Виктория Трифонова
Активное использование ИИ потребует увеличения генерирующих мощностей. Фото РИА Новости
Центры обработки данных (ЦОД) уже стали критически важной инфраструктурой современной цифровой экономики, без которых невозможна работа систем аналитики больших данных, развитие искусственного интеллекта (ИИ), автономных систем и облачных платформ. В 2024 году глобальные инвестиции в дата-центры достигли 406 млрд долл. – рост в 1,4 раза по сравнению с 291 млрд долл. годом ранее. Прогнозы на 2025 год еще более впечатляющие: порядка 510 млрд долл., что сравнимо с порядком капитальных инвестиций в нефтегазовый сектор (~570 млрд долл.). Основная часть роста пришлась на серверы с ускорителями на базе графических процессоров (GPU) для задач ИИ.
Наравне с масштабированием вычислительных мощностей и физически занимаемого пространства ЦОД превращаются в одни из крупнейших потребителей электроэнергии в мире. За последнее десятилетие энергопотребление дата-центров выросло более чем в 2,2 раза, причем годовой прирост составляет 10–14% в последние пять лет. Подобный темп роста в восемь раз превышает рост мирового энергопотребления. В 2024 году глобальное энергопотребление ЦОД составило около 415 ТВт-ч, что составляет порядка 1,5% от общего мирового потребления электроэнергии – столько же электроэнергии потребляет Франция за год. По экспертным оценкам, к 2030 году этот показатель удвоится и превысит 940 ТВт-ч, составив почти 3% мирового энергопотребления.
Энергопотребление ЦОД в мировом масштабе распределено неравномерно: на США приходится 45% глобального потребления (183 ТВт-ч в 2024 году), Китай занимает второе место с 25%, Европа – третье с 15%. Таким образом, на эти три региона приходится 85% текущего энергопотребления всех ЦОД. Эта статистика закономерна, учитывая распределение мощностей ЦОД по миру: на США, где базируются крупнейшие мировые ИТ-компании и находятся более 5 тыс. дата-центров (топ-1 в мире), приходится также свыше 70% глобальных вычислительных ресурсов суперкомпьютеров.
Для России развитие собственной инфраструктуры ЦОД становится ключевым вопросом цифрового суверенитета, от которого зависят и технологическая независимость, и конкурентоспособность на мировых рынках. Общее число коммерческих ЦОД в стране сейчас находится в районе 255, потребности в установленной мощности для которых достигли, по разным оценкам, 1,0–1,7 ГВт. Страна обладает значительным потенциалом для обеспечения растущих энергетических потребностей цифровой экономики благодаря богатым ресурсам углеводородов, технологическому лидерству в атомной и гидроэнергетике. При этом для успешного развития необходимо справиться с рядом задач. В вопросе энергообеспечения ЦОД в их числе – необходимость модернизации электросетевой инфраструктуры, обеспечение энергоэффективности и интеграция новых нагрузок в энергосистему.
ИИ меняет правила игры
Базово потребление энергии дата-центрами распределяется по пяти ключевым категориям оборудования: это сами серверы, системы хранения данных и бэкапы, системы климат-контроля, сетевая и прочая инфраструктура. В среднем более 60% энергии уходит именно на работу серверов, второй по энергоемкости являются системы охлаждения. Широкое внедрение ИИ последних лет стимулирует переход на высокопроизводительные серверные решения, что напрямую увеличивает энергетическую плотность дата-центров, меняет структуру и объемы энергопотребления.
Физическая плотность энергопотребления ИИ-инфраструктуры кардинально отличается от традиционных ЦОД. Стойка в обычном дата-центре потребляет около 5–10 кВт, тогда как в ЦОД для ИИ этот показатель возрастает до 30–100 кВт, а для дата-центров, специализирующихся на генеративных моделях и машинном обучении, – до более 120 кВт. Это означает, что для размещения ИИ-инфраструктуры требуется качественно иная электросетевая инфраструктура, способная выдерживать высокие плотности нагрузки.
Энергопотребление на этапе обучения крупных языковых моделей также требует колоссальных энергозатрат. В 2025 году почти половина потребленной электроэнергии ИИ-ЦОД ушло на обучение моделей генеративного ИИ.
Например, тренировка GPT-3 с 175 млрд параметров потребовала 1,3 ГВт-ч, тогда как обучение GPT-4 с 1,7 трлн параметров (десятикратное увеличение) потребовало почти в 50 раз больше энергии, что стало эквивалентно годовому энергопотреблению более 6 тыс. американских домохозяйств.
При этом энергопотребление на этапе использования моделей (инференс) значительно ниже. По данным генерального директора OpenAI Сэма Альтмана, один запрос к ChatGPT потребляет в среднем 0,34 Вт-ч – это примерно в 10 раз меньше, чем предполагалось ранее, и сопоставимо с несколькими минутами работы светодиодной лампы. Однако при миллиардах запросов ежедневно совокупное энергопотребление на инференс может со временем превысить затраты на обучение моделей.
Всего в 2025 году из 82 ГВт мировой потребности в установленной мощности для ЦОД 54% составили именно системы, связанные с решением ИИ-задач. По разным оценкам, к 2030 году развитие ИИ в мире, включая обучение и инференс, потребует в 3,5 раза больше установленных мощностей (порядка 156 ГВт), тогда их рост для задач, не относящихся к ИИ, будет в 2 раза медленнее (и достигнет 64 ГВт потребности).
Международный опыт
Развитие индустрии ЦОД в разных регионах мира демонстрирует различные подходы к обеспечению энергопотребления и управлению нагрузкой на энергосистемы.
США остаются лидером по объему энергопотребления ЦОД. В 2024 году американские дата-центры потребили 183 ТВт-ч электроэнергии, что составляет более 4% от общего энергопотребления страны, и эта доля может утроиться к концу десятилетия. В некоторых штатах на ИИ-инфраструктуру уже приходится свыше 10% общего энергопотребления.
Крупнейшие технологические корпорации – Amazon, Microsoft и Google – находятся в эпицентре энергетической революции. Их совокупные капитальные затраты на развитие инфраструктуры ЦОД в 2024 году приблизились к 200 млрд долл. Осознавая масштаб энергетических вызовов, все три компании объявляют о масштабных проектах в области ядерной энергетики. Так, например, Microsoft подписала 20-летний контракт на предоставление мощности от перезапускаемой АЭС Три-Майл-Айленд, Google подписала контракт на закупку энергии от малых модульных ядерных реакторов, а Amazon анонсировала инвестиции в технологии SMR для питания своих объектов. Параллельно компании развивают мощности возобновляемой энергетики, заключая долгосрочные контракты на поставку электроэнергии от солнечных и ветровых станций. Однако преимущественно энергообеспечение осуществляется за счет доступного природного газа, к 2030 году заметного смещения структуры баланса в сторону альтернативных источников энергии не прогнозируется.
Глобальные технологические гиганты также активно переносят вычислительные мощности в Азию и на Ближний Восток, приближаясь к быстрорастущим рынкам и получая доступ к более дешевой энергии. Однако развитие индустрии ЦОД в этих регионах осуществляется по-разному.
Наиболее показательный пример «инфраструктурного» подхода демонстрирует Индия, где сегмент ЦОД активно развивается. Для обеспечения растущих энергопотребностей ЦОД в стране мощности должны увеличиться с текущих 1,4 ГВт до 9 ГВт на горизонте 2030 года. Подобный рост возможен благодаря беспрецедентным инвестициям «большой тройки» – в конце 2024 года Microsoft, Amazon и Google объявили о вложениях в проекты на общую сумму более чем 60 млрд долл. Флагманским проектом должен стать кампус Google в Вишакхапатнаме мощностью 1 ГВт с планом работы на возобновляемых источниках энергии (ВИЭ). Он позиционируется как крупнейший хаб компании вне США и получит прямое подключение к 12 странам Азиатско-Тихоокеанского региона.
Параллельно ОАЭ реализуют собственную, не менее амбициозную стратегию, позиционируя себя как центр технологического притяжения для всего Ближнего Востока. Открытый в Абу-Даби UAE-US AI Campus проектной мощностью в 5 ГВт уже получил статус крупнейшего за пределами США. Катар, в свою очередь, делает ставку не на привлечение западных гигантов, а на выращивание собственного технологического чемпиона под контролем суверенного фонда QIA. В числе амбиций – создание собственной ИИ-платформы, коммерциализации технологий ИИ-агентов и использование конкурентного преимущества страны в виде доступной и дешевой газовой генерации электроэнергии.
Китай, на долю которого приходится 25% мирового энергопотребления ЦОД, также демонстрирует впечатляющие темпы развития цифровой инфраструктуры. В стране функционирует почти 500 дата-центров, чьи вычислительные мощности выросли примерно на 30% в годовом исчислении. Несмотря на масштабы экономики, доля ЦОД в общем энергопотреблении Китая относительно скромна – чуть более 1%, что объясняется большой активностью энергоемкого промышленного сектора страны.
Страна делает большой акцент на энергоэффективности: так, к концу 2025 года коэффициент эффективности использования энергии (PUE) дата-центров, определяющий, какая доля энергии тратится непосредственно на ИТ-оборудование, должен достичь 1,25 (при текущем 1,5 в среднем по миру). Особого внимания здесь заслуживает инновационный подход к охлаждению: в Шанхае завершено строительство коммерческого подводного дата-центра, где морская вода используется для естественного охлаждения серверов. Первая очередь проекта достигла коэффициента PUE ниже 1,15, что значительно превосходит целевые национальные показатели. Однако важно отметить, что это лишь потенциальная ниша развития сегмента ЦОД. Среди очевидных плюсов на примере китайского проекта можно выделить рекордную энергоэффективность и размещение мощностей вблизи прибрежных агломераций пользователей с сопутствующим сокращением задержек и экономии территорий. Однако данная конфигурация ограничена в гибкости – ремонт или апгрейд оборудования требует значительных временных затрат на подъем модуля, что неприемлемо для динамичных задач вроде обучения ИИ, а его тиражирование ограничено особыми требованиями к шельфу и экологическими рисками.
Параллельно Китай развивает распределенную вычислительную инфраструктуру: в декабре 2025 года запущена сеть, объединяющая ЦОД в 40 городах через 55 тыс. км оптоволокна с эффективностью 98%. Проект реализует стратегию «Восточные данные – западные вычисления», размещающую мощности в регионах с дешевой энергией.
Европа занимает третье место по энергопотреблению ЦОД (15% мирового объема) и демонстрирует наиболее жесткий подход к регулированию энергоэффективности. В рамках European Green Deal все дата-центры мощностью от 500 кВт обязаны публиковать данные об энергоэффективности, в регионе также действует общеевропейская система рейтингов устойчивости на базе 24 показателей эффективности.
При этом Скандинавские страны стали привлекательным регионом для размещения ЦОД благодаря уникальному сочетанию факторов: практически безуглеродный энергобаланс (доля низкоуглеродных источников в Норвегии, Швеции и Финляндии превышает 95%), холодный климат, позволяющий минимизировать затраты на охлаждение, и цены на электроэнергию в среднем на 40–60% ниже, чем в остальной Европе. Дата-центры в регионе активно интегрируются в локальные системы теплоснабжения: избыточное тепло от серверов используется для обогрева жилых районов и промышленных объектов.
Ирландия, напротив, представляет пример страны, столкнувшейся с энергетическим кризисом из-за избыточной концентрации ЦОД. В 2024 году дата-центры потребляли 22% всей электроэнергии страны – больше, чем все городские домохозяйства, вместе взятые. Прогнозы указывают на возможный рост этой доли до 31% в ближайшее десятилетие, что создает серьезные риски для стабильности национальной энергосистемы и вынуждает правительство вводить ограничения на строительство новых объектов.
|
|
В повседневную жизнь внедряются технологии, связанные с искусственным интеллектом. Фото агентства «Москва» |
Российский рынок дата-центров переживает период стремительного развития, обусловленный цифровой трансформацией экономики, взятым вектором на достижение технологического суверенитета, развитием облачных сервисов и растущим спросом на вычислительные мощности для систем ИИ. Согласно прогнозам, энергопотребление дата-центров в России увеличится минимум в 2,5 раза к 2030 году – с 1 ГВт до 2,5 ГВт.
Если говорить о динамике, темпы роста потребления электроэнергии в России достигают 3%, а установленная мощность в среднем растет на 1,7% ежегодно в последние несколько лет. При этом темпы роста мощностей для коммерческих ЦОД в России намного более активные – это рост почти в 2 раза начиная с 2020 года. Доля электропотребления ЦОД и майнинга криптовалют в общем энергопотреблении России, по официальным оценкам, сейчас составляет порядка 2%, что выше среднемировых значений и сравнимо с долей в ЕС.
Россия обладает рядом конкурентных преимуществ для развития индустрии ЦОД. Прежде всего это относительно низкая стоимость электроэнергии по сравнению с общемировым уровнем (разница почти в 2 раза), что делает страну потенциально привлекательной для размещения энергоемких вычислительных мощностей. Холодный климат северных регионов обеспечивает естественное охлаждение серверов и значительно снижает операционные расходы – эффект, который уже успешно используется в Скандинавии.
На данный момент география размещения российских ЦОД традиционно концентрируется в Москве и Санкт-Петербурге, на которые приходится основная доля дата-центров и инфраструктуры (порядка 85%). Однако растущие требования к энергоснабжению стимулируют развитие региональных проектов. Так, особый интерес представляют регионы Сибири и Дальнего Востока с избытком гидроэнергии и территории вблизи атомных электростанций, способных обеспечить стабильное базовое энергоснабжение. Так, например, недавно было официально объявлено и о национальных планах по предложениям размещения ЦОД в энергопрофицитных регионах с газовой и угольной генерацией.
Однако эти преимущества частично нивелируются инфраструктурными ограничениями. Не все регионы обладают достаточными электросетевыми мощностями для подключения крупных ЦОД. Существующая электросетевая инфраструктура во многих регионах проектировалась без учета появления таких крупных энергопотребителей. Подключение дата-центра мощностью несколько десятков мегаватт требует не только наличия свободной генерирующей мощности, но и соответствующей пропускной способности линий электропередачи и трансформаторных подстанций. Развитие суверенных платформ ИИ создает дополнительные вызовы: переход от обычных ЦОД к ИИ-инфраструктуре требует качественно иной электросетевой инфраструктуры, способной выдерживать высокие плотности нагрузки.
Проблему усугубляет критический износ электросетевой инфраструктуры. При текущих темпах обновления 25–35 тыс. км в год (всего 1–1,5% от общей протяженности сетей) к 2030 году будет модернизировано лишь 15% линий электропередачи, в то время как до 50% всех линий могут выйти за пределы нормативного срока службы в 35–40 лет. Это создает дополнительные риски для энергоснабжения энергоемких дата-центров и требует приоритизации инфраструктурных проектов в регионах их размещения.
Энергетический баланс
Снижение энергопотребления дата-центров при сохранении и росте вычислительных мощностей является критически важной задачей для устойчивого развития индустрии, и Россия – не исключение. В условиях растущего стратегического значения ИИ-инфраструктуры дата-центры ставят энергетическую надежность превыше стоимости и экологических соображений. Крупные дата-центры создают постоянную базовую нагрузку с возможными резкими пиками при запуске новых вычислительных мощностей или обучении моделей ИИ, что требует гарантированной подачи энергии 24/7 независимо от погодных условий. В глобальном масштабе природный газ и уголь остаются основными источниками энергообеспечения ЦОД, суммарно обеспечивая более половины электроснабжения дата-центров, компенсируя непостоянство ВИЭ и сокращая потребности в накопителях энергии. Атомная энергетика занимает третье место, также обеспечивая стабильную базовую нагрузку.
В России структура энергообеспечения ЦОД определяется спецификой национальной структуры генерирующих мощностей: уголь и газ формируют основу надежного электроснабжения (~65%), атомная генерация занимает устойчивую долю 10–12% с планами масштабирования, в то время как доля ВИЭ пока остается минимальной (1–2% без учета крупной ГЭС). При этом гидроэнергетический потенциал страны реализован менее чем на 20% – крупные проекты ГЭС могли бы обеспечить дополнительные устойчивые мощности для развития ЦОД в Сибири и на Дальнем Востоке, где сосредоточены основные неосвоенные ресурсы.
Развитие ИИ и центров обработки данных формирует новую энергетическую реальность, в которой цифровая инфраструктура становится одним из крупнейших потребителей электроэнергии. Прогнозируемое удвоение глобального энергопотребления ЦОД к 2030 году и рост в 2,5 раза в России к этому же сроку – предпосылка структурного сдвига, который требует переосмысления подходов к энергоэффективности и устойчивости, масштабных инвестиций в инфраструктуру и новых технологий.
Приоритетами будут становиться повышение энергоэффективности дата-центров через внедрение инновационных систем охлаждения и достижение показателей PUE на уровне лучших мировых практик (1,1–1,2), развитие распределенной инфраструктуры в регионах с избыточными энергетическими мощностями и благоприятным климатом и модернизация электросетевого комплекса для обеспечения подключения новых крупных потребителей.
Для России этот вызов одновременно является и возможностью. Обладая крупнейшими запасами углеводородов, развитой атомной энергетикой, обширной территорией с разнообразными климатическими условиями и относительно низкой стоимостью электроэнергии, страна имеет все предпосылки для создания конкурентоспособной индустрии дата-центров мирового уровня. При этом успех развития индустрии будет зависеть от способности обеспечить баланс между амбициозными целями цифровой трансформации и реальными возможностями энергосистемы.
