مع النمو السريع لمراكز بيانات الذكاء الاصطناعي، تتفاقم أزمة الطاقة في العالم. وقد وجد مهندسون في الدنمارك طريقة للاستفادة من كميات هائلة من الحرارة المهدرة التي تولدها هذه المراكز، والتي تُفقد عادة إلى الهواء الخارجي.
يوجد أكثر من 12,500 مركز بيانات حول العالم، وتدخل مراكز جديدة الخدمة كل يوم، مما يضغط على البنية التحتية والموارد الطاقية في العالم.
وهذه الأنظمة لا تستهلك مئات مليارات اللترات من المياه فحسب، بل تضع طلبًا هائلًا على شبكات الكهرباء العالمية، وربما تساهم أيضًا على نطاق واسع في الاحترار العالمي.
وقد ذكرت الوكالة الدولية للطاقة أن مراكز البيانات استهلكت في عام 2024 نحو 485 تيراواط ساعة من الكهرباء، أي ما يعادل 1.5% من إمدادات الطاقة في العالم، أو إجمالي توليد الكهرباء في ألمانيا.
وسيتضاعف هذا الرقم إلى 3% بحلول عام 2030، مع نسبة متزايدة باطراد يقودها تطوير الذكاء الاصطناعي. ويأتي ذلك بينما تسعى الدول إلى الاستقلال في الطاقة وتحتاج إلى خفض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بشكل كبير.
وحذرت لجنة الأمم المتحدة الاقتصادية لأوروبا من أن التوسع السريع لمزودي الخدمات السحابية الكبار، مثل جوجل وأمازون ومايكروسوفت، وما يتطلبه ذلك من مراكز بيانات ضخمة، يشكل تهديدًا متزايدًا لأنظمة الكهرباء في العالم.
ويتسبب انتشار مراكز البيانات في غضب واسع. فقد اعتقلت الشرطة في هولندا محتجين على بناء مركز بيانات جديد لمايكروسوفت قرب أمستردام يوم الجمعة. وفي الوقت نفسه، أثار إيلون ماسك غضب سكان تكساس، حيث نقل عملياته في الذكاء الاصطناعي وسبيس إكس للاستفادة من إعفاءات ضريبية. وقد انتخب سكان تكساس أول عضو ديمقراطي في مجلس الشيوخ لهم منذ نحو 40 عامًا، وهو جيمس تالاريكو، في انتخابات التجديد النصفي هذا الأسبوع، رغم أن ماسك أنفق مئات الملايين من الدولارات في حملات الحزب الجمهوري.
كيف يعمل التقاط الحرارة المهدرة
يُعد الحاسوب العملاق بيتن، الذي أُطلق في مايو من هذا العام في جامعة جنوب الدنمارك في سوندربورغ، المرجع الرئيسي للذكاء الاصطناعي في البحث الأكاديمي على مستوى البلاد. فهو يوفر القدرة الحاسوبية اللازمة لتحليل البيانات العميق والمحاكاة العلمية المعقدة.
لكن مثل كل الحواسيب العملاقة ومراكز بيانات الذكاء الاصطناعي في العالم، تتناسب قدرة بيتن مع استهلاكه للطاقة. وعلى مدار 24 ساعة، تولد معالجاته المتخصصة كميات هائلة من الطاقة الحرارية أثناء معالجة العمل.
والآن، بدلًا من ترك هذه الطاقة تتبدد كما يحدث في مراكز الذكاء الاصطناعي في أماكن أخرى، يجري استرداد 100% من الحرارة المهدرة بواسطة تقنية تبريد سائل متقدمة صممتها شركة دانفوس الهندسية الدنماركية. وتستبدل هذه التقنية أنظمة التكييف والمراوح التقليدية التي تصرف الحرارة إلى الهواء الخارجي.
يضخ النظام الجديد سائل تبريد مباشرة فوق رقائق المعالجة عالية الحرارة، فيمتص الحرارة المهدرة بالكامل. ثم يمكن توجيه هذه الحرارة مباشرة إلى شبكة التدفئة المركزية البلدية في سوندربورغ للمساعدة في تدفئة 75 ألف نسمة من سكان البلدة.
وقال كريستيان ستراند، رئيس قسم حلول المناخ في دانفوس، إننا كلما التقطنا صورة أو رفعنا مستندًا، فإننا نشغّل عملية معالجة في مركز بيانات. وتولد هذه العملية حرارة علينا إزالتها. وباستخدام نظام استرداد الحرارة المهدرة، يصبح لدينا في نهاية العملية ما يشبه صنبور ماء ساخن يخرج من مركز البيانات. ويمكن استخدام هذا الماء الساخن لتدفئة المنازل وفي العمليات الصناعية أيضًا.
تحويل مراكز البيانات إلى مصادر طاقة
في أنحاء العالم، تتبخر كميات هائلة من الطاقة الناتجة عن العمليات الصناعية في الغلاف الجوي. وقال ستراند إن دانفوس حسبت أن الحرارة المهدرة في أوروبا خلال سنة واحدة تكفي لتزويد مدينة باريس بالكامل بالطاقة لمدة 48 عامًا، في حين يُقذف نحو ثلثي الطاقة في العالم على هيئة حرارة زائدة.
وتستضيف الولايات المتحدة مراكز بيانات أكثر بكثير من أي دولة أخرى، ويبلغ عددها حاليًا نحو 4000 مركز. وهي تستهلك 5% من كهرباء البلاد. ومع ذلك، تسترد الولايات المتحدة القليل جدًا من الحرارة لأنها لا تجد مكانًا تذهب إليه.
وقال يان روزنو، أستاذ سياسات الطاقة والمناخ في جامعة أكسفورد، إنه ينبغي بناء مراكز البيانات حيث يمكن استخدام حرارتها، لا فقط حيث تكون الأرض أرخص.
وقال روزنو إن الدول الاسكندنافية تتصدر جهود التقاط الحرارة المهدرة. فمركز بيانات ميتا في أودنسه بالدنمارك يسترد نحو 100 غيغاواط ساعة سنويًا، وهو ما يكفي 6900 منزل. أما ستوكهولم في السويد فتدفع حرارة مراكز البيانات إلى شبكتها منذ عام 2014.
وفي دانفوس، تُعرض مصادر أخرى محتملة للحرارة المهدرة، من أنظمة تبريد ثلاجات المتاجر الكبرى إلى المصانع ومحطات معالجة مياه الصرف الصحي.
وقد استبدل مهندسوها مؤخرًا غلايتين تعملان بالغاز ولهما انبعاثات كربونية عالية في مستشفى سوندربورغ بنظام مضخة حرارية يلتقط الحرارة المهدرة من المعدات الطبية مثل أجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي، ومن أنظمة ضبط الحرارة في غرف العمليات والعنابر والممرات.
كانت هذه الحرارة تُصرف إلى الخارج عبر أبراج التبريد. والآن أصبح المستشفى مستقلًا في الطاقة لمدة تسعة أشهر في السنة، ويمكنه إعادة ضخ الحرارة إلى شبكة التدفئة المركزية، مما يوفر مبالغ كبيرة في فواتير التدفئة.
وقال لاسه بو مادسن، رئيس الخدمات الفنية في مستشفى سوندربورغ، إن تنفيذ هذا المشروع كان له جدوى اقتصادية قوية جدًا. فالمشروع سيسدد تكلفته خلال عامين، ويعني أننا سنتمكن من إنفاق مزيد من المال على رعاية المرضى والمعدات الجديدة، مثل أجهزة المسح.
ووفقًا لكريستيان ستراند، تمثل هذه التقنية فرصة كبيرة لتوفير الطاقة وخفض انبعاثات الكربون. وقال إن لدينا مصدرًا هائلًا غير مستغل للطاقة في الحرارة المهدرة. واستخدام هذه الطاقة يقلل الاعتماد على الوقود الأحفوري، كما أنه منطقي من الناحية التجارية.
ومع تسارع ازدهار الذكاء الاصطناعي ودخول مراكز بيانات جديدة الخدمة، حيث يحتاج كل مركز إلى كهرباء تكفي مدينة صغيرة، تعتقد دانفوس أن قابلية توسيع هذه التقنية الجديدة للحرارة المهدرة قد تساعد في تخفيف الطلب المتزايد الذي يضغط حاليًا على الإمدادات العالمية.