Trung tâm dữ liệu AI: Dân nghèo và nông thôn gánh chi phí

Các trung tâm dữ liệu – động cơ của làn sóng trí tuệ nhân tạo (AI) – có thể tiêu thụ lượng điện tương đương một thành phố cỡ trung bình, gây sức ép lên lưới điện và thúc đẩy các khoản đầu tư nâng cấp hạ tầng tốn kém. Nghiên cứu mới của Đại học Cornell chỉ ra rằng chính người dân, đặc biệt là hộ thu nhập thấp và cư dân nông thôn, lại là những người gánh phần lớn chi phí này.

Trung tâm dữ liệu tiêu thụ lượng điện lớn

Công trình được công bố ngày 9/11 trên tạp chí Nature Energy, phân tích mức tăng nhu cầu năng lượng và các dự án hạ tầng tại bốn lưới điện lớn của Mỹ trong giai đoạn 2020–2025. Kết quả cho thấy các trung tâm dữ liệu đã đẩy giá điện bán buôn lên cao, nhưng chỉ chi trả trung bình 38% chi phí hạ tầng gắn với sự tăng trưởng của chúng – tức 3,12 tỷ USD trong tổng hóa đơn 8,25 tỷ USD năm 2025. Phần còn lại 5,13 tỷ USD (62%) chủ yếu rơi vào người dân, trong đó các hộ thu nhập thấp nhất phải chịu thêm chi phí năng lượng lên tới 28% thu nhập.

Ai trả tiền cho hạ tầng điện lưới?

Theo Fengqi You, giáo sư kỹ thuật hệ thống năng lượng tại Trường Kỹ thuật Cornell Duffield, câu hỏi trung tâm rất đơn giản: khi trung tâm dữ liệu bùng nổ, ai trả tiền cho việc mở rộng hạ tầng và ai hưởng lợi?

"Đây không chỉ là vấn đề phát đủ điện, mà còn là liệu các quy tắc trả tiền cho lưới điện có bắt kịp với những chủ thể đang tạo ra nhu cầu mới hay không."

Đây là nghiên cứu đầu tiên đánh giá đa khu vực, dài hạn về tác động của trung tâm dữ liệu lên tăng trưởng hạ tầng và cách chi phí được phân bổ giữa các cộng đồng. Đầu tư vào đường truyền tải điện đã tăng từ 2 tỷ USD năm 2020 lên 34 tỷ USD năm 2025, phần lớn nhờ trung tâm dữ liệu. Dự báo đến năm 2030, các trung tâm dữ liệu có thể tiêu thụ 8%–17% tổng sản lượng điện của Mỹ, trong đó 70%–80% đến từ AI.

Nghiên cứu cũng ghi nhận mặt lợi: mỗi gigawatt công suất trung tâm dữ liệu có thể tạo ra 15.000 việc làm trong nền kinh tế, với trung bình 2.700 việc làm gắn trực tiếp.

Giá điện tăng mạnh ở các "hub" trung tâm dữ liệu

Nhóm nghiên cứu phân tích dữ liệu từ 4.000 trung tâm dữ liệu hiện hữu và đang đề xuất, cùng hồ sơ giá điện, biểu phí của các công ty điện lực và dữ liệu hộ gia đình – việc làm liên bang. Bốn lưới điện được khảo sát gồm vùng nam vịnh San Francisco, bắc Texas quanh Dallas-Fort Worth, vùng Trung Tây và khu vực giữa Đại Tây Dương (gồm bắc Virginia – nơi tập trung trung tâm dữ liệu lớn nhất hiện nay).

Giá điện bán buôn tăng tại các khu vực tập trung trung tâm dữ liệu

Tại những khu vực chịu ảnh hưởng nặng nhất, giá điện bán buôn đã tăng gần 10% hoặc hơn tính đến năm 2025. Ở Virginia mức tăng là 15%, còn tại nam vịnh San Francisco là 20%. Ngược lại, người dân New York và New England – nơi ít trung tâm dữ liệu được xây dựng – chưa ghi nhận mức tăng giá rõ rệt do yếu tố này.

Vấn đề cốt lõi nằm ở cách phân bổ chi phí cho các dự án hạ tầng mới: thường dựa trên mô hình tiêu thụ điện trong quá khứ.

"Đây là kiểu vấn đề con gà – quả trứng. Muốn xây trung tâm dữ liệu thì phải mở rộng hạ tầng điện, nhưng trước khi xây thì họ chưa dùng điện. Với mô hình dựa trên mức tiêu thụ quá khứ, các hộ gia đình lại gánh phần lớn chi phí hạ tầng."

Gánh nặng dồn lên nông thôn và hộ thu nhập thấp

Tỷ lệ hộ nông thôn chịu "gánh nặng năng lượng cao" – chi hơn 6% thu nhập cho điện – tăng nhanh hơn 76% so với cư dân thành thị. Nhóm tác giả cũng dẫn một khảo sát quốc gia cho thấy cư dân nông thôn ít sử dụng các công cụ AI như ChatGPT hơn người thành thị.

Chi phí hạ tầng điện lan rộng qua nhiều bang

Tác động còn vượt ra ngoài phạm vi địa lý: người dân New Jersey, Pennsylvania và Ohio cũng góp tiền cho các nâng cấp lưới điện phục vụ trung tâm dữ liệu ở Virginia.

"Bạn không cần sống cạnh trung tâm dữ liệu để trả tiền cho hạ tầng điện của nó. Lưới điện kết nối các cộng đồng liên bang, và các quy tắc chia sẻ chi phí kết nối họ về mặt tài chính."

Giải pháp: chia sẻ chi phí công bằng hơn

Nhóm nghiên cứu đề xuất điều chỉnh quy tắc chia sẻ chi phí. Ở cả bốn khu vực, nếu trung tâm dữ liệu cắt giảm tiêu thụ điện trong 22 giờ cao điểm mỗi năm, áp lực lên lưới điện sẽ giảm và nhu cầu mở rộng hạ tầng cũng giảm theo. Các công ty công nghệ sở hữu nhiều trung tâm dữ liệu ở nhiều bang, thậm chí nhiều quốc gia, có thể dịch chuyển hoạt động sang khu vực khác trong giờ cao điểm.

Các bang cũng có thể thu phí trung tâm dữ liệu trực tiếp theo mức nhu cầu mới, hoặc lập chương trình – như luật gần đây tại Minnesota – chuyển tiền hỗ trợ hộ thu nhập thấp bù đắp chi phí năng lượng tăng. Ưu đãi thuế có thể được gắn với tạo việc làm và tăng lương để đảm bảo lợi ích.

Bối cảnh là sáu bang gần đây đã đặt điều khoản riêng cho các hộ tiêu thụ điện quy mô rất lớn, và vào tháng 3, bảy công ty công nghệ lớn đã ký White House Ratepayer Protection Pledge – cam kết trả tiền cho các nâng cấp lưới điện cần thiết.

Góc nhìn

Với các kỹ sư và doanh nghiệp Việt Nam đang xây dựng hoặc thuê hạ tầng trung tâm dữ liệu, nghiên cứu này là lời nhắc rằng chi phí năng lượng không chỉ nằm trong hóa đơn của nhà vận hành. Khi một khu vực đón làn sóng trung tâm dữ liệu mới, chi phí mở rộng lưới điện thường được phân bổ theo mức tiêu thụ cũ – nghĩa là cộng đồng xung quanh có thể gánh phần chênh lệch trước khi dự án kịp đi vào vận hành.

Về mặt kỹ thuật, bài học thực tiễn là tối ưu phụ tải theo giờ cao điểm và cân nhắc dịch chuyển tác vụ giữa các khu vực. Những giải pháp như điều chỉnh lịch huấn luyện mô hình, dùng điện dự phòng hoặc hợp đồng điện linh hoạt không chỉ giúp giảm chi phí mà còn giảm áp lực lên hạ tầng dùng chung – một yếu tố ngày càng quan trọng khi AI trở thành trung tâm của hạ tầng số.