案。
他說："這種方案利用能源組合來滿足近期增長需求，採用現有商用技術，同時通過電網優化工作為支持長期增長鋪平道路。"
這些解決方案涵蓋整個電力系統，從新型發電和現場儲能技術到加強和擴展輸電系統，以及最大化需求資源的效率和靈活性。
當前數據中心消耗了美國超過 4% 的電力 - 預計到 2028 年將上升至 12%
報告預測，2023 年至 2028 年的增長率將在 13% 到 27% 之間，具體取決於冷卻系統效率、GPU 需求和運營實踐等變量。
液冷等創新技術和從蒸發系統的轉變被認為是關鍵的效率策略。
Shultz 博士指出，DOE 支持多項改善數據中心冷卻系統能源和用水效率的工作。
例如，ARPA-E COOLERCHIPS 計劃正在推進從晶片級到設施級的冷卻技術，通過液浸冷卻等技術的發展，Shultz 博士表示這可能減少多達三分之一的總電力消耗。
效率提升與新興挑戰
從歷史來看，由於改進冷卻、提高伺服器利用率和減少空閒功耗等效率策略，數據中心行業在 2010 年至 2016 年間實現了近乎平穩的能源消耗增長。
然而，報告指出，AI 和加密貨幣應用的興起已經扭轉了這一趨勢。
加速伺服器使得自 2017 年以來能源需求翻倍，突顯了需要採用新方法提高能源效率。
報告確定了幾個關鍵的改進領域，包括基準測試計劃、與公用事業公司合作，以及可擴展核能和實時可再生能源解決方案等清潔能源技術的進步。
這些措施旨在平衡不斷增長的需求與環境可持續性。
DOE 還主張提高數據中心能源使用的透明度，以指導未來的規劃和政策。
Shultz 說："對美國來說，不會有一個萬能的解決方案。我們需要一個全方位的能源解決方案，核能是滿足這一不斷增長需求的能源組合中的一個組成部分。"
他解釋說，AI 和數據中心負載增長為需要 24/7 供電的先進核能源提供了機會。
"核能產生無碳電力，提供與各種其他能源互補的彈性電力，土地使用需求低，並能實現電網靈活性，"他說。
2028 年後的數據中心
在 AI 技術持續採用、電動車基礎設施和工業電氣化的推動下，預計數據中心能源消耗的快速增長將持續到 2028 年之後。
隨著數據中心成為美國能源需求中越來越重要的部分，報告指出利益相關者必須同時應對當前挑戰和長期基礎設施需求。
投資新的電力基礎設施、創新風險共擔模式和新興技術將對確保數據中心保持高效和可持續至關重要。
閱讀更多最新數據中心基礎設施新聞和見解
Shultz 強調，當前的激增為發展經濟範圍內電力基礎設施擴展的領導地位提供了機會，使數據中心行業與更廣泛的能源轉型目標保持一致。
他說："像我們的電網彈性創新夥伴關係計劃、新的超級充電計劃和技術援助夥伴關係等項目都幫助 DOE 將利益相關者社區聚集在一起，這樣他們就能以協調和有組織的方式有效地進行規劃。"
