Capital Group: Decarbonizzazione dei data center – tre aree da considerare

Con il consolidarsi del ruolo dell’intelligenza artificiale (IA) sulla scena mondiale, è sempre più chiaro che non si tratta più di fantascienza, ma di una tecnologia con un crescente impatto sulla nostra vita quotidiana. Tuttavia, anche se l’IA potrebbe potenzialmente avere un profondo impatto positivo su produttività e crescita economica a livello mondiale, è necessario considerare alcuni possibili rischi, come l’impatto sul consumo energetico. Secondo una stima, una normale query in ChatGPT può consumare fino a 10 volte più energia di un’analoga ricerca in Google. Inoltre, la progressiva sofisticazione dei modelli di IA determina una maggiore sofisticazione della domanda di calcolo e, secondo alcune stime, la quantità di calcolo necessaria per addestrare i modelli di IA di maggiori dimensioni raddoppia ogni sei mesi.

Tre aree chiave che potrebbero avere un ruolo nella decarbonizzazione dei data center.

1. Energia senza emissioni di carbonio: La fonte energetica utilizzata per alimentare un data center – generalmente dalla rete elettrica locale – costituisce il principale singolo fattore di influenza sulle sue emissioni di carbonio. Ad esempio, una rete elettrica alimentata a carbone può generare emissioni fino a 60 volte superiori rispetto a una rete alimentata da fonti rinnovabili. La conversione delle reti elettriche pubbliche alle fonti rinnovabili offrirebbe il maggior potenziale di decarbonizzazione, ma la creazione della capacità di generazione e trasmissione aggiuntiva necessaria che consentirebbe l’applicazione di questa soluzione su vasta scala potrebbe richiedere anni. Nel breve termine, i maggiori hyperscaler cloud hanno optato per la stipula di accordi di fornitura di energia elettrica rinnovabile (power purchase agreement, PPA) per accedere all’energia pulita. I PPA sono contratti per l’acquisto di energia solare o eolica o di altre forme di energia rinnovabile direttamente dal produttore. I quattro principali hyperscaler cloud – Amazon, Microsoft, Google e Meta – sono di gran lunga le maggiori aziende acquirenti di PPA, con oltre 50 gigawatt acquistati fino a oggi, pari alla capacità di generazione di energia rinnovabile della Svezia. Tale dato è destinato a crescere, poiché queste società rimangono bloccate in una gara per ampliare la loro capacità di data center per dominare lo scenario dell’IA, in rapida evoluzione; secondo le stime, investiranno complessivamente 500 miliardi di USD in beni strumentali nei prossimi tre anni, molti dei quali destinati alla costruzione di data center. Ciò potrebbe rappresentare una fonte sostenibile di ricavi e crescita degli utili per i fornitori di energia rinnovabile. Tuttavia, non tutta l’“energia senza emissioni di carbonio” viene trattata allo stesso modo. Attualmente, alcune di queste società fanno molto affidamento sui certificati di energia rinnovabile (renewable energy credit, REC) e sugli accordi di acquisto di energia virtuale (virtual power purchase agreement, vPPA). REC e vPPA sono strumenti di mercato utilizzati per attribuire al data center un “credito” per l’energia rinnovabile, anche se questa e è stata prodotta in un luogo diverso, in una rete diversa, in un momento diverso. Si tratta pertanto di un modo indiretto di ridurre le emissioni generate dai data center. La costante domanda di energia proveniente dai data center fornisce inoltre un caso d’uso ideale per l’energia nucleare convenzionale. Negli Stati Uniti la costruzione di nuova capacità nucleare risulta difficile sotto il profilo delle autorizzazioni, ma i produttori con una capacità esistente hanno un vantaggio, dovuto all’elevato fattore di carico e alla notevole affidabilità del nucleare e alla capacità di basare i data center su siti adiacenti o esistenti. Ad esempio, Microsoft ha acquistato energia nucleare da Constellation Energy, fornitore di servizi di pubblica utilità della Virginia, mentre Amazon ha acquistato da Talen Energy un campus per data center in Pennsylvania alimentato a energia nucleare.
2. Calcolo avanzato: Il calcolo costituisce la principale funzione di un data center e rappresenta all’incirca il 40% del consumo di energia elettrica totale. Nonostante il forte consolidamento e le elevate barriere di ingresso, il settore dei semiconduttori ha un track record di innovazione ed è sempre più focalizzato sull’efficienza dei chip. Tali miglioramenti in termini di efficienza hanno consentito di mantenere consumi di energia nei data center relativamente bassi negli ultimi dieci anni (1-2% della domanda di energia elettrica totale) a fronte di carichi di lavoro dei dati quasi triplicati. E non ci sono segnali di rallentamento del ritmo dell’innovazione. TSMC, il più grande produttore di semiconduttori a livello mondiale, continua a migliorare l’efficienza energetica dei suoi chip, quasi triplicandola ogni due anni. ASML, uno dei principali fornitori di macchinari litografici utilizzati per “stampare” i design dei circuiti su wafer di silicio, intende completare la produzione del suo scanner di ultima generazione “High Numerical Aperture extreme ultraviolet lithography EUV” entro il 2025. Ciò consentirà ai clienti della società – tra i quali TSMC – di stampare transistor 1,7 volte più piccoli e di raggiungere una densità di transistor 2,9 volte più elevata rispetto agli attuali sistemi. La piattaforma di GPU Blackwell di ultima generazione prodotta da NVIDIA è stata ideata per ospitare modelli di linguaggio con migliaia di miliardi di parametri. Questa versione consumerà 25 volte meno energia, con un’analoga di riduzione dei costi operativi, del suo predecessore, rilasciato soltanto due anni fa. NVIDIA si è impegnata a rilasciare nuove famiglie di GPU ogni 1-2 anni.
3. Raffreddamento: Più i processori diventano potenti, più si riscaldano, e poiché il calore può ridurne l’efficienza, fino a causare guasti, il raffreddamento all’interno dei data center è fondamentale. Il raffreddamento rappresenta quasi il 40% del consumo energetico di un normale data center e, pertanto, costituisce una significativa area di sviluppo per migliorare l’efficienza energetica. Attualmente, la maggior parte dei data center utilizza sistemi di raffreddamento ad aria tradizionali, ma la tecnologia di raffreddamento liquido è uno sviluppo promettente che potrebbe migliorare l’efficienza. Il raffreddamento a immersione è un’altra forma di raffreddamento liquido in cui i componenti sono direttamente immersi in un liquido dielettrico, che aumenta l’efficienza del trasferimento di calore.

Opportunità per gli investitori

Il preciso impatto dei data center sulle emissioni di carbonio rimane incerto; tuttavia, si prevede un aumento della domanda di prodotti e servizi che contribuiranno a decarbonizzare le fonti di energia e migliorare l’efficienza energetica. A prescindere dagli obiettivi ambientali, c’è un forte incentivo a ridurre l’intensità energetica per contenere i costi, e l’elettricità incide in misura significativa e crescente sui costi operativi dei data center. Pertanto, non soltanto la decarbonizzazione dei data center può offrire un sostegno secolare a fornitori di soluzioni selezionati, ma la gestione dei rischi ambientali potrebbe anche rivelarsi un significativo elemento di differenziazione tra i migliori e peggiori operatori e utenti di data center. In particolare, ciò potrebbe includere i principali hyperscaler cloud, i quali, perseguendo ambiziosi obiettivi di neutralità carbonica, devono far fronte a una crescente pressione per impiegare gli strumenti disponibili per ridurre il loro impatto sulla domanda di energia elettrica e le emissioni di carbonio.