Riassunto:
Con il rapido sviluppo dell'intelligenza artificiale generativa, il Texas, negli Stati Uniti, sta inaugurando un boom nella costruzione di data center su larga scala. Tuttavia, un nuovo rapporto di ricerca avverte che se un gran numero di data center si affidassero alla rete elettrica esistente e ai combustibili fossili per soddisfare le esigenze energetiche future, i risultati ottenuti nel controllo dell’inquinamento atmosferico in Texas negli ultimi due decenni potrebbero essere significativamente compensati, e alcuni livelli di emissioni inquinanti potrebbero addirittura tornare ai livelli dell’inizio del 21° secolo.
Questo rapporto, pubblicato dallo Houston Advanced Research Center (HARC), si concentra sull'analisi dei possibili impatti sulla qualità dell'aria causati dall'espansione dei data center in Texas. I ricercatori sottolineano che i data center devono alimentare continuamente un gran numero di server e devono anche utilizzare sistemi di raffreddamento per evitare il surriscaldamento delle apparecchiature informatiche ad alte prestazioni. Poiché il consumo energetico e i requisiti di raffreddamento dei chip di intelligenza artificiale continuano ad aumentare, anche i requisiti energetici dei data center crescono rapidamente.
Il nocciolo della questione non è solo la quantità di elettricità necessaria, ma anche il modo in cui tale elettricità verrà prodotta. Se tutti i progetti di data center pianificati fossero collegati alla rete del Texas come previsto e alimentati dal mix energetico futuro previsto, le emissioni inquinanti associate potrebbero aumentare in modo significativo. Lo studio ha concluso che, in questo scenario, decenni di miglioramento della qualità dell’aria in Texas potrebbero essere annullati in soli cinque anni.
Il rapporto prevede che se si realizzasse lo scenario sopra descritto, l'inquinamento da particolato fine prodotto dal settore energetico del Texas, comunemente noto come fuliggine, potrebbe aumentare fino a tre volte il livello attuale, raggiungendo il livello più alto dal 2006. Le emissioni di ossidi di azoto che formano smog potrebbero aumentare del 136%, avvicinandosi ai livelli del 2004. Allo stesso tempo, le emissioni di anidride carbonica legate al riscaldamento climatico potrebbero aumentare del 90% rispetto al 2025.
Tuttavia, queste cifre non significano che l'inquinamento aumenterà necessariamente della stessa quantità. Il team di ricerca ha modellato le emissioni future sulla base di tre diverse previsioni sulla domanda di energia dei data center. Alcuni progetti proposti sono ancora in fase di pianificazione e potrebbero non essere definitivamente implementati; Gli sviluppatori di data center possono anche ridurre la loro dipendenza dai combustibili fossili costruendo impianti di energia solare ed eolica. Pertanto, l’impatto ambientale finale dipende ancora dall’effettiva scala di costruzione del progetto, dalla fonte di energia e dalle relative disposizioni politiche.
Il rapporto sottolinea specificamente che il modo in cui vengono alimentati i data center può fare un'enorme differenza in termini di inquinamento. Se si utilizza l’energia della rete e si costruiscono impianti di energia rinnovabile in loco, le emissioni di ossido di azoto possono essere ridotte fino a circa il 90% rispetto a una soluzione che si basa interamente sulla generazione di energia da combustione. Al contrario, se i costruttori scegliessero di installare motori a gas naturale o turbine a gas direttamente nel parco per evitare i tempi di attesa per la connessione alla rete, le emissioni inquinanti potrebbero aumentare ulteriormente.
Attualmente, il Texas è diventato uno dei maggiori mercati di data center negli Stati Uniti. In termini di capacità dei data center, la capacità totale esistente e in costruzione nello stato è di circa 26 GW. Inoltre, il Texas ha un gran numero di progetti energetici pianificati in loco. Precedenti rapporti pubblicati da istituti di ricerca di mercato mostrano che la capacità dei data center proposti da costruire in Texas utilizzando la generazione di energia in loco è molto superiore a quella di altri stati.
Il motivo per cui gli sviluppatori di data center prendono sempre più in considerazione la possibilità di generare la propria elettricità è strettamente correlato ai lunghi tempi di attesa per la connessione alla rete. I grandi data center richiedono un’alimentazione elettrica stabile e continua, ma le nuove connessioni alla rete spesso comportano la costruzione di impianti elettrici, la valutazione della capacità di trasmissione e processi di approvazione, e il tempo di attesa può essere di diversi anni. Per le aziende che vogliono entrare in funzione il prima possibile, costruire i propri impianti di produzione di energia è diventata un'opzione per abbreviare il ciclo di costruzione del progetto.
Tuttavia, la produzione di energia in loco non è necessariamente più rispettosa dell'ambiente. I ricercatori hanno sottolineato che per ottenere energia il più rapidamente possibile, alcuni sviluppatori tendono a utilizzare motori a gas naturale o turbine a gas che possono essere costruiti più velocemente, piuttosto che aspettare l’espansione della rete o investire nel sostegno di impianti di energia rinnovabile. Sebbene questa opzione possa accelerare il funzionamento del data center, potrebbe comportare maggiori emissioni inquinanti.
Carlos Gamarra, vicepresidente per l'energia, la qualità dell'aria e la tecnologia dell'informazione presso HARC, ha affermato che il vero problema affrontato dagli sviluppatori di data center è che l'attesa per la connessione alla rete può richiedere dai tre ai cinque anni e le aziende di solito non sono disposte ad aspettare così a lungo, quindi prenderanno in considerazione la costruzione di sistemi di generazione di energia in loco. Ma a causa della pressione del tempo, gli sviluppatori non sempre scelgono opzioni meno inquinanti.
Lo studio ha inoltre rilevato che la rapida espansione del settore dei data center stesso potrebbe comunque far aumentare le emissioni, anche con fonti di energia relativamente pulite. Il rapporto prevede che in uno scenario più pulito, dominato dall’energia della rete e combinato con l’energia eolica e solare in loco, le emissioni di ossido di azoto in tutto lo stato del Texas potrebbero ancora aumentare del 35% entro il 2031. Se il nuovo data center si basa principalmente sul gas naturale in loco per generare elettricità, l’aumento delle emissioni di ossido di azoto potrebbe essere vicino al 400%.
Gli ossidi di azoto sono importanti precursori degli inquinanti che formano l'ozono troposferico e lo smog fotochimico. L’esposizione a lungo termine può danneggiare il sistema respiratorio umano e aumentare il rischio di malattie respiratorie croniche. Il particolato fine può penetrare in profondità nei polmoni e alcune particelle possono persino entrare nella circolazione sanguigna e sono associate ad attacchi di asma, problemi cardiovascolari e altri rischi per la salute.
Lo stesso Texas si trova già ad affrontare alcune pressioni sulla qualità dell'aria. Grandi città come Houston, Dallas-Fort Worth, San Antonio e Austin spesso devono affrontare le sfide poste dagli standard federali sull’inquinamento atmosferico. Le emissioni del traffico, le alte temperature estive e l’attività industriale contribuiscono in modo significativo ai problemi di qualità dell’aria a livello locale. Se i nuovi data center aumentano ulteriormente le emissioni della produzione di energia, le regioni interessate potrebbero trovarsi ad affrontare una maggiore pressione sulla governance ambientale.
I ricercatori ritengono che la capacità del Texas di ridurre una serie di importanti inquinanti atmosferici negli ultimi due decenni sia strettamente correlata ai cambiamenti nel mix energetico, allo sviluppo dell'energia eolica e solare, al ritiro degli impianti di produzione di energia alimentati a carbone e all'implementazione di misure di controllo dell'inquinamento nei settori dell'industria, dei trasporti e della produzione di energia. Ora, le nuove richieste di energia portate dai data center potrebbero porre nuove sfide a questi risultati.
Il CEO di HARC, John Hall, ha affermato che negli ultimi decenni i dipartimenti dei trasporti, i governi statali e altre parti interessate hanno continuato a lavorare duramente per ridurre le emissioni inquinanti, ma l'attuale boom della costruzione di data center potrebbe mettere a rischio questi risultati. Ha avvertito che se le tendenze non vengono controllate, le generazioni future potrebbero aver bisogno di respirare aria inquinata rispetto alla generazione attuale.
Per quanto riguarda come ridurre i rischi, i ricercatori raccomandano di trattare i data center come strutture industriali con impatti energetici e ambientali significativi e di richiedere loro di conformarsi ai corrispondenti standard di produzione di energia e di emissioni industriali. Gli sviluppatori dovrebbero scegliere l’energia pulita ove possibile, soddisfare i requisiti esistenti di controllo dell’inquinamento e divulgare pubblicamente il consumo energetico dei data center, le fonti di alimentazione e le emissioni inquinanti per consentire alle comunità locali di valutare i potenziali impatti prima che i progetti vengano approvati o realizzati.
Allo stesso tempo, la pianificazione dell'alimentazione elettrica deve prestare maggiore attenzione alle esigenze a lungo termine derivanti dall'espansione del data center. Sebbene fare affidamento esclusivamente sul gas naturale per generare elettricità possa soddisfare più rapidamente il fabbisogno elettrico immediato di alcuni progetti, se un gran numero di progetti adottasse lo stesso approccio, le emissioni cumulative potrebbero avere un impatto significativo. Ampliando la fornitura di energia rinnovabile, migliorando le capacità di accesso alla rete e implementando un’efficace supervisione degli impianti di produzione di energia in loco, potrebbe essere possibile ridurre i rischi di inquinamento atmosferico soddisfacendo al tempo stesso le esigenze di sviluppo del settore dell’intelligenza artificiale.
Questo rapporto non afferma che la qualità dell'aria del Texas regredirà inevitabilmente ai livelli dei primi anni 2000, ma mostra i possibili risultati futuri attraverso diversi scenari di alimentazione elettrica. I ricercatori hanno sottolineato che la direzione finale dipende ancora dal fatto che il progetto del data center venga effettivamente implementato e da come gli sviluppatori, le società energetiche e i governi faranno le scelte.
Poiché la domanda di potenza di calcolo basata sull'intelligenza artificiale continua a crescere, i data center non sono più solo strutture di back-end nel settore Internet, ma stanno diventando un fattore importante che incide sui sistemi energetici, sulle emissioni industriali e sull'ambiente locale. Come controllare l’inquinamento durante la costruzione di infrastrutture di intelligenza artificiale diventerà una sfida a lungo termine che il Texas e altre regioni con una rapida espansione dei data center dovranno affrontare.
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