AI và những đòi hỏi về hạ tầng lưới điện

Tuy nhiên, một bài điều tra công bố gần đây của Hãng tin Bloomberg cho thấy sức ép đang dồn lên lưới điện ở Mỹ do nhu cầu năng lượng từ công nghệ AI. Thực tế cho thấy cần có những cải tiến lớn trong hạ tầng lưới điện để đảm bảo an toàn và ổn định điện năng song hành với sự phát triển của AI.

Đổ xô vào năng lượng hạt nhân

Theo Bộ Năng lượng Mỹ, mức tiêu thụ điện toàn cầu có thể tăng 75% vào năm 2050, phần lớn được thúc đẩy bởi những tham vọng công nghệ AI. Các trung tâm dữ liệu AI có thể sớm phát triển lớn đến mức chúng sẽ “ngốn” nhiều điện hơn cả một thành phố.

Công ty tư vấn Bain & Co. (Mỹ) cảnh báo nhu cầu điện ở Mỹ có thể vượt quá nguồn cung trong vài năm tới, buộc các công ty điện lực phải tăng sản lượng thêm 26% vào năm 2028.

Trước áp lực này, các gã khổng lồ công nghệ đang chuyển hướng sang năng lượng hạt nhân – nguồn điện sạch, ổn định 24/7 và đủ mạnh để vận hành các trung tâm dữ liệu AI, theo Forbes.

Tháng 10 vừa qua, Amazon đã ký các thỏa thuận hỗ trợ xây dựng một số lò phản ứng mô đun nhỏ (SMR), do công ty tiện ích công cộng Energy Northwest (Mỹ) điều hành, có khả năng tạo ra lượng điện đủ cho nhu cầu của hơn 770.000 hộ gia đình Mỹ.

Trong khi đó, Google tuyên bố hợp tác với start-up Kairos Power, có thể cung cấp 500MW điện vào năm 2035. Đáng chú ý nhất là hợp đồng gần đây của Microsoft với Công ty Constellation Energy để hồi sinh Nhà máy điện hạt nhân Three Mile Island.

Microsoft đã đầu tư 1,6 tỉ USD để khôi phục hoạt động của nhà máy vào năm 2028 và đảm bảo nguồn năng lượng không carbon trong 20 năm tới.

Vài tháng gần đây, cổ phiếu của các công ty liên quan đến năng lượng hạt nhân như NuScale Power, Oklo, Cameco và Centrus Energy cũng tăng vọt, phần lớn do các thỏa thuận mang tính đột phá với các công ty công nghệ.

Với tất cả những điều trên, năm 2025 dự kiến chứng kiến lượng điện hạt nhân tăng kỷ lục, với hơn một nửa trong số này đến từ Trung Quốc và Ấn Độ, theo Cơ quan Năng lượng quốc tế (IEA).

Đe dọa sự ổn định của lưới điện

Các trung tâm dữ liệu AI đang phát triển nhanh chóng trên khắp nước Mỹ đang gây ra một vấn đề nghiêm trọng với chất lượng điện cung cấp cho hàng triệu người dân. Bloomberg đã phân tích dữ liệu từ khoảng 770.000 cảm biến đặt tại các hộ gia đình trên khắp nước Mỹ.

Kết quả cho thấy khi xem xét các hộ gia đình có điện vào nhà bị nhiễu hoặc không ổn định thì hơn 75% trong số đó đều nằm gần các trung tâm dữ liệu lớn, trong phạm vi khoảng 80km.

Tình trạng điện không ổn định này giống như khi bạn nghe thấy tiếng rè rè phát ra từ loa vì âm lượng bị đẩy quá cao. Trong kỹ thuật, người ta gọi đây là hiện tượng “sóng hài xấu” (bad harmonics).

Sóng hài là một loại sóng nhiễu không mong muốn và tác động xấu đến hệ thống điện. Theo đó, thay vì chạy đều đặn theo một nhịp độ chuẩn, dòng điện vào nhà bị biến dạng và gây ảnh hưởng đến các thiết bị.

Hậu quả là các thiết bị điện trong nhà có thể bị nóng bất thường, động cơ tủ lạnh và điều hòa rung lắc, thậm chí hỏng hóc sớm hơn bình thường, với tổng thiệt hại có thể lên tới hàng tỉ USD.

Tại “thung lũng trung tâm dữ liệu” ở phía bắc bang Virginia (Mỹ), nơi tập trung nhiều trung tâm dữ liệu nhất thế giới với công suất gấp đôi Bắc Kinh, vấn đề này đặc biệt nghiêm trọng. Hạt Loudoun tại đây có tỉ lệ biến dạng điện cao gấp 4 lần mức trung bình toàn quốc.

Nguyên nhân sâu xa là do các trung tâm dữ liệu AI tiêu thụ điện năng khổng lồ – tương đương 10.000 hộ gia đình. Không chỉ vậy, mức tiêu thụ điện của AI còn rất bất ổn định, biến động mạnh.

Các công ty điện lực đang triển khai một số giải pháp như xây dựng trạm biến áp riêng cho trung tâm dữ liệu, lắp đặt bộ lọc và tụ điện. Tuy nhiên, việc theo dõi và đo lường vấn đề ở cấp hộ gia đình vẫn còn hạn chế do chi phí cao.

Chuyên gia Bob Marshall, CEO của Công ty Whisker Labs, cảnh báo rằng hiện tượng sóng hài xấu là dấu hiệu sớm cho thấy hệ thống điện đang chịu áp lực quá tải và có thể dẫn đến những sự cố nghiêm trọng hơn trong tương lai.