דאגה בממשל בארה"ב: הביקוש הרב לחשמל עלול להחזיר אותנו לעידן הפחם והדלק

עידן ה-AI גרם לזינוק חסר תקדים בדרישה לכוח מחשוב, אך מאחורי הקלעים מתחוללת מלחמה על המשאב הבסיסי ביותר: החשמל. מסמך מדיניות מקיף של משרד האנרגיה האמריקאי (DOE) שמתפרסם כעת מעלה חשש, שהמרוץ להשגת אנרגיה למרכזי נתונים (חוות שרתים) עלול לגרום לנסיגה במאמץ לעבור לאנרגיה ירוקה. המסמך מציע שורה של חלופות ירוקות עבור יזמי מרכזי הנתונים בארה"ב.

לפי משרד האנרגיה האמריקאי, לאחר כמעט שני עשורים של ביקוש יציב לחשמל, ארה"ב  נכנסת לתקופה של גידול חד של 15% עד 20% בביקוש הכולל לחשמל במהלך העשור הקרוב. המכון האמריקאי למחקר כוח חשמלי (EPRI) מעריך כי מרכזי נתונים עשויים לגדול ולצרוך עד 9% מכלל ייצור החשמל בארה"ב עד שנת 2030, לעומת 4% מסך העומס ב-2023.

המעבדה הלאומית לורנס ברקלי (LBNL) מעריכה, שצריכת החשמל של חוות השרתים בארה"ב, שהיוותה בעבר כ-3%-4% מסך הביקוש הלאומי, צפויה לזנק ולתפוס בין 9% ל-12% מסך כושר הייצור של ארה"ב עד סוף העשור. לפי הערכותיה מודלי AI דורשים פי 5 עד פי 10 יותר חשמל לכל שאילתה בהשוואה למנועי חיפוש מסורתיים. היא קובעת שהאתגר הגדול ביותר אינו רק ייצור האנרגיה, אלא זמני ההמתנה הארוכים לחיבור לרשת החשמל, מעכבים פרויקטים חדשים בשנים רבות.

החשש העיקרי של קובעי המדיניות הוא שהביקוש הרב יאלץ את רשתות החשמל להסתמך מחדש על תחנות כוח המופעלות בגז ופחם. כדי למנוע זאת ולעמוד ביעד של אפס פליטות פחמן עד 2050, ה-DOE מציע שורת פתרונות כולל תמריצים כספיים, תוכניות הלוואות (כמו Title 17) והשקעות בטכנולוגיות גרעיניות מהדור החדש.

טירוף המגה-פרוייקטים

המירוץ לבינה מלאכותית יצר קטגוריה חדשה של חוות שרתים שמכונות "מגה-פרויקטים", שצריכת החשמל שלהן דומה לצריכת החשמל של מדינות קטנות. אם בעבר חוות שרתים גדולה ("Hyperscale") דרשה 100 מגה-וואט, הפרויקטים החדשים נמדדים בגיגה-וואט, כלומר אלפי מגה-וואט.

הפרויקט המפורסם ביותר הוא כנראה Colossus 2, פרויקט הדגל של חברת xAI של אילון מאסק, בעיר שלבי, בטנסי. הוא נחשב למתקן הפעיל הגדול ביותר בארה"ב עם הספק נוכחי של כ-1,085 מגה-וואט. בנוסף לו מפעילה החברה את פרויקט Colossus 2 Macroharder  במיסיסיפי - מתקן הרחבה עם הספק פעיל של כ-735 מגה-וואט.

החברות מיקרוסופט, אורקל ו-OpenAI הכריזו כבר לפני שנתיים על פרויקט סטארגייט בהשקעה של 100 מיליארד דולר, שזכה לתמיכה של הנשיא טראמפ. צריכת החשמל של  הפרויקט, כ-1.2 גיגה-וואט, תסופק באמצעות הכור הגרעיני ב-Three Mile Island בפנסילבניה, שהושבת אחרי התאונה הגרעינית ב-1979. ואילו החברות AWS של אמזון ואנת'רופיק מקימות חוות שרתים באינדיאנה בהיקף של יותר מ-1 גיגה-וואט שיסופק על ידי כורים גרעיניים צמודים וחברת גוגל מקימה מתקן באינדיאנה בהיקף 1.2 גיגה-וואט, שיסופק באמצעות רשת החשמל הארצית.

כל אלה ממש מתקנים זעירים לעומת התוכניות לעתיד. חברת מטא מתכננת להקים את פרוייקט Hyperion בלואיזיאנה, בהשקעה של כ-50 מיליארד דולר. המתחם יהיה כמעט בגודל של מנהטן ויצרוך הספק של 5 גיגה-וואט שיסופק באמצעות שלוש תחנות כוח מבוססות גז טבעי שיפעלו באתר.

השיאן, ללא כל ספק, הוא פרוייקט מטאדור (Project Matador) של חברת Fermi America ושל ריק פרי, שר האנרגיה האמריקאי לשעבר, שמתוכנן לקום בטקסס. גודל הקמפוס יהיה 34 קמ"ר, ושטח רצפת חוות הנתונים יהיה כמעט 1.7 דונם. צריכת החשמל של המטאדור תהיה עצומה - 17 גיגה-ואט – והיא תסופק מגז טבעי שנשאב מאתרים קרובים, מארבעה כורים גרעיניים גדולים של חברתWestinghouse  וממקורות אנרגיה מתחדשת כמו שדות סולאריים, טורבינות רוח ומערכות אחסון אנרגיה בסוללות.

אנרגיה נקייה יציבה

האם מקורות אנרגיה נקייה יוכלו לספק את הביקוש לכל הפרוייקטים המתוכננים? משרד האנרגיה האמריקאי מדגיש כי לא ניתן להסתמך רק על אנרגיית שמש ורוח בגלל שאספקת החשמל שלהם אינה קבועה, ולכן הוא מקדם פתרונות "אנרגיה נקייה יציבה" (Firm Clean Energy), שזמינה לאורך כל היממה.

בין השאר מדובר על "אנרגיה גיאותרמית של הדור הבא" (Next-Gen Geothermal), שמסומנת כהבטחה הגדולה ביותר לאספקת חשמל נקייה ורציפה בנפח גדול וגם על כורים כורים גרעיניים קטנים (SMRs), שניתן להקים אותם בסמוך לכל חוות שרתים. הפתרון הזה מאפשר אספקת חשמל יציבה ללא תלות במזג האוויר וללא צורך בקווי הולכה ארוכים.

פתרון נוסף שמציע משרד האנרגיה האמריקאי הוא אגירת אנרגיה לטווח ארוך (LDES), שעיקרו פיתוח סוללות זרימה וטכנולוגיות אגירה תרמית/מכנית, שמסוגלות לספק חשמל למשך 10 עד 36 שעות רצופות. בדרך הזו ניתן גם לספק חשמל לחוות השרתים בשעות הלילה או בימים ללא רוח.

אחת הדרכים לעידוד המעבר לאנרגיה נקייה היא מתן "תעריפי מעבר נקיים"  (Clean Transition Tariffs): ה-DOE מעודד חברות טכנולוגיה לחתום על הסכמים ארוכי טווח במסגרתם הן מקימות ומממנות מקורות אנרגיה ירוקה לעצמן.

הדו"ח של משרד האנרגיה האמריקאי מציע שורה ארוכה של כלים שממשלות וחברות יכולות לאמץ כדי לספק את הביקוש הגובר לחשמל ולהפחית את ביקוש השיא הכולל, כולל פריסת טכנולוגיות ייצור ואחסון נקיות, מינוף תשתית גרעינית ואנרגיה הידרואלקטרית קיימת, פיתוח מחדש של אתרי תחנות כוח פחמיות שיוצאות משימוש, שיפור והרחבת תשתית הרשת ומקסום יעילות האנרגיה ומשאבי הביקוש.

ה-DOE מציין שצמיחת הביקוש לחשמל היא הזדמנות להאיץ את בניית פתרונות האנרגיה נקייה, לשפר את גמישות הביקוש ולבצע מודרניזציה של הרשת. כיום, אנרגיה סולארית, אנרגיית רוח יבשתית, אחסון סוללות ויעילות אנרגטית הן הפתרונות העיקריים אבל צירוף טכנולוגיות הפקת אנרגיה אחרות, כגון אנרגיה גיאותרמית וגרעינית מהדור הבא, תהיה חשובה גם היא כדי לענות על הביקוש לחשמל של מרכזי נתונים. הדו"ח מעריך שכך ניתן יהיה לאפשר הוספת הספק של מאות גיגה-וואט לרשת החשמל החל מאמצע שנות ה-30 ועד שנת 2050.

טכנולוגיית אנרגיה ישראליות

האתגר שמתאר הממשל האמריקאי רלוונטי לא פחות לישראל, בשל היותה "אי אנרגטי" שאינו מחובר לרשתות חשמל של מדינות שכנות. בישראל נרשם זינוק בבקשות להקמת מרכזי נתונים, עד כדי שרשות החשמל עיכבה את המשך מתן אישורים לפרויקטים חדשים. האזורים המבוקשים במרכז הארץ סובלים ממחסור ביכולת הולכה, מה שמעכב פרויקטים של מאות מיליוני דולרים.

ישראל קבעה יעד של 30% ייצור חשמל מאנרגיות מתחדשות עד 2030. הקמת מרכזי נתונים שדורשים אנרגיה רציפה גם בלילה מעמיסה על המערכת ומחייבת פתרונות אגירה נרחבים בסוללות (BESS), או לחילופין המשך הסתמכות גדולה על גז טבעי. מעבר לפתרונות שמציעים האמריקאים, בישראל יש תעשיית טכנולוגיות אנרגיה שפיתחו פתרונות מתקדמים של קירור נוזלי לשרתים, טכנולוגיות אגירת חום ואנרגיה ותחנות כוח וירטואליות, שמספקות כלים להתמודדות עם הבעיה.