الملخص:
مع التطور السريع للذكاء الاصطناعي التوليدي، تشهد ولاية تكساس بالولايات المتحدة الأمريكية طفرة في بناء مراكز البيانات واسعة النطاق. ومع ذلك، يحذر تقرير بحثي جديد من أنه إذا اعتمد عدد كبير من مراكز البيانات على شبكة الطاقة الحالية والوقود الأحفوري لتلبية احتياجات الطاقة في المستقبل، فإن النتائج التي تم تحقيقها في السيطرة على تلوث الهواء في تكساس على مدى العقدين الماضيين قد يتم تعويضها بشكل كبير، وقد تعود بعض مستويات الانبعاثات الملوثة إلى مستويات أوائل القرن الحادي والعشرين.
يركز هذا التقرير، الصادر عن مركز هيوستن للأبحاث المتقدمة (HARC)، على تحليل التأثيرات المحتملة على جودة الهواء الناجمة عن توسيع مراكز البيانات في تكساس. لاحظ الباحثون أن مراكز البيانات تحتاج إلى تشغيل أعداد كبيرة من الخوادم بشكل مستمر، ويجب أيضًا تشغيل أنظمة التبريد لمنع ارتفاع درجة حرارة أجهزة الحوسبة عالية الأداء. ومع استمرار ارتفاع استهلاك الطاقة ومتطلبات التبريد لرقائق الذكاء الاصطناعي، فإن متطلبات الطاقة لمراكز البيانات تنمو أيضًا بسرعة.
إن جوهر الأمر ليس فقط مقدار الكهرباء المطلوبة، ولكن أيضًا كيفية إنتاج تلك الكهرباء. إذا تم ربط جميع مشاريع مراكز البيانات المخططة بشبكة تكساس كما هو متوقع وتم تشغيلها بواسطة مزيج الطاقة المستقبلي المتوقع، فقد تزيد انبعاثات الملوثات المرتبطة بها بشكل كبير. وخلصت الدراسة إلى أنه في ظل هذا السيناريو، يمكن التراجع عن عقود من تحسين جودة الهواء في ولاية تكساس في غضون خمس سنوات فقط.
يتوقع التقرير أنه إذا تطور السيناريو أعلاه، فإن التلوث بالجسيمات الدقيقة الناتجة عن قطاع الطاقة في تكساس، والمعروف باسم السخام، قد يرتفع إلى أكثر من ثلاثة أضعاف المستوى الحالي، ليصل إلى أعلى مستوى منذ عام 2006. ومن الممكن أن ترتفع انبعاثات أكاسيد النيتروجين المكونة للضباب الدخاني بنسبة 136٪، لتقترب من مستويات عام 2004. وفي الوقت نفسه، قد تزيد انبعاثات ثاني أكسيد الكربون المرتبطة بظاهرة الاحتباس الحراري بنسبة 90% مقارنة بعام 2025.
ومع ذلك، فإن هذه الأرقام لا تعني أن التلوث سيرتفع بالضرورة بنفس القدر. قام فريق البحث بوضع نموذج للانبعاثات المستقبلية بناءً على ثلاثة توقعات مختلفة للطلب على الطاقة في مراكز البيانات. بعض المشاريع المقترحة لا تزال في مراحل التخطيط وقد لا يتم تنفيذها في نهاية المطاف؛ يمكن لمطوري مراكز البيانات أيضًا تقليل اعتمادهم على الوقود الأحفوري من خلال بناء مرافق الطاقة الشمسية وطاقة الرياح. ولذلك، فإن التأثير البيئي النهائي لا يزال يعتمد على حجم البناء الفعلي للمشروع ومصدر الطاقة وترتيبات السياسة ذات الصلة.
وأشار التقرير على وجه التحديد إلى أن الطريقة التي يتم بها تشغيل مراكز البيانات يمكن أن تحدث فرقًا كبيرًا في التلوث. إذا تم استخدام طاقة الشبكة وتم بناء مرافق الطاقة المتجددة في الموقع، فقد يتم تقليل انبعاثات أكسيد النيتروجين بنسبة تصل إلى حوالي 90% مقارنة بالحل الذي يعتمد بالكامل على توليد الطاقة من الاحتراق. على العكس من ذلك، إذا اختار المطورون نشر محركات الغاز الطبيعي أو توربينات الغاز مباشرة في الحديقة من أجل تجاوز وقت الانتظار للاتصال بالشبكة، فقد تزيد انبعاثات التلوث بشكل أكبر.
في الوقت الحالي، أصبحت تكساس واحدة من أكبر أسواق مراكز البيانات الرئيسية في الولايات المتحدة. ومن حيث سعة مراكز البيانات، يبلغ إجمالي القدرة الحالية وقيد الإنشاء في الدولة حوالي 26 جيجاوات. بالإضافة إلى ذلك، يوجد في تكساس عدد كبير من مشاريع الطاقة المخطط لها في الموقع. تظهر التقارير السابقة الصادرة عن مؤسسات أبحاث السوق أن سعة مراكز البيانات المقترح بناؤها في تكساس باستخدام توليد الطاقة في الموقع أعلى بكثير من تلك الموجودة في الولايات الأخرى.
يرتبط السبب الذي يجعل مطوري مراكز البيانات يفكرون بشكل متزايد في توليد الكهرباء الخاصة بهم ارتباطًا وثيقًا بوقت الانتظار الطويل للاتصال بالشبكة. تتطلب مراكز البيانات الكبيرة إمدادات طاقة مستقرة ومستمرة، ولكن اتصالات الشبكة الجديدة غالبًا ما تتضمن بناء مرافق الطاقة وتقييم قدرة النقل وعمليات الموافقة، وقد يصل وقت الانتظار إلى عدة سنوات. بالنسبة للشركات التي ترغب في تشغيلها في أقرب وقت ممكن، أصبح بناء مرافق توليد الطاقة الخاصة بها خيارًا لتقصير دورة بناء المشروع.
ومع ذلك، فإن توليد الطاقة في الموقع ليس بالضرورة أكثر ملاءمة للبيئة. وأشار الباحثون إلى أنه من أجل الحصول على الطاقة في أسرع وقت ممكن، يتجه بعض المطورين إلى استخدام محركات الغاز الطبيعي أو توربينات الغاز التي يمكن بناؤها بشكل أسرع، بدلا من انتظار توسيع الشبكة أو الاستثمار في دعم مرافق الطاقة المتجددة. وعلى الرغم من أن هذا الخيار قد يؤدي إلى تسريع تشغيل مركز البيانات، إلا أنه قد يؤدي إلى ارتفاع انبعاثات التلوث.
قال كارلوس جامارا، نائب رئيس الطاقة وجودة الهواء وتكنولوجيا المعلومات في HARC، إن المشكلة الحقيقية التي يواجهها مطورو مراكز البيانات هي أن انتظار الاتصال بالشبكة قد يستغرق من ثلاث إلى خمس سنوات، وعادةً ما تكون الشركات غير مستعدة للانتظار لمثل هذا الوقت الطويل، لذلك ستفكر في بناء أنظمة توليد الطاقة في الموقع. ولكن تحت ضغط الوقت، لا يختار المطورون دائمًا خيارات أقل تلويثًا.
ووجدت الدراسة أيضًا أن التوسع السريع في صناعة مراكز البيانات نفسها قد يؤدي إلى زيادة الانبعاثات، حتى مع وجود مصادر طاقة نظيفة نسبيًا. ويتوقع التقرير أنه في ظل سيناريو أنظف تهيمن عليه طاقة الشبكة بالإضافة إلى طاقة الرياح والطاقة الشمسية في الموقع، فإن انبعاثات أكسيد النيتروجين على مستوى الولاية في تكساس قد تستمر في الزيادة بنسبة 35% بحلول عام 2031. وإذا كان مركز البيانات الجديد يعتمد بشكل أساسي على الغاز الطبيعي في الموقع لتوليد الكهرباء، فقد تكون الزيادة في انبعاثات أكسيد النيتروجين قريبة من 400%.
تعد أكاسيد النيتروجين من الملوثات الأولية المهمة التي تشكل الأوزون على مستوى الأرض والضباب الدخاني الكيميائي الضوئي. قد يؤدي التعرض طويل الأمد إلى تلف الجهاز التنفسي لدى الإنسان ويزيد من خطر الإصابة بأمراض الجهاز التنفسي المزمنة. يمكن أن تخترق الجسيمات الدقيقة عمق الرئتين، ويمكن أن تدخل بعض الجسيمات إلى الدورة الدموية وترتبط بنوبات الربو ومشاكل القلب والأوعية الدموية وغيرها من المخاطر الصحية.
تواجه ولاية تكساس نفسها بالفعل بعض الضغوط المتعلقة بجودة الهواء. غالبًا ما يتعين على المدن الكبرى مثل هيوستن ودالاس فورت وورث وسان أنطونيو وأوستن التعامل مع التحديات التي تفرضها معايير تلوث الهواء الفيدرالية. تعد الانبعاثات المرورية وارتفاع درجات الحرارة في الصيف والنشاط الصناعي من العوامل المساهمة بشكل كبير في مشكلات جودة الهواء المحلي. إذا زادت مراكز البيانات الجديدة من انبعاثات توليد الطاقة، فقد تواجه المناطق ذات الصلة ضغوطًا أكبر على الإدارة البيئية.
يعتقد الباحثون أن قدرة تكساس على تقليل مجموعة متنوعة من ملوثات الهواء الرئيسية على مدى العقدين الماضيين ترتبط ارتباطًا وثيقًا بالتغيرات في مزيج الطاقة، وتطوير طاقة الرياح والطاقة الشمسية، وتقاعد مرافق توليد الطاقة التي تعمل بالفحم، وتنفيذ تدابير مكافحة التلوث في قطاعات الصناعة والنقل وتوليد الطاقة. والآن، قد تشكل متطلبات الطاقة الجديدة التي توفرها مراكز البيانات تحديات جديدة لهذه الإنجازات.
قال جون هول، الرئيس التنفيذي لشركة HARC، إنه على مدار العقود القليلة الماضية، واصلت إدارات النقل وحكومات الولايات والأطراف الأخرى ذات الصلة العمل بجد لتقليل انبعاثات التلوث، لكن الطفرة الحالية في بناء مراكز البيانات قد تعرض هذه الإنجازات للخطر. وحذر من أنه إذا لم تتم السيطرة على الاتجاهات، فقد تحتاج الأجيال القادمة إلى تنفس هواء ملوث أكثر من الجيل الحالي.
فيما يتعلق بكيفية الحد من المخاطر، يوصي الباحثون بمعاملة مراكز البيانات كمرافق صناعية ذات تأثيرات كبيرة على الطاقة والبيئة ومطالبتها بالامتثال لمعايير توليد الطاقة والانبعاثات الصناعية المقابلة. يجب على المطورين اختيار الطاقة النظيفة حيثما أمكن ذلك، وتلبية متطلبات مكافحة التلوث الحالية، والكشف علنًا عن استهلاك الطاقة في مراكز البيانات، ومصادر إمدادات الطاقة، وانبعاثات التلوث لتمكين المجتمعات المحلية من تقييم التأثيرات المحتملة قبل الموافقة على المشاريع أو إنشائها.
وفي الوقت نفسه، يحتاج تخطيط إمدادات الطاقة أيضًا إلى إيلاء المزيد من الاهتمام للاحتياجات طويلة المدى الناتجة عن توسيع مركز البيانات. وعلى الرغم من أن الاعتماد على الغاز الطبيعي فقط لتوليد الكهرباء قد يلبي الاحتياجات الفورية لبعض المشاريع من الكهرباء بسرعة أكبر، إلا أنه إذا اعتمد عدد كبير من المشاريع نفس النهج، فقد يكون للانبعاثات التراكمية تأثير كبير. ومن خلال توسيع إمدادات الطاقة المتجددة، وتحسين قدرات الوصول إلى الشبكة، وتنفيذ الإشراف الفعال على مرافق توليد الطاقة في الموقع، قد يكون من الممكن الحد من مخاطر تلوث الهواء مع تلبية احتياجات التنمية لصناعة الذكاء الاصطناعي.
لا يؤكد هذا التقرير أن جودة الهواء في تكساس سوف تتراجع حتمًا إلى مستويات أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين، ولكنه يوضح النتائج المستقبلية المحتملة من خلال سيناريوهات مختلفة لإمدادات الطاقة. وأكد الباحثون أن الاتجاه النهائي لا يزال يعتمد على ما إذا كان مشروع مركز البيانات قد تم تنفيذه بالفعل وكيف يقوم المطورون وشركات الطاقة والحكومات باختياراتهم.
مع استمرار نمو الطلب على قوة حوسبة الذكاء الاصطناعي، لم تعد مراكز البيانات مجرد مرافق خلفية في صناعة الإنترنت، ولكنها أصبحت عاملاً مهمًا يؤثر على أنظمة الطاقة، والانبعاثات الصناعية، والبيئة المحلية. ستصبح كيفية التحكم في التلوث أثناء بناء البنية التحتية للذكاء الاصطناعي تحديًا طويل المدى يجب أن تواجهه تكساس والمناطق الأخرى التي تشهد توسعًا سريعًا في مراكز البيانات.
التعليقات