國際能源署（IEA）針對AI相關的資料中心首次進行大規模研究，發現資料中心電力需求將在2030年翻倍，跟AI相關的用電需求更會成長四倍。弔詭的是，IEA認為這不會對全球暖化造成太大衝擊？
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人工智慧（Artificial Intelligence, AI）是吃電怪獸，這事大家都知道了，但到底有多厲害？
國際能源署（International Energy Agency，IEA）最新報告給出答案：全球資料中心電力需求，到了2030年將增加超過一倍，達到約945太瓦時 (TWh)，比日本目前總用電量還高。其中，AI需求是最主要驅動力，到了2030 年，以AI應用為核心的資料中心，用電量將增加四倍以上！
科技業軍備競賽，美、中、歐為三大熱點
四月份發布的《能源與人工智慧》（Energy and AI）報告觀察，由於訓練和建置AI模型需要大規模、且高耗電的資料中心，目前一個以AI為中心的資料中心，耗能程度相當於10萬個家戶，但在興建中的大型資料中心，未來耗電量恐等於200萬戶家庭。
無可諱言，AI技術近年可謂突飛猛進。自2014年以來，訓練先進AI模型的運算量，增加約35萬倍，應用也日益多元，從生成式AI產生文字、視訊和音訊內容，或用於工業製程的優化，還能更精準預測天氣、探勘關鍵礦物等，讓AI從過去的學術議題，華麗變身為每個人都想要掌握的日常科技。
圖片來源／International Energy Agency (IEA)
2022年以來，全球對資料中心的投資幾乎翻了一番。從2022年11月（ChatGPT 問世）到2024年，標準普爾500大成分股市值激增16兆美元，其中12兆美元便來自「AI概念股」。Alphabet（谷歌）、Meta（臉書）、亞馬遜（Amazon）、和微軟（Microsoft），2025年的資本支出就有3000億美元跟AI有關，比美國電力產業的總投資額還多。
AI資料中心的用電，雖然跟高耗電的煉鋁工廠一樣多，但地理分佈卻更為集中，因設址首要考量是離客戶近，還要有充足、穩定、且廉價的電力供應，因此幾乎都集中在幾個主要經濟體。以耗電量比重來看，美國（45%）、中國（25%）、歐洲（15%），可說是目前全球AI耗能地圖的三大重鎮。
靠誰發電？再生能源、天然氣、還有核能
IEA認為，這種態勢未來還會持續。往後五年，美國電力需求成長近半會來自資料中心，到了2030年底，美國資料中心的耗電量，可能比鋁、鋼、水泥、化學品和其他能源密集產業的總和還多。
看到上述數字，令人不免擔憂「電從哪裡來」？
IEA分析，在2030年前，再生能源和天然氣將是資料中心的兩大主要供電來源，但在2030年之後，「核能」有機會扮演吃重角色。
現階段，全球資料中心的供電來源依序為：煤炭（30%）、再生能源（27%）、天然氣（26%）與核能（15%）。其中，再生能源近年急速擴張，從2024年到2030年，再生能源發電量年平均成長幅度可達22%，足以支應一半的資料中心電力需求成長。
圖片來源／天下永續會
但2030年以後，核能將扮演愈來愈重要的角色，尤其是被認為比傳統核電廠安全的「小型模組化反應器」(Small Modular Reactor，SMR），預計可於2030年正式啟動。
迄今，全球已宣布的SMR計劃，建置容量合計達25 GW，而且幾乎都集中在美國，如去年9月，微軟跟Constellation Energy簽署為期20年的購電協議（Power Purchase Agreement，PPA），還打算重啟曾在1978年發生核災的三哩島核電廠（Three Mile Island Nuclear Generating Station），以滿足龐大的資料中心需求。
恐妨礙淨零？2030年AI佔全球用電不到5％
另一個許多人擔心的問題是，如此耗電的AI資料中心，是否會讓淨零碳排的努力走回頭路？對此，IEA樂觀表示，資料中心佔全球總用電量的比例仍然有限。
《能源與人工智慧》分析，2024年資料中心消耗的電力，約佔全球總用電量1.5%。該報告對未來發展賦予四種不同情境。在跟現在大致相同的「基準情境」裡，該比重在2030年將上升到3%。若是AI發展條件更好的「起飛情境」，則可能升到4.4%。另一種受惠於軟硬體效能提升的「高效率情境」，資料中心用電佔比則會降至2.6%。最後一種是發展條件比現在還差的「逆風情境」，該比例可能跌到2%。
從最低的2%到最高4.4%，意味資料中心對全球電力需求的影響，沒有想像中嚴重。
圖表來源／International Energy Agency (IEA)
事實上，儘管AI需求蓬勃發展，但從全球未來成長分佈來看，包括：工業、電動車、空調等設備，用電增幅還更多。相對的，AI還可以協助其他產業削減碳排。IEA預估，當AI解決方案被普及應用，減少的碳排量可相當於2035年能源相關碳排量的5%。
然而，能夠實現上述「理想」的前提，是必須掃除目前AI發展面臨的諸多障礙，包括：不利監管、缺乏信任、資料取得與品質、基礎設施匱乏、甚至是能力的落差。
AI「雙面刃」，對政府、企業、個人都是挑戰
IEA直言，AI至今存有許多推廣障礙，從自駕車測試的限制，到風險更大的應用場域，如航空、電網，都有相當嚴格的監管措施。
此外，每當觸及個人隱私與財務安全等敏感議題，人們更是既期待、又怕受傷害，有人怕因此失去工作、或隱私被揭露。在缺乏社會信任的狀況下，政府單位也不敢貿然放鬆。
最後，AI應用亟需熟悉數據處理和建模的人才，並非所有產業都具備這種條件。
圖片來源／pixabay
《能源與人工智慧》透露，最早開始大量應用AI技術的，即是石油與天然氣公司為了探勘跟開採資源，需要收集大量資料、並加以解讀。2000年，石油和天然氣公司營運的11台超級電腦，躋身世界最快電腦前500強。到了2024年，這數字倍增至24個，而且算力年均成長接近70%，超過整個超級電腦產業。
而除了開採資源，AI也協助這些公司解決甲烷逸漏問題，包括讓工程師配備光學氣體成像攝影機，或用衛星來觀測逸散性排放。看似有點荒謬，造成全球暖化的「罪人」，反而是目前最會利用AI來提升營運跟減排效率的產業之一。
平心而論，AI對未來社會和淨零願景的影響，的確如同「雙面刃」，端視人類如何去活用。或許，這才是最大的挑戰。
（本文摘自「天下永續會國際雙週報」第75期，欲搶先閱讀最新報導，請加入天下永續會，成為天下ESG生態圈永續夥伴。）
