Цифровий апетит, який недооцінюють: правда про енергоспоживання ЦОД

Глобальна економіка дедалі глибше занурюється у цифрову реальність, основою якої є гігантські центри обробки даних, які тихо гудуть десь на околицях міст, у промзонах та промислових парках, забезпечуючи роботу застосунків, банківських операцій, стримінгових сервісів, та, по суті, всього Інтернету. Однак у цього цифрового світу є зворотний бік — апетит до електроенергії. 

Зрозуміти фактичні масштаби цього явища дуже непросто. Як показало дослідження «Data Centre Energy Use: A Critical Review of Models and Results 2025», оцінки коливаються від сотень до тисяч терават-годин на рік, а консенсусу немає навіть серед експертів. Розуміння справжніх масштабів енергоспоживання — не лише академічний інтерес, а ключ до того, щоб збалансувати цифрове майбутнє з енергетичними можливостями економіки.

В Україні ця глобальна тенденція має особливу специфіку. З одного боку, війна та постійні атаки на енергетичну інфраструктуру зробили питання ефективності та надійності ЦОД критично важливим. З іншого — цифровізація державних сервісів (Дія, Prozorro, еHealth) та розвиток фінансового сектору вимагають від локальних операторів високої доступності й стійкості до енергетичних криз. Це створює унікальний контекст, у якому українські дата-центри змушені балансувати між глобальними трендами та локальними викликами.

Магія цифр — від скромних оцінок до апокаліптичних прогнозів

Спроба оцінити енергоспоживання ЦОД схожа на спробу виміряти глибину океану за допомогою лінійки — інструменти і методи визначають результат не менше, ніж сама реальність. За останні роки опубліковано понад сотню наукових робіт і аналітичних звітів, і в них діапазон оцінок буквально вражає уяву. Якщо поглянути на питання ретроспективно, то, скажімо, для 2020 року трапляються значення менше ніж 200 ТВт·год й водночас оцінки на рівні 1200 ТВт·год. Прогнози на 2030 рік коливаються від відносно реалістичних сотень терават-годин до майже фантастичних 8000 ТВт·год, що можна порівняти з енергоспоживанням великих держав. Різниця між цифрами іноді перевищує порядок, й це суттєво ускладнює планування на державному та корпоративному рівнях.

Прогнози світового енергоспоживання ЦОД за відповідні роки, від різних аналітичних компаній та організацій

Цей розкид пояснюється різними методологіями. Bottom-up підхід ґрунтується на підсумовуванні потужності окремих компонентів інфраструктури — серверів, систем зберігання, мережевого обладнання. Top-down бере макроекономічні дані щодо енергоспоживання країн або регіонів і виокремлює з них частку ЦОД. Є також proxy-based моделі, які екстраполюють споживання за непрямими даними, наприклад, за обсягами інтернет-трафіку. Кожен із цих методів має свої переваги, але й свої обмеження, через що фінальні цифри нерідко розходяться.

Гібридні підходи намагаються поєднати сильні сторони різних методів, але при цьому ризикують успадкувати й їхні слабкості. Benchmarking — робота з прямими даними найбільших операторів — вважається найбільш точним способом, однак він потребує доступу до інформації, яку компанії неохоче розкривають. Навіть за наявності детальних даних модель може дати некоректний результат, якщо в ній не враховано всі елементи системи або спотворені припущення.

Більша частина розбіжностей пов’язана з так званими «межами системи». Одні дослідження враховують лише енергоспоживання ІТ-обладнання, інші включають охолодження, освітлення, допоміжні системи, втрати під час передавання електроенергії і навіть енерговитрати на виробництво обладнання. Варто трохи розширити або звузити ці межі — і підсумкова цифра змінюється на десятки відсотків. Це одна з причин, чому суспільне сприйняття реальних масштабів енергоспоживання ЦОД часто спотворене.

Скільки енергії насправді споживають ЦОДи

Якщо прибрати крайні сценарії та зосередитися на найбільш достовірних джерелах, картина стає значно чіткішою. На 2023 рік надійні дані, зібрані за допомогою фактичних бенчмарків і підтверджені науковими публікаціями, дають діапазон 300–380 ТВт·год (без урахування майнінгу криптовалют). Ця величина все ще колосальна, але вона значно нижча за апокаліптичні прогнози. Розуміння реальної цифри важливе для вироблення ефективних заходів з енергоефективності та сталого розвитку. На жаль, настільки ж надійних, а не прогнозних, даних за 2024 – 2025 роки знайти не вдалося. Але навіть дані за 2023 рік дозволяють побачити картину — як загалом, так і по регіонах.

Розподіл енергоспоживання за регіонами демонструє явну концентрацію потужностей:

• Північна Америка: 125–200 ТВт·год, з яких 120–195 ТВт·год припадає на США.
• Азійсько-Тихоокеанський регіон: 105–180 ТВт·год, лідер — Китай із 70–130 ТВт·год.
• Європа: 55–80 ТВт·год.
• Решта світу: 5–10 ТВт·год.

Ці дані відображають як економічну міць, так і щільність цифрової інфраструктури в різних куточках планети.

Особливо вражає динаміка останніх років. З 2018 по 2023 рік енергоспоживання чотирьох найбільших операторів ЦОД зросло з 35 до понад 110 ТВт·год. Більш ніж утричі, попри впровадження систем фрікулингу, рідинного охолодження та переходу на економні технології. Фактор зростання очевидний: попит на хмарні сервіси та цифрові платформи збільшується швидше, ніж покращується енергоефективність обладнання. Гіпермасштабні провайдери — AWS, Microsoft, Google, Meta та інші — формують щонайменше три чверті загального енергоспоживання галузі.

Для України подібної статистики, нажаль, немає — оператори не публікують деталізованих даних. Проте за експертними оцінками, загальне споживання українських ЦОД становить меньше відсотка від європейських масштабів. Водночас ключова відмінність у тому, що наші ЦОД часто працюють у режимі підвищеної енергетичної напруги: регулярні відключення, використання дизельних генераторів та потреба у додатковому резервуванні живлення. Це створює додаткове навантаження.

ШІ як новий енергетичний «хижаκ»

До появи генеративного штучного інтелекту структура енергоспоживання ЦОД була відносно стабільною: веб-хостинг, стримінг, корпоративні сервіси, а також традиційні хмарні обчислення. Ці завдання розподілялися між серверами відносно рівномірно й прогнозувати енерговитрати було порівняно просто. Але з появою LLM моделей на кшталт GPT-4, Claude, PaLM ситуація змінилася радикально — й дуже швидко. Ці системи потребують колосальних обчислювальних ресурсів не лише на етапі навчання, але й при регулярних донавчаннях, а також у щоденній роботі з мільйонами запитів користувачів по всьому світу.

Прогнози для ШІ-завдань на майбутнє вражають й водночас тривожать:

• Реалістичний сценарій: 200–400 ТВт·год до 2030 року, що вже у кілька разів більше за поточні показники.
• Екстремальний сценарій: до 900 ТВт·год, що здатне перевищити сучасне енергоспоживання всієї індустрії ЦОД.

Прогнози світового енергоспоживання для ШІ-навантажень у ЦОД за відповідні роки, від різних аналітичних компаній

Навіть нижня межа означає, що ШІ займе до половини світового енергоспоживання ЦОД, а верхня — майже потроїть нинішні значення всієї галузі. Ці цифри ставлять під сумнів не лише можливості інфраструктури, але й здатність енергетичних систем витримати таке зростання без перебоїв та екологічних наслідків.

Причини цього бурхливого зростання очевидні та тісно пов’язані з еволюцією самої технології. Складність моделей постійно збільшується, що потребує більшої кількості параметрів і, відповідно, більше обчислювальних операцій. Обсяги навчальних даних зростають експоненційно, а для їхньої обробки потрібні дедалі потужніші GPU-ферми та спеціалізовані процесори. Додається й масове впровадження ШІ в продукти та сервіси: від пошукових систем до офісних пакетів, від промислових рішень до розваг. Навіть якщо моделі стають енергоефективнішими, загальний обсяг обчислень усе одно продовжує зростати, перекриваючи всі виграші від оптимізації.

Якщо тренд збережеться, то до кінця десятиліття ШІ не просто стане одним із факторів, що впливають на енергоспоживання ЦОД, а перетвориться на його головний рушій. Це призведе до серйозного тиску на енергетику, особливо в країнах, де генерація й досі значною мірою спирається на викопне паливо. У такій ситуації ключовим питанням стане пошук балансу між технологічним прогресом і стійкістю енергосистем, а також необхідність прискореного впровадження відновлюваних джерел енергії для живлення інфраструктури ШІ.

Для українських компаній цей тренд має подвійне значення. З одного боку, внутрішній ринок лише починає активно використовувати генеративний ШІ, а отже, навантаження на локальні ЦОД поки що зростає повільніше. З іншого — саме через війну Україна стала тим місцем де ШІ активно застосовують у галузі оборони, кібербезпеки та автоматизації державних послуг. Це означає, що потреба в GPU-інфраструктурі зростатиме стрімко, а питання енергоефективності в таких сценаріях набуває стратегічного значення.

Що робити, щоб не потонути у мегаватах

По-перше, галузі потрібна прозорість даних і єдині стандарти їхнього подання. Сьогодні оператори ЦОД публікують звіти у різних форматах, з різними показниками і часто без зазначення методології розрахунків. Це ускладнює порівняння даних і знижує довіру до прогнозів. Якби інформація про споживання публікувалася за єдиними правилами і регулярно оновлювалася, це дозволило б точніше оцінювати навантаження на енергосистему та планувати розвиток інфраструктури. Крім того, відкриті дані стали б стимулом для компаній впроваджувати енергоефективні рішення, щоб демонструвати свою конкурентоспроможність.

По-друге, чітке визначення меж розрахунків енергоспоживання. Потрібно чітко домовитися, що входить до цих розрахунків: лише споживання серверів чи весь комплекс інфраструктури, включаючи охолодження, системи електроживлення, освітлення та втрати при передаванні. Відсутність єдиних стандартів призводить до того, що два різні дослідження можуть показувати абсолютно різні цифри, навіть якщо йдеться про один й той самий об’єкт. Прозоре визначення меж дозволить уникнути маніпуляцій і неточних порівнянь, що особливо важливо при плануванні національних енергетичних стратегій.

По-третє, пріоритет прямого збору даних на об’єктах, а не опора виключно на моделі та екстраполяції. Моделі корисні, але без фактичних вимірювань вони часто виявляються неточними, особливо у швидко змінних технологічних умовах. Чим більше реальних показників надходитиме від операторів ЦОД, тим вищою буде точність прогнозів і планування. До того ж прямі вимірювання дозволяють оперативно виявляти неефективні елементи інфраструктури та впроваджувати коригувальні заходи.

По-четверте, відмова від надто довгострокових прогнозів, які сьогодні часто будуються на 10–15 років уперед і нерідко застарівають ще до завершення досліджень. Оптимальний горизонт планування — 3–5 років, з обов’язковим переглядом кожні 1–2 роки. Такий підхід дозволить враховувати швидкі технологічні зміни, включаючи появу нових типів процесорів, покращених алгоритмів ШІ та зміни в структурі попиту на обчислювальні потужності. У поєднанні з гнучкими планами це дасть змогу адаптуватися до реальності, а не спиратися на застарілі сценарії.

Замість післямови

ЦОД вже давно стали фундаментом цифрової економіки, і відмова від них неможлива в принципі. Однак саме від того, наскільки енергоефективними вони будуть, залежить стійкість майбутнього. Сьогоднішні тренди чітко показують: попит на обчислювальні потужності зростає швидше, ніж встигають упроваджуватися рішення з оптимізації енергоспоживання. Особливо це помітно на тлі бурхливого розвитку ШІ, який здатний багаторазово збільшити навантаження на електромережі.

Якщо тенденція збережеться, енергоспоживання ЦОД ризикує стати одним із ключових навантажень на енергосистеми світу, порівнянним із цілими промисловими галузями. Це не лише питання інфраструктури, а й геополітики, адже енергетична залежність може посилюватися залежно від розподілу потужностей та джерел енергії. В таких умовах країни, здатні швидко перейти на відновлювані джерела й розвинути локальні потужності генерації, отримають конкурентну перевагу.

Розв’язання задачі вимагає проактивних дій: прискореного розвитку відновлюваної енергетики, впровадження енергоефективних технологій, стимулювання досліджень у галузі охолодження та оптимізації програмного забезпечення. При цьому державам та корпораціям необхідно тісно співпрацювати, щоб узгоджувати стандарти й обмінюватися найкращими практиками. Це дозволить уникнути фрагментації ринку і пришвидшить упровадження ефективних рішень. Зрештою, це питання стратегічного вибору: баланс між технологічним прогресом й сталим розвитком.