Відсутність електроенергії, води, кадрів та боротьба за землю! Бум будівництва дата-центрів у США стикається з перешкодами

Революція штучного інтелекту, яка спричиняє бум у будівництві дата-центрів, стикається з реальними перешкодами. Від потужностей електромережі, водних ресурсів до технічних працівників і земель у конкуренції з житловим будівництвом — ця інфраструктурна лихоманка під керівництвом технологічних гігантів, таких як Microsoft, Alphabet, Meta та Amazon, зіштовхується з багатьма обмеженнями, зростають ризики реалізації, що може погіршити оптимістичні очікування щодо інвестицій у ШІ.

Аналітик Goldman Sachs Браян Сінгер у недавній розмові з провідним інженером відділу розробки дата-центрів Microsoft Марком Монро виявив три ключові вузькі місця: електропостачання залишається найактуальнішою короткостроковою проблемою, тиск на водні ресурси змушує галузь переходити на більш енергоємні системи охолодження, а нестача технічних працівників може стати наступним бар’єром. Монро попереджає, що до 2030 року США потрібно буде залучити понад 500 тисяч нових працівників у сферах виробництва, будівництва, обслуговування та передачі електроенергії, щоб задовольнити потреби дата-центрів у електроенергії.

Тим часом технологічні гіганти у США безпрецедентними темпами скуповують землю, що безпосередньо тисне на житлове будівництво. За даними Wall Street Journal, у листопаді минулого року Amazon витратив 700 мільйонів доларів на купівлю земель у Вірджинії, де кілька років тому придбав частину ділянок за понад 50 мільйонів доларів. У Північній Вірджинії сільські землі, які раніше коштували кілька тисяч доларів за акр, тепер пропонуються за понад 3 мільйони доларів, і житлові забудовники не можуть конкурувати.

Чи зможе цей будівельний бум тривати, залежить від основних припущень сучасної макроекономічної картини та оцінки технологічних акцій — зокрема, що інвестиції у дата-центри перетворюються у вимірюваний приріст продуктивності і забезпечують довгострокове зростання. Однак проблеми з ланцюгами постачання, інфраструктурою та опором місцевих громад накопичуються і можуть зірвати надто оптимістичні очікування.

Найгостріша проблема — електропостачання

Постачання електроенергії залишається найважливішим короткостроковим обмеженням для розгортання дата-центрів. Монро зазначає, що хоча хмарні обчислення та навантаження на ШІ зазвичай потребують близького розташування до кінцевих користувачів — що спричиняє перенавантаження мережі та дефіцит електроенергії, — навчальні навантаження ШІ не залежать від географії і переміщуються у віддалені райони з достатнім електропостачанням.

Гнучке управління навантаженням може частково звільнити потужність, але його застосування ускладнене. Дослідження Duke University показує, що якщо дата-центри згодні зменшувати навантаження на 0,25% щороку (залишаючись онлайн 99,75% часу), це дозволить додати 76 гігаватів потужності — що становить 10% від пікового споживання США. При зменшенні на 0,5% (99,5% онлайн) — 98 гігаватів. Однак Монро зазначає, що поширення такого підходу стримується внутрішніми ризиками галузі — постійне вмикання та вимикання обладнання викликає занепокоєння у операторів і може вимагати додаткових фінансових або регуляторних стимулів.

Забезпечення енергією за допомогою генераторів на місці (Behind-the-Meter) стає дорогим тимчасовим рішенням. Хоча заявки на встановлення таких систем у дата-центрах становлять лише невеликий відсоток, Монро підкреслює, що ці об’єкти зазвичай великі і мають значний вплив на попит у мережі. Такі системи здебільшого базуються на газових генераторах з простим циклом, що коштує у 5–20 разів дорожче за електропостачання з мережі. Враховуючи високий прибуток великих AI-дата-центрів, запуск таких проектів економічно обґрунтований. Монро зазначає, що ціль — підключити ці системи до мережі протягом трьох років, після чого їх або перемістять до інших центрів, або інтегрують у мережу з можливістю продажу електроенергії, або виведуть з експлуатації.

Обмеження водних ресурсів — ціна енергоспоживання

Тиск з боку громад, регуляторів і технологічних інновацій змушує галузь переходити від традиційних високовитратних водних систем охолодження до більш економічних, але енергоємних. Монро зазначає, що у відповідь на зростаючий тиск, галузь переходить від традиційних систем випаровувального охолодження до більш водозберігаючих рішень, особливо у великих масштабах.

Цей перехід суттєво знижує енергоефективність. Монро попереджає, що перехід до закритих і безводних систем охолодження може підвищити коефіцієнт використання електроенергії (PUE) з оптимального рівня 1.08 до 1.35–1.40, що означає зростання енергоспоживання з 8% до 35–40%. Хоча інновації, такі як рідинне охолодження чіпів і високотемпературне водяне охолодження, дозволяють більш ефективно передавати тепло у певних географічних умовах, через різноманітність клієнтської бази і необхідність визначати архітектуру охолодження ще на ранніх етапах будівництва, багато дата-центрів залишатимуться на традиційних системах з холодоагентами. Монро підкреслює, що хоча частка випаровувального охолодження у загальній структурі охолодження зменшиться, попит на холодоагентні системи все одно зростатиме через загальне збільшення потужності дата-центрів протягом наступних десяти років.

Нестача технічних працівників — новий бар’єр

Монро попереджає, що нестача кваліфікованих технічних працівників може стати наступним важким бар’єром для розгортання дата-центрів. Відмінність полягає у тому, що дата-центри вимагають спеціалізованих електричних і механічних систем, тому електрики та сантехніки є критично важливими для їхнього будівництва.

Галузеві організації співпрацюють із технічними університетами і коледжами для створення навчальних програм і намагаються залучати студентів ще з середньої школи, щоб зробити технічну галузь більш привабливою кар’єрою. За оцінками Goldman Sachs, до 2030 року США потрібно буде залучити понад 500 тисяч нових працівників у сферах виробництва, будівництва, обслуговування та передачі електроенергії, щоб задовольнити потреби у всіх електропостачаннях дата-центрів.

Торгові війни за землю — зростання цін

Розробники дата-центрів купують землю за цінами, що значно перевищують інші цільові сфери, що безпосередньо тисне на житлове будівництво. За даними Wall Street Journal, керівник Stanley Martin Стів Аллой п’ять років тому планував звести 516 нових будинків у Брістоу, Вірджинія, і помітив, що навколишні ділянки активно скуповують гіганти технологій, такі як Microsoft і Google. До листопада минулого року компанія перепродала частину земель за 700 мільйонів доларів — у кілька разів дорожче, ніж купила кілька років тому за понад 50 мільйонів.

Північна Вірджинія стала світовим центром дата-центрів. Тут є великі відкриті простори, зростаюча інфраструктура електропостачання і розвинена оптоволоконна мережа, прокладена ще під час буму інтернету. Лаудон — центр “датасентрових кварталів”, а найбільші технологічні компанії розташовані вздовж автомагістралі 95 у Прайсвіллському окрузі.

Ціни на землю стрімко зростають, що робить неможливим конкуренцію для житлових забудовників. У Північній Вірджинії забудовники пропонують ціни до 1 мільйона доларів за акр. Землі, які раніше продавалися за кілька тисяч доларів за акр, тепер коштують понад 3 мільйони. У передмісті Чикаго, у центрі дата-центрів Elk Grove Village, компанія Stream Data Centers у 2024 році купила ділянку за майже 1 мільйон доларів за будинок і зносила житловий комплекс на 55 квартир, щоб побудувати три дата-центри площею 2,1 мільйонів квадратних футів. У районі 67-ї автомагістралі поблизу Далласа ціни на землю зросли з 20–40 тисяч доларів за акр до понад 350 тисяч. За словами забудовника житлових земель Скота Фінфера, “жоден житловий забудовник не може конкурувати з цими цифрами”.

Перспективи

Головне питання — чи зможе США підтримувати безперервне зростання капітальних витрат на дата-центри, враховуючи, що ці інвестиції вже глибоко закорінені у макроекономічних сценаріях і оцінках технологічних акцій. Вважається, що безперервне будівництво перетворюється у вимірюваний приріст продуктивності і довгострокове зростання. Однак ризики реалізації — у тому, що ключові компоненти, підключення до електромережі і ланцюги постачання — можуть уповільнити цей процес і зірвати надмірно оптимістичні очікування.