I data center di intelligenza artificiale stanno determinando un’impennata di nuove centrali elettriche a gas naturale in tutto il Paese. Cosa significa questo per le nostre aspirazioni di energia pulita?
Le migliaia di ettari di terreno nella zona rurale del nord-est della Louisiana sono rimasti inutilizzati per quasi due decenni. Le autorità della Louisiana hanno acquistato il terreno nel Richland Parish nel 2006 per promuovere lo sviluppo economico in una delle regioni più povere dello Stato. Per anni hanno commercializzato gli ex campi agricoli come il mega sito di Franklin Farm, prima per i produttori di auto (che non hanno accettato) e poi per altre industrie che avrebbero voluto occupare più di mille acri appena fuori dall’interstatale. Non c’è quindi da stupirsi che i politici statali e locali siano stati esuberanti quando Meta si è presentata. A dicembre, l’azienda ha annunciato l’intenzione di costruire in questo sito un enorme centro dati da 10 miliardi di dollari per l’addestramento dei suoi modelli di intelligenza artificiale, con inizio delle attività nel 2028. Il governatore Jeff Landry ha dichiarato: “Una svolta epocale”, citando i 5.000 posti di lavoro previsti per la costruzione e i 500 posti di lavoro previsti per il centro dati e definendolo il più grande investimento di capitale privato nella storia dello Stato. Da una zona rurale arretrata al cuore della rivoluzione dell’intelligenza artificiale!
Il centro dati AI promette anche di trasformare il futuro energetico dello Stato. Con un’estensione di oltre un chilometro, sarà il più grande di Meta al mondo e avrà un enorme fabbisogno di elettricità, con una richiesta di due gigawatt solo per i calcoli (a cui si aggiungerà l’elettricità per il raffreddamento e altre esigenze dell’edificio). Quando sarà in funzione, sarà l’equivalente dell’aggiunta improvvisa di una città di dimensioni decenti alla rete elettrica della regione, che non dorme mai e ha bisogno di un flusso costante e ininterrotto di elettricità.
Per alimentare il centro dati, Entergy intende spendere 3,2 miliardi di dollari per costruire tre grandi centrali a gas naturale con una capacità totale di 2,3 gigawatt e potenziare la rete per soddisfare l’enorme aumento della domanda prevista. Nel documento presentato all’agenzia statale per la regolamentazione dell’energia elettrica, Entergy ha riconosciuto che le centrali a gas naturale “emettono quantità significative di CO2“, ma ha affermato che la fonte di energia era l’unica scelta conveniente data la necessità di soddisfare rapidamente la domanda di elettricità 24 ore su 24 e 7 giorni su 7 dell’enorme centro dati.
Meta ha dichiarato che collaborerà con Entergy per mettere in funzione almeno 1,5 gigawatt di nuove energie rinnovabili, tra cui l’energia solare, ma che non ha ancora deciso quali progetti specifici finanziare o quando verranno effettuati gli investimenti. Nel frattempo, i nuovi impianti a gas naturale, che dovrebbero essere operativi a partire dal 2028 e che avranno una durata di vita tipica di circa 30 anni, bloccheranno ulteriormente l’impegno dello Stato nei confronti del combustibile fossile.
Lo sviluppo ha suscitato l’interesse del Congresso degli Stati Uniti; la scorsa settimana, Sheldon Whitehouse, il membro più alto in grado della Commissione del Senato per l’Ambiente e i Lavori Pubblici, ha inviato una lettera a Meta, in cui si metteva in evidenza il piano dell’azienda di alimentare il suo centro dati con “una nuova e ininterrotta generazione di gas naturale” e si affermava che le promesse di compensare le emissioni risultanti “finanziando la cattura del carbonio e un progetto solare sono vaghe e offrono poche rassicurazioni”.
La scelta del gas naturale come soluzione ideale per soddisfare la crescente domanda di energia da parte dell’intelligenza artificiale non è un’esclusiva della Louisiana. Il combustibile fossile è già la principale fonte di generazione di energia elettrica del Paese e in tutto il Paese si stanno costruendo grandi impianti a gas naturale per alimentare i centri di calcolo dell’intelligenza artificiale nuovi e in fase di progettazione. Sebbene alcuni sostenitori del clima abbiano sperato che l’energia rinnovabile più pulita avrebbe presto preso il sopravvento su questo combustibile, il boom della domanda di energia da parte dei centri di elaborazione dati sta quasi annullando qualsiasi prospettiva che gli Stati Uniti possano abbandonare il gas naturale in tempi brevi.
La realtà sul campo è che il gas naturale è “l’opzione predefinita” per soddisfare l’esplosiva domanda di energia da parte dei data center dell’intelligenza artificiale, afferma David Victor, scienziato politico dell’Università della California, San Diego, e co-direttore del Deep Decarbonization Project. “L’impianto a gas naturale è una cosa che si sa come costruire, si sa quanto costerà (più o meno) e si sa come scalarlo e farlo approvare”, dice Victor. “Anche per le aziende [AI] che vogliono avere un profilo a basse emissioni e che sono grandi sostenitrici delle emissioni di carbonio ridotte o nulle, non avranno altra scelta che usare il gas”.
La preferenza per il gas naturale è particolarmente pronunciata nel Sud americano, dove sono in fase di progettazione numerosi grandi impianti a gas in Stati come la Virginia, la Carolina del Nord, la Carolina del Sud e la Georgia. Secondo un recente rapporto, solo in questi Stati le aziende elettriche stanno progettando circa 20 gigawatt di nuove centrali a gas naturale nei prossimi 15 anni. Gran parte della nuova domanda, soprattutto in Virginia, South Carolina e Georgia, proviene dai data center; in questi tre Stati i data center rappresentano circa il 65-85% della crescita di carico prevista.
“È un impegno a lungo termine nella direzione assolutamente sbagliata”, afferma Greg Buppert, avvocato senior del Southern Environmental Law Center di Charlottesville, in Virginia. Se tutti gli impianti a gas proposti verranno costruiti nel Sud nei prossimi 15 anni, dice Buppert, “dovremo accettare il fatto che non riusciremo a raggiungere gli obiettivi di riduzione delle emissioni”.
Ma anche se sembra sempre più probabile che il gas naturale continuerà a rappresentare una parte consistente del nostro futuro energetico, le domande su come sarà il suo continuo dominio sono numerose.
Innanzitutto, nessuno sa con esattezza di quanta elettricità avranno bisogno i centri di elaborazione dati dell’IA in futuro e quanto appetito avranno le aziende per il gas naturale. La domanda di IA potrebbe diminuire. Oppure le aziende di IA potrebbero fare uno sforzo concertato per passare alle energie rinnovabili o all’energia nucleare. Queste possibilità significano che gli Stati Uniti potrebbero essere avviati verso una sovraccarica di capacità di gas naturale, che lascerebbe le regioni appesantite da dinosauri di combustibili fossili non necessari e inquinanti, e i residenti a pagare bollette elettriche salate per ripagare gli investimenti di oggi.
La buona notizia è che questi rischi potrebbero essere gestiti nei prossimi anni, se – ed è un grande se – le aziende di IA saranno più trasparenti su quanto possano essere flessibili nella loro apparentemente insaziabile richiesta di energia.
Il regno del gas naturale
Il gas naturale negli Stati Uniti è oggi economico e abbondante. Due decenni fa sono state trovate enormi riserve in depositi di scisto sparsi in tutto il Paese. Nel 2008, quando il fracking ha iniziato a rendere possibile l’estrazione di grandi quantità di gas dagli scisti, il gas naturale veniva venduto a 13 dollari per milione di Btu (una misura dell’energia termica); l’anno scorso ha raggiunto una media di soli 2,21 dollari, il prezzo annuale più basso (aggiustato per l’inflazione) mai registrato, secondo l’Energy Information Administration (EIA) statunitense.
Intorno al 2016, il gas naturale ha superato il carbone come principale combustibile per la produzione di energia elettrica negli Stati Uniti. E oggi – nonostante la rapida ascesa dell’energia solare ed eolica e il meritato entusiasmo di per il calo dei prezzi di queste rinnovabili – il gas naturale è ancora il re, rappresentando circa il 40% dell’elettricità generata negli Stati Uniti. In Louisiana, che è anche un grande produttore, questa quota è di circa il 72%, secondo una recente verifica.
Il gas naturale brucia in modo molto più pulito del carbone, producendo circa la metà dell’anidride carbonica. Agli albori della rivoluzione del gas, molti attivisti ambientalisti e politici progressisti lo hanno definito un prezioso “ponte” verso le energie rinnovabili e altre fonti di energia pulita. E secondo alcuni calcoli, il gas naturale ha mantenuto questa promessa. Il settore energetico è stato uno dei pochi casi di successo nella riduzione delle emissioni negli Stati Uniti, grazie all’uso del gas naturale in sostituzione del carbone.
Ma il gas naturale produce ancora molta anidride carbonica quando viene bruciato nelle centrali elettriche convenzionali. E la fratturazione provoca un inquinamento locale dell’aria e dell’acqua. L’aspetto forse più preoccupante è che le trivellazioni e le condutture rilasciano quantità sostanziali di metano, l’ingrediente principale del gas naturale, sia accidentalmente che tramite sfiati intenzionali. Il metano è un gas serra molto più potente dell’anidride carbonica e le emissioni sono una preoccupazione crescente per gli scienziati del clima, anche se difficile da quantificare.
Secondo Rhodium Group, una società di consulenza, le emissioni di carbonio del settore energetico continueranno probabilmente a diminuire con l’eliminazione del carbone e l’aumento delle energie rinnovabili. Ma Rhodium prevede anche che se la domanda di elettricità da parte dei data center rimarrà alta e i prezzi del gas naturale bassi, il combustibile fossile rimarrà la fonte dominante di generazione di energia almeno fino al 2035 e la transizione verso un’elettricità più pulita sarà molto ritardata. Secondo le stime di Rhodium, il continuo regno del gas naturale porterà a 278 milioni di tonnellate di emissioni di carbonio in più all’anno negli Stati Uniti entro il 2035 (equivalenti all’incirca alle emissioni di un grande Stato americano come la Florida), rispetto a un futuro in cui l’uso del combustibile fossile diminuirà gradualmente.
La nostra dipendenza dal gas naturale, tuttavia, non deve essere un disastro climatico totale, almeno nel lungo periodo. Le grandi aziende di AI potrebbero usare la loro vasta influenza per insistere affinché le aziende elettriche installino la cattura e il sequestro dell’anidride carbonica (CCS) nelle centrali elettriche e utilizzino gas naturale con emissioni di metano limitate.
Entergy, ad esempio, afferma che le sue nuove turbine a gas saranno in grado di incorporare la CCS attraverso futuri aggiornamenti. Inoltre, Meta ha dichiarato che contribuirà a finanziare l’installazione di apparecchiature CCS in una delle attuali centrali a gas naturale di Entergy nel sud della Louisiana, per contribuire alla sperimentazione della tecnologia.
Ma il passaggio al gas naturale pulito è una speranza che richiederà decenni per essere realizzata. Nel frattempo, le aziende elettriche di tutto il Paese stanno affrontando una sfida più imminente e pratica: come soddisfare l’improvvisa richiesta di gigawatt di energia in più nei prossimi anni senza costruire inavvertitamente troppa capacità. Per molti, aggiungere altre centrali a gas naturale potrebbe sembrare la scelta più sicura. Ma cosa succede se l’esplosione della domanda di AI non si manifesta?
Tempi di stress
Le aziende che si occupano di IA dichiarano di aver bisogno di centri dati enormi e affamati di energia. Ma le stime sulla quantità di energia effettivamente necessaria per l’addestramento e l’esecuzione dei modelli di IA variano notevolmente. E la tecnologia continua a cambiare, a volte apparentemente da un giorno all’altro. DeepSeek, il nuovo modello cinese che ha fatto il suo debutto a gennaio, può essere o meno il segnale di un futuro di nuove IA efficienti dal punto di vista energetico, ma certamente solleva la possibilità che tali progressi siano possibili. Forse troveremo il modo di utilizzare hardware molto più efficienti dal punto di vista energetico. O forse la rivoluzione dell’IA si fermerà e molti degli enormi data center di cui le aziende pensano di aver bisogno non verranno mai costruiti. Ci sono già segnali che indicano che ne sono stati costruiti troppi in Cina e indizi che potrebbero iniziare a verificarsi anche negli Stati Uniti.
Nonostante l’incertezza, i fornitori di energia elettrica hanno il compito di elaborare piani di investimento a lungo termine per soddisfare la domanda prevista. Se la capacità è insufficiente, i clienti rischiano un blackout; se è eccessiva, i clienti devono pagare bollette elettriche troppo salate per finanziare gli investimenti in energia non necessaria.
Tuttavia, potrebbe esserci un modo per ridurre il rischio di un eccesso di energia a gas naturale. In media, nel Paese e nella maggior parte delle reti regionali è disponibile molta energia. Secondo uno studio Duke, della la maggior parte delle società di servizi utilizza in media solo il 53% della capacità disponibile durante l’anno. Il problema è che le aziende devono essere preparate per le poche ore in cui la domanda aumenta, ad esempio a causa di un forte maltempo invernale o di un’ondata di caldo estivo.
L’impennata della domanda da parte dei data center di intelligenza artificiale sta spingendo molti fornitori di energia elettrica a pianificare nuove capacità per assicurarsi di avere a disposizione quello che Tyler Norris, borsista presso la Nicholas School of the Environment della Duke, e i suoi colleghi chiamano “margine di manovra”, per soddisfare eventuali picchi di domanda. Ma dopo aver analizzato i dati dei sistemi elettrici di tutto il Paese, Norris e i suoi coautori hanno scoperto che se i grandi impianti di intelligenza artificiale riducessero il loro uso di elettricità durante le ore di picco della domanda, molte reti elettriche regionali potrebbero accogliere i clienti dell’intelligenza artificiale senza aggiungere nuova capacità di generazione.
Anche un livello moderato di flessibilità farebbe un’enorme differenza. I ricercatori della Duke stimano che se i data center riducessero il loro utilizzo di energia elettrica di circa la metà anche solo per poche ore all’anno, le utility potrebbero gestire circa 76 gigawatt aggiuntivi di nuova domanda. Ciò significa che i fornitori di energia potrebbero assorbire efficacemente i circa 65 gigawatt aggiuntivi di cui, secondo alcune previsioni, i data center avranno probabilmente bisogno entro il 2029.
“L’ipotesi prevalente è che i data center siano inflessibili al 100%”, afferma Norris. Cioè che debbano funzionare sempre alla massima potenza. Ma Norris sostiene che i centri di calcolo dell’intelligenza artificiale, in particolare quelli che si occupano dell’addestramento di modelli di fondazione di grandi dimensioni (come la struttura di Meta a Richland Parish), possono evitare di funzionare a pieno regime o spostare i carichi di calcolo su altri centri di calcolo in tutto il Paese, o addirittura aumentare la propria potenza di riserva, nei periodi in cui la rete è sotto stress.
La maggiore flessibilità potrebbe consentire alle aziende di mettere in funzione più rapidamente i data center dell’intelligenza artificiale, senza dover attendere l’approvazione e la costruzione di nuove centrali elettriche e l’aggiornamento delle linee di trasmissione, che possono richiedere anni. Inoltre, ha osservato Norris nella sua testimonianza al Congresso degli Stati Uniti all’inizio di marzo, potrebbe fornire almeno una tregua a breve termine alla corsa alla costruzione di più energia a gas naturale, guadagnando tempo per le aziende di servizi pubblici per sviluppare e pianificare tecnologie più pulite come il nucleare avanzato e la geotermia avanzata. Potrebbe inoltre impedire “una frettolosa sovra-costruzione di infrastrutture per il gas naturale”.
Le aziende di intelligenza artificiale hanno espresso interesse per la loro capacità di spostare la domanda di energia. Ma ci sono ancora molti dubbi tecnologici su come realizzarlo. Alla fine dello scorso anno, l’EPRI (Electric Power Research Institute), un gruppo di ricerca e sviluppo senza scopo di lucro, ha avviato una collaborazione triennale con i fornitori di energia, gli operatori di rete e le aziende di intelligenza artificiale, tra cui Meta e Google, per trovare una soluzione. “Il potenziale è molto grande”, afferma David Porter, il vicepresidente dell’EPRI che gestisce il progetto, ma dobbiamo dimostrare che funziona “al di là di un semplice pezzo di carta o di uno schermo di computer”.
Porter stima che in genere ci sono 80-90 ore all’anno in cui la rete locale è sotto stress e sarebbe utile per un data center ridurre il consumo di energia. Ma i data center di intelligenza artificiale devono ancora capire come ridurre il consumo in quei momenti e gli operatori di rete devono imparare a sottrarre e poi aggiungere improvvisamente centinaia di megawatt di elettricità senza interrompere i loro sistemi. “C’è ancora molto lavoro da fare per garantire il funzionamento continuo dei data center e il funzionamento continuo della rete”.
Pagare il conto
In definitiva, per rendere i data center di intelligenza artificiale più flessibili nelle loro richieste di energia sarà necessario più di una soluzione tecnologica. Occorrerà cambiare il modo in cui le aziende di IA collaborano con le aziende di servizi pubblici e le comunità locali, fornendo loro maggiori informazioni e approfondimenti sulle reali esigenze di energia elettrica. E saranno necessari regolatori aggressivi per assicurarsi che le aziende di servizi pubblici valutino rigorosamente i requisiti energetici dei data center, anziché limitarsi a costruire di riflesso altri impianti a gas naturale.
“I responsabili delle politiche climatiche più importanti del Paese in questo momento non sono a Washington. Si trovano nelle capitali degli Stati e sono commissari dei servizi pubblici”, afferma Costa Samaras, direttore dello Scott Institute for Energy Innovation della Carnegie Mellon University.
In Louisiana, i responsabili politici sono i funzionari eletti della Louisiana Public Service Commission, che dovrebbero pronunciarsi entro la fine dell’anno sui nuovi impianti a gas e sugli aggiornamenti della rete proposti da Entergy. I commissari della LPSC decideranno se le argomentazioni di Entergy in merito all’enorme fabbisogno energetico del centro dati di Meta e alla necessità di energia 24 ore su 24, 7 giorni su 7, non lascino alternative al gas naturale.
Nella domanda presentata lo scorso autunno alla LPSC, Entergy ha dichiarato che l’energia a gas naturale è essenziale per soddisfare la domanda “durante tutto il giorno e la notte”. La combinazione di energia solare e batterie di accumulo potrebbe funzionare “in teoria”, ma sarebbe “proibitiva”. Entergy ha anche escluso il nucleare, affermando che richiederebbe troppo tempo e costerebbe troppo.
Altri non sono soddisfatti del giudizio dell’azienda. A febbraio, l’Alliance for Affordable Energy di New Orleans e l’Union of Concerned Scientists hanno presentato una mozione alle autorità di regolamentazione della Louisiana, sostenendo che Entergy non ha effettuato una rigorosa valutazione di mercato delle sue opzioni, come richiesto dalle regole della commissione. Parte del problema, secondo i gruppi, è che Entergy si è basata su “affermazioni non comprovate” di Meta sulle sue esigenze di carico e sulla tempistica.
“La Entergy dice che [Meta] ha bisogno di energia 24 ore su 24”, afferma Paul Arbaje, analista del programma sul clima e l’energia dell’Union of Concerned Scientists. “Ma ci viene chiesto di credere alla parola di [Entergy]. Le autorità di regolamentazione devono porsi domande difficili e non limitarsi a dare per scontato che questi centri dati debbano funzionare sempre alla massima capacità”. E, suggerisce, se l’azienda avesse “iniziato a fare dei buchi nei presupposti che a volte vengono dati per scontati”, “avrebbe trovato altre opzioni più pulite”.
In una risposta via e-mail a MIT Technology Review, Entergy ha dichiarato di aver discusso con Meta gli aspetti operativi dell’impianto, ma “come con tutti i clienti, Entergy Louisiana non discuterà di questioni delicate per conto dei propri clienti”. In una lettera presentata alle autorità di regolamentazione dello Stato all’inizio di aprile, Meta ha affermato che la comprensione di Entergy del suo fabbisogno energetico è, di fatto, accurata.
La mozione di febbraio ha anche sollevato dubbi su chi finirà per pagare le nuove centrali a gas. Entergy afferma che Meta ha firmato un contratto di fornitura di energia elettrica della durata di 15 anni, che dovrebbe aiutare a coprire i costi di costruzione e di gestione delle centrali, ma non ha risposto alle richieste di MIT Technology Review per ulteriori dettagli sull’accordo, incluso ciò che accadrebbe se Meta volesse terminare il contratto in anticipo.
Meta ha inviato le domande di MIT Technology Review sul contratto a Entergy, ma ha dichiarato che la sua politica è quella di coprire l’intero costo sostenuto dalle utility per servire i suoi centri dati, compresi gli aggiornamenti della rete. Meta afferma inoltre che sta spendendo oltre 200 milioni di dollari per sostenere i centri dati di Richland Parish con nuove infrastrutture, tra cui strade e sistemi idrici.
Non tutti sono convinti. L’Alliance for Affordable Energy, che lavora per conto dei residenti della Louisiana, sostiene che gli ingenti investimenti in nuove turbine a gas potrebbero significare futuri aumenti delle tariffe, in uno Stato in cui i residenti hanno già bollette elettriche elevate e soffrono di una delle reti più inaffidabili del Paese. Particolarmente preoccupante è ciò che accadrà dopo i 15 anni.
“La nostra più grande preoccupazione a lungo termine è che tra 15 anni i contribuenti residenziali [e] le piccole imprese della Louisiana si troveranno a sostenere il costo di tre grandi generatori di gas”, afferma Logan Burke, direttore esecutivo dell’Alleanza.
In effetti, i consumatori di tutto il Paese hanno buone ragioni per temere un aumento delle bollette dell’elettricità, dato che le società di servizi cercano di soddisfare l’aumento della domanda da parte dei data center di intelligenza artificiale costruendo nuova capacità di generazione. In un documento pubblicato a marzo, i ricercatori della Harvard Law School hanno sostenuto che le società di servizi pubblici “stanno ora costringendo il pubblico a pagare per infrastrutture progettate per rifornire una manciata di società estremamente ricche”.
Gli autori di Harvard scrivono: “Le utility dicono [alle commissioni per i servizi pubblici] quello che vogliono sentirsi dire: che gli accordi per le Big Tech isolano i costi energetici dei data center dalle bollette degli altri contribuenti e non aumentano i prezzi dell’elettricità per i consumatori”. Ma la complessità dei dati di pagamento delle utility e la mancanza di trasparenza nella contabilità rendono la verifica di questa affermazione “pressoché impossibile”.
Il boom dei centri dati AI sta rendendo le Big Tech protagoniste delle nostre infrastrutture energetiche e del futuro dell’elettricità in un modo inimmaginabile fino a pochi anni fa. Nel migliore dei casi, le aziende di intelligenza artificiale potrebbero agevolare notevolmente il passaggio a un’energia più pulita, agendo come clienti affidabili e ben paganti che forniscono fondi che le aziende elettriche possono utilizzare per investire in una rete elettrica più robusta e flessibile. Questo cambiamento può avvenire senza gravare su altri clienti dell’elettricità con rischi e costi aggiuntivi. Ma ci vorranno aziende di AI impegnate in questa visione. E ci vorranno regolatori statali che facciano domande difficili e non si lascino trasportare dai potenziali investimenti che le aziende di IA propongono.
I nuovi enormi centri di elaborazione dati sull’intelligenza artificiale, come quello della parrocchia di Richland, potrebbero essere un’enorme manna economica in quanto offrirebbero nuovi posti di lavoro, ma i residenti meritano trasparenza e un contributo alle trattative. Dopo tutto, si tratta di infrastrutture pubbliche. Meta può andare e venire, ma i residenti della Louisiana dovranno convivere con i cambiamenti – e forse pagarli – nei decenni a venire.
