Исторические и актуальные данные

Глобальные исследования энергопотребления ЦОД

Оценки, основанные на bottom-up методах, позволяют проследить динамику мирового энергопотребления ЦОД за последние два десятилетия.

Ключевые результаты исследований:

2000–2005 гг.
1. Энергопотребление ЦОД выросло с 70.8 до 152.5 ТВт⋅ч/год.
2. Доля в мировом потреблении электроэнергии достигла 1%.
2005–2010 гг.
1. Рост замедлился благодаря улучшению технологий и операционной эффективности.
2. По оценкам, потребление достигло 203–272 ТВт⋅ч/год (рост 30–80% к 2005).
2010–2018 гг.
1. Стабилизация на уровне 194–205 ТВт⋅ч/год.
2. Доля в мировом потреблении осталась около 1%.
3. Снижение объясняется ростом эффективности серверов, систем хранения и сетевых устройств, а также переходом от традиционных к облачным и гипермасштабным ЦОД с низкими PUE.
2020–2023 гг. (новые данные):
1. Глобальные оценки: 240–340 ТВт⋅ч/год (2022).
2. США: 176 ТВт⋅ч (2023), что составляет ~4.4% от общего потребления электроэнергии страны.
Прогнозы до 2025–2028 гг.:
1. США: 325–580 ТВт⋅ч (сценарный диапазон к 2028 г.).
2. Глобально: к 2030 г. потребление может удвоиться до ≈ 945 ТВт⋅ч/год.
3. Основной драйвер роста — нагрузка от AI-систем и ускорителей, а также рост гипермасштабных ЦОД.

* Bottom-up подходы позволяют объяснять изменения энергопрофиля ЦОД через технологические факторы. * Сдвиг в сторону облачных и гипермасштабных центров обеспечил значительное снижение удельных затрат энергии. * Новые данные указывают на резкий рост энергопотребления в США и глобально после 2020 года.

Характеристики глобального энергопотребления ЦОД

Структура энергопотребления за 2000–2018 гг. изменилась под влиянием роста числа серверов и развития архитектуры ЦОД:

Доля IT-оборудования (серверы и системы хранения) увеличилась.
Энергия сетевых устройств составляет малую часть общего потребления.
Доля инфраструктуры (охлаждение, питание, освещение) снизилась благодаря улучшению PUE.

Динамика по типам ЦОД

Сравнение данных 2010 и 2018 гг. показывает структурный сдвиг:

Энергопотребление гипермасштабных ЦОД выросло в 4.5 раза.
Облачные ЦОД (non-hyperscale) увеличили потребление в 2.7 раза.
Традиционные ЦОД сократили потребление на 56%.

Динамика по регионам

Основные регионы с наибольшим энергопотреблением ЦОД (2018 г.):

Северная Америка и Азия — более 75% совокупного потребления.
Европа — около 20%.
Прочие регионы (ЦВЕ, Латинская Америка, Африка) — минимальная доля.

По данным 2023 года США вышли на 176 ТВт⋅ч, что подтверждает лидерство Северной Америки в структуре энергопотребления.

* Рост потребления в 2010–2018 гг. был сглажен технологическими улучшениями и виртуализацией. * Высокая доля серверной виртуализации снизила количество установленных физических серверов. * После 2020 года рост вновь ускоряется, главным образом за счёт гипермасштабных ЦОД и AI-нагрузок.

Энергопотребление ЦОД в России

Оценка текущего уровня (2024–2025)

Совокупная установленная мощность ЦОД: ~3.6 ГВт.
Доля от установленной мощности ЕЭС России: ≈1%.
Структура генерации страны: ~22% ВИЭ (для ЦОД доля, как правило, ниже).
География кластеров: Москва и МО, Санкт-Петербург, Новосибирск.
Драйверы роста: облачные сервисы, импортозамещение, ИИ-нагрузки (GPU-кластеры).

* 3.6 ГВт — ориентир для оценки текущей нагрузки на энергосистему. * Крупнейшие кластеры формируют локальные пики нагрузки и требования к сетевой инфраструктуре.

Возможные сценарии роста (до 2030)

Инерционный: +8–10%/год → ~5–6 ГВт к 2030.
Ускоренный (ИИ): +15%/год → ~8–9 ГВт к 2030.
Ограничители: доступность оборудования, сроки ввода электромощностей, сетевые ограничения, требования к охлаждению.

* Дефицит современных ускорителей и сроки энерготехнологических подключений могут сдерживать ввод мощностей. * Увеличение доли «горячих» ИИ-кластеров повышает требования к охлаждению и качеству питания.

Ключевые идеи

* Энергопотребление ЦОД удвоилось в 2000–2005 гг., но с 2010 по 2018 гг. оставалось почти стабильным. * Снижение темпов роста в 2010–2018 гг. связано с повышением энергоэффективности оборудования и распространением виртуализации. * После 2020 года рост энергопотребления возобновился и усилился за счёт облачных и AI-нагрузок. * Северная Америка и Азия — крупнейшие потребители электроэнергии ЦОД, США в 2023 г. достигли 176 ТВт⋅ч. * Прогнозы указывают на удвоение глобального энергопотребления ЦОД к 2030 г. (≈ 945 ТВт⋅ч). * Главный драйвер ближайших лет — гипермасштабные центры и ускорители для искусственного интеллекта.