L’adozione crescente della digitalizzazione e delle tecnologie di intelligenza artificiale (AI) ha amplificato la domanda di data center in tutto il mondo. Per stare al passo con l’attuale ritmo di adozione, il fabbisogno energetico dei data center è destinato a triplicare rispetto alla capacità attuale entro la fine del decennio, passando dal rappresentare tra il 3% e il 4% del consumo totale di energia oggi a circa l’11-12% nel 2030.
di Andrea Bondi
L’adozione crescente della digitalizzazione, la migrazione al cloud, l’aumento continuo dei dati, della capacità computazionale e della connettività e l’espansione di nuove tecnologie, tra cui l’intelligenza artificiale (AI – in particolare quella generativa) stanno aumentando la domanda di data center in tutto il mondo. Poiché i data center sono strutture particolarmente energivore, il settore energetico sta diventando centrale nella storia dell’AI e l’accesso all’energia è diventato un fattore critico.
Questo picco nei bisogni energetici è senza precedenti: la domanda complessiva di energia a livello mondiale è rimasta pressoché stabile dal 2007 al 2019. Si stima che il carico dei data center rappresenterà tra il 30% e il 40% di tutta la nuova domanda netta di energia aggiunta fino al 2030. La crescita della domanda che sarà trainata anche dalla produzione manifatturiera interna e dai veicoli elettrici. Negli Stati Uniti, la domanda di energia tra il 2024 e il 2030 dovrebbe aumentare con un tasso di crescita annuale composto (CAGR) del 23%.
La sfida per il settore energetico
Il sistema energetico dovrà affrontare notevoli sfide per soddisfare questa richiesta di energia, anche perché i data center presentano un profilo unico di consumo.
Anzitutto, la maggior parte dei data center è dotata di sistemi di accumulo di energia di backup per garantire gli elevati requisiti di uptime. Questo, tuttavia, crea difficoltà per la rete elettrica, perché tali sistemi rappresentano un carico reattivo che assorbe potenza reattiva oltre a quella attiva. Ciò crea squilibri che possono influire negativamente sull’efficienza e sull’affidabilità della rete stessa (aumento delle correnti in gioco e fluttuazioni della tensione).
In secondo luogo, i proprietari dei data center hanno generalmente una maggiore propensione a pagare più cara l’energia rispetto alla maggior parte degli altri clienti. Le spese operative per l’energia elettrica costituiscono solo circa il 20% della base di costo totale dei loro modelli di business, mentre i ricavi sono particolarmente elevati, creando potenziali squilibri nel mercato.
Infine, l’utilizzo dell’energia da parte dei data center costituisce un’ulteriore eccezione rispetto ad altri usi dell’elettricità. Per la maggior parte degli utilizzi, l’energia viene convertita in un prodotto fisico finale (ad esempio l’alimentazione di un motore) e l’efficienza energetica è misurata in percentuale.
Nel caso dei data center, invece, il risultato del consumo di energia è un’informazione, anziché un bene fisico e la potenza di calcolo viene misurata in ordini di grandezza delle informazioni, anziché in percentuale. Le innovazioni che consentono l’accesso a sistemi di calcolo altamente efficienti ed a basso costo, di solito, non riducono la domanda di elettricità, ma al contrario, rendono possibile l’aumento della complessità dei modelli eseguibili e l’abilitazione di nuovi casi d’uso, portando in definitiva a un maggiore consumo di energia. Questo pone un’ulteriore sfida al settore energetico, perché i parametri operativi convenzionali devono essere ripensati prima di poter essere applicati ai data center.
I problemi del settore energetico
Il settore energetico è attualmente caratterizzato prevalentemente da un parco di centrali di produzione di energia a combustibili fossili che operano al di sotto dei loro livelli massimi, da un discreto numero di centrali termiche obsolete (che saranno progressivamente dismesse) e da un crescente numero di centrali di produzione di energia da fonte rinnovabile. Il settore sta infatti affrontando la sfida impegnativa di decarbonizzare il proprio impatto ambientale, per raggiungere l’obiettivo di utilizzare energia priva di carbonio 24 ore su 24 e 7 giorni su 7 entro il 2030.
La quantità delle emissioni di carbonio della rete elettrica è quindi destinata a calare rapidamente nei prossimi dieci anni, anche se rimarrà ben lontana dagli obiettivi di energia pulita fissati. Infatti, la necessità di soddisfare non solo il nuovo carico proveniente dai data center, ma anche la crescente domanda derivante dall’elettrificazione (ad esempio nei settori dei trasporti e dell’industria), oltre alla necessità di compensare la perdita di centrali termiche obsolete che vengono dismesse, fan sì che gli impegni di sostenibilità passino a volte in secondo piano rispetto al mantenimento della stabilità del sistema elettrico. Ma questo è solo un aspetto: in molti mercati, la non disponibilità di energia è dovuta a limitazioni nell’interconnessione con la rete di trasmissione, piuttosto che all’incapacità di generare energia.
A complicare lo scenario si aggiungono poi:
- un aumento dei tempi di consegna delle apparecchiature (già storicamente elevati) trainato dalla crescente domanda;
- una emergente carenza di lavoratori specializzati nel settore elettrico (essenziali per la realizzazione di questi progetti);
- tempi molto elevati per lo sviluppo delle infrastrutture energetiche (3-5 anni per centrali rinnovabili e a gas e dai 7 ai 10 anni per le infrastrutture di trasmissione, contro i 16-18 mesi necessari per i data center).
Opportunità non sfruttate di investimento
È evidente che senza investimenti adeguati nei data center e nelle infrastrutture energetiche, il potenziale dell’AI non potrà essere pienamente realizzato. Tuttavia, il settore energetico legato ai data center offre molteplici opportunità di investimento e sviluppo. Ciò avviene grazie alla crescente domanda di energia e alle esigenze di sostenibilità degli hyperscaler, ovvero aziende tecnologiche che forniscono servizi di cloud computing su vasta scala. Queste gestiscono enormi infrastrutture di data center distribuiti a livello globale, come Amazon Web Services, Microsoft Azure, Google Cloud Platform, Alibaba Cloud, IBM Cloud). Le principali aree di intervento si suddividono in quattro categorie:
Trasmissione e distribuzione (T&D)
La crescente importanza di accesso energetico stabile per i data center sta spingendo le utility e gli investitori a potenziare infrastrutture di trasmissione e distribuzione. La domanda di energia e di sistemi di archiviazione crescerà ulteriormente con l’espansione dell’AI generativa, rendendo il miglioramento delle infrastrutture T&D una priorità.
Espansione verso mercati secondari
Gli hyperscaler si stanno spostando in aree geografiche dove l’energia è più economica e il potenziale di infrastrutture sostenibili è maggiore. In questi mercati emergenti, la crescita dei data center sarà trainata da hyperscaler e da fornitori di servizi cloud, che secondo McKinsey copriranno il 70% della crescita entro il 2030.
Soluzioni “behind-the-meter” (indipendenti dalla rete)
In aree dove le utility non soddisfano la domanda, gli investitori possono supportare la costruzione di impianti energetici autonomi, operanti al di fuori della rete. Queste soluzioni possono includere la riqualificazione di siti esistenti per aumentarne la capacità, o la creazione di impianti supplementari per integrare l’energia fornita dalla rete. Nonostante siti adatti a queste iniziative siano limitati, una competizione più intensa tra gli investitori potrebbe accelerare i progressi e superare vincoli normativi e infrastrutturali.
Energie rinnovabili e sostenibilità
La domanda di energia pulita crescerà in modo significativo nei prossimi anni, alimentata sia dagli impegni ambientali degli hyperscaler, sia dai target nazionali. Progetti legati al fotovoltaico e all’eolico onshore saranno predominanti. Altre tecnologie come l’eolico offshore, la fusione nucleare e la cattura del carbonio potrebbero emergere nel medio-lungo termine.
Non sarà facile, ma è evidente che gli investitori e gli operatori che accetteranno questa sfida affamato di energia, potranno sostenere la crescita dell’intelligenza artificiale generativa e posizionarsi favorevolmente nella nuova generazione di tecnologie energetiche, mettendosi nelle condizioni di poter sfruttare un importante vantaggio competitivo.
