Datacenter Mỹ ngày càng ô nhiễm, nhưng bù lại vận hành hiệu quả hơn

Làn sóng AI đang thúc đẩy việc xây dựng các datacenter khổng lồ khắp nước Mỹ, kéo theo nhu cầu năng lượng tăng vọt. Nhưng thay vì siết chặt các quy định về môi trường để kiểm soát tác động, chính quyền Mỹ lại đang nới lỏng chúng, làm dấy lên lo ngại về một tương lai ô nhiễm hơn cho ngành hạ tầng tính toán.

Nvidia và nỗ lực "xanh hóa" vì lợi ích của chính mình

Nvidia mới đây đã công bố những kết quả thực tế từ nền tảng DSX, một hệ thống được giới thiệu từ khoảng một năm trước với mục tiêu tối ưu hóa hiệu suất năng lượng cho datacenter. Ý tưởng cốt lõi khá quen thuộc: giống như cách chúng ta dùng điện thoại thông minh — tự động tắt các thành phần không cần thiết — datacenter có thể được vận hành theo mô hình linh hoạt, cho phép các thành phần trong trung tâm dữ liệu "giao tiếp" với nhau để điều chỉnh mức tiêu thụ điện theo nhu cầu thực tế.

Điểm đáng chú ý là tất cả các nhà cung cấp thiết bị như Vertiv hay Schneider Electric đều đã tham gia hệ sinh thái này, vì để triển khai các hệ thống GPU, người ta buộc phải mua tủ điện và hệ thống làm mát từ họ. Kết quả là một hệ thống mà mọi thứ thực sự kết nối với nhau, tạo điều kiện cho các loại tự động hóa sâu hơn.

Hai ví dụ thực tế được Nvidia đưa ra khá thú vị:

• DSX Flex: Cho phép đơn vị cung cấp điện gửi tín hiệu yêu cầu datacenter giảm tải khi nhu cầu lưới điện tăng cao (ví dụ trong các đợt nắng nóng). Khác với các cơ sở công nghiệp truyền thống có thể tắt máy đơn giản, datacenter phải khéo léo xử lý workload — một số có thể dừng ngay, một số cần chạy đến điểm lưu trạng thái, một số khác có thể được di chuyển sang datacenter khác để "đuổi theo mặt trời".
• DSX MaxLPS (hợp tác với Lambda Labs): Nhờ khả năng quan sát chính xác dòng điện tiêu thụ, datacenter có thể vận hành sát ngưỡng công suất thực tế hơn, thay vì chỉ chạy ở 80% như truyền thống. Kết quả là cùng một mức công suất trước đây chỉ đủ cho 16 node GPU, nay có thể chạy được 19 node.

"Mọi kilowatt được giải phóng đều là cơ hội tạo doanh thu cho Nvidia."

Tuy nhiên, đây không hẳn là hành động vị tha. Việc các datacenter vận hành theo chuẩn DSX của Nvidia tạo ra sự khóa chặt (lock-in) ngày càng lớn: một khi đã xây dựng "AI factory" theo chuẩn Nvidia, việc chuyển sang GPU AMD hay các hãng khác trở nên rủi ro hơn nhiều vì có thể mất đi các tính năng tự động hóa quan trọng.

Chính quyền Mỹ nới lỏng quy định môi trường

Trái ngược với những nỗ lực tiết kiệm năng lượng, Cơ quan Bảo vệ Môi trường Mỹ (EPA) đang đề xuất loại bỏ các yêu cầu báo cáo công khai về ô nhiễm không khí đối với các nguồn thải nhỏ — trong đó có các datacenter tự xây dựng cơ sở phát điện tại chỗ. Điều này đồng nghĩa với việc người dân địa phương có thể không còn được thông báo về lượng khí thải từ các cơ sở mới xây gần nơi họ sinh sống.

Nghiêm trọng hơn, tại một cuộc họp năng lượng G20 ở Houston, EPA đã công bố việc xóa bỏ các yêu cầu về khí thải nhà kính đối với các nhà máy điện — vốn được ban hành dưới thời chính quyền Biden. Cơ quan này tuyên bố biện pháp sẽ tiết kiệm 310 tỷ USD, và thêm các đề xuất loại bỏ "mọi tiêu chuẩn khí thải nhà kính còn lại cho ngành điện", tiết kiệm thêm 370 tỷ USD. Kết quả dự kiến: sản lượng than cho ngành điện có thể tăng gấp 10 lần.

Bài toán phức tạp giữa nhu cầu và thực tế

Không phải ai cũng tin rằng than sẽ thực sự "trở lại". Chi phí khai thác than và duy trì các nhà máy ngày càng đắt đỏ so với các nguồn điện khác. Các công ty điện lực Mỹ cũng đã nhiều lần bị "cháy" vì đầu tư vào năng lực theo dự báo nhu cầu chưa thành hiện thực, nên họ rất thận trọng trong việc mở rộng công suất.

Trong khi đó, một số nhà máy than lẽ ra phải đóng cửa đang được duy trì hoạt động do nhu cầu năng lượng cao, và nay lại càng ít chịu ràng buộc về môi trường.

Đáng chú ý, để đối phó với tình trạng thiếu điện, một số datacenter đang chuyển sang sử dụng pin nhiên liệu khí tự nhiên (natural gas fuel cells) — công nghệ tương tự được dùng trên tàu vũ trụ NASA, nhưng thay vì hydro và oxy, chúng dùng khí tự nhiên phản ứng với oxy để tạo CO2. Ưu điểm là ít chất gây ô nhiễm hơn so với tuabin khí do không đốt cháy, nhưng nhược điểm là mật độ công suất thấp, cần số lượng lớn và chi phí cao.

Tại Anh — nơi đã loại bỏ hoàn toàn các nhà máy than — tình hình cũng không kém phần căng thẳng khi giá điện thuộc hàng đắt nhất Tây Âu, trong khi các datacenter mới vẫn liên tục được xây dựng quanh London.

Câu hỏi chưa có lời giải

Cuộc đua giành năng lực tính toán đang diễn ra gay gắt đến mức chi phí chọn nhiên liệu hay phương thức phát điện hiệu quả nhất đôi khi trở thành yếu tố thứ yếu so với việc triển khai được càng nhanh càng tốt.

Câu hỏi lớn còn bỏ ngỏ: liệu lò phản ứng mô-đun nhỏ (SMR) hay datacenter ngoài không gian sẽ thành hiện thực trước? Cả hai đều hứa hẹn giải quyết bài toán năng lượng, nhưng cũng vấp phải rào cản về chi phí, công nghệ và sự phản đối của cộng đồng — vì như ai cũng biết, chẳng ai muốn một datacenter, chứ chưa nói đến một lò phản ứng hạt nhân, nằm ngay cạnh nhà mình.