Elektriciteitssystemen onder druk door grillige stroomvraag van AI

Hiervoor waarschuwt Capgemini Research Institute in het rapport 'AI meets the grid: shaping the data center power play'. Uit het rapport blijkt dat een ruime meerderheid van de bestuurders in de energiesector extremere en minder voorspelbare pieken in de vraag verwacht. Meer dan driekwart van hen heeft moeite om toekomstige behoeften nauwkeurig te voorspellen.

AI maakt de stroomvraag grilliger

Voor het onderzoek zijn meer dan 600 senior bestuurders bevraagd van elektriciteitsbedrijven bij organisaties met een jaaromzet van meer dan 500 miljoen dollar in Noord-Amerika, Europa, Azië-Pacific en Latijns-Amerika. Het rapport toont aan dat elektriciteitssystemen een nieuwe fase ingaan, waarin AI-toepassingen de stroomvraag grilliger maken. Tegelijkertijd zien bestuurders AI ook als onderdeel van de oplossing: een meerderheid verwacht dat AI kan bijdragen aan meer efficiëntie en betere operationele resultaten.

De grootste uitdaging is niet alleen de groei van de vraag, maar vooral de onzekerheid eromheen. Elektriciteitsbedrijven moeten steeds vaker plannen op basis van aanvragen die mogelijk nooit werkelijkheid worden. Volgens het rapport verwijst 67 procent van de ondervraagde bestuurders naar zogeheten spookaanvragen van datacenters, waarvan ongeveer 19 procent uiteindelijk niet wordt gerealiseerd. Dit vertekent prognoses en vergroot het risico op zowel over- als onderinvestering.

Deze onzekerheid maakt investeringsbeslissingen ingewikkelder. Elektriciteitsbedrijven moeten bepalen hoeveel capaciteit nodig is, maar ook waar en wanneer zij moeten investeren in modernisering van het net. Daarbij moeten zij toekomstige vraag kunnen opvangen zonder te veel te investeren in capaciteit die uiteindelijk ongebruikt blijft. Ook voor hyperscalers is dit een groot vraagstuk: zij nemen omvangrijke infrastructuurbeslissingen terwijl vraagprognoses, netbeschikbaarheid en aansluittermijnen onzeker blijven.

Elektriciteitsbedrijven verwachten problemen

Meer dan driekwart van de elektriciteitsbedrijven, 77 procent, verwacht problemen bij het nauwkeurig voorspellen van de toekomstige vraag. Door AI worden verbruikspatronen minder stabiel en lastiger te modelleren. Variatie in de vraag dreigt daardoor een grote systeemuitdaging te worden, waarvoor nieuwe manieren van plannen en aansturen nodig zijn. Daarnaast verwacht 68 procent van de elektriciteitsbestuurders tekorten, doordat de vraag vanuit datacenters sneller groeit dan zij het aanbod kunnen uitbreiden.

De geografische concentratie van datacenters vergroot de druk op lokale netten. Meer dan de helft van de elektriciteitsbestuurders noemt geconcentreerde belasting een belangrijke belemmering voor betrouwbare dienstverlening. Grote clusters van energie-intensieve faciliteiten kunnen lokale knelpunten veroorzaken en daarmee de stabiliteit van het systeem en de investeringsplanning beïnvloeden.

“AI verandert elektriciteitssystemen op een manier die veel verder gaat dan alleen groeiende vraag. De technologie legt structurele beperkingen bloot in netcapaciteit, planning en beschikbaarheid van stroom, terwijl de vraag dynamischer en moeilijker voorspelbaar wordt,” zegt Claire Gauthier, Global Head of Energy & Utilities bij Capgemini. “De vraag is niet langer alleen hoeveel stroom nodig is, maar ook of die stroom betrouwbaar kan worden geleverd, op de juiste plek en op het juiste moment. Elektriciteitsbedrijven krijgen daarmee een bepalende rol als systeemregisseur. Zij kunnen AI-gedreven inzichten gebruiken om netcapaciteit en middelen aan klantzijde beter op elkaar af te stemmen, beschikbare capaciteit sneller te ontsluiten en de volgende groeifase van datacenters mogelijk te maken.”

AI als middel om het net beter te benutten

Het rapport verwacht dat het aandeel van AI-training en ‘inferencing’ in het totale elektriciteitsverbruik van datacenters in de komende drie tot vijf jaar stijgt van 25 naar 60 procent. Andere IT-workloads worden daardoor grotendeels verdrongen.

Tegelijkertijd zien bestuurders AI als een belangrijk hulpmiddel voor betere netplanning en betrouwbaarheid. Ongeveer zes op de tien verwachten dat geavanceerde AI-analyses verbeteringen van meer dan 10 procent kunnen opleveren bij het terugdringen van storingen, het verhogen van de operationele productiviteit en het voorkomen en herstellen van uitval.

AI-adoptie blijft achter bij de verwachte voordelen

Toch gebruikt minder dan de helft van de elektriciteitsbedrijven, 45 procent, momenteel AI voor netoptimalisatie. Slechts 16 procent heeft geavanceerdere AI-gedreven toepassingen geïmplementeerd om stroomstromen te optimaliseren, de veerkracht te vergroten en systeemprestaties in realtime te verbeteren. Daarmee blijft de inzet van AI achter bij de snelheid waarmee de vraag groeit.

Ook de lange doorlooptijden voor netinfrastructuur beperken het vermogen om de snelgroeiende vraag vanuit AI-datacenters op te vangen. Volgens het rapport is het daarom urgent om netmodernisering te versnellen, onder meer met behulp van AI en klimaattechnologie, zodat stroom betrouwbaar, betaalbaar en duurzaam beschikbaar blijft.

Stroom op locatie

Door netbeperkingen en vertragingen kijken datacenters steeds vaker naar eigen stroomvoorziening op of nabij de locatie. Daarbij verschuift de inzet van noodstroom naar primaire oplossingen, zoals ‘behind-the-meter-’ en ‘near-site-oplossingen’. Dit zijn energieopwekkings-, opslag- of energiebeheersystemen die elektriciteit rechtstreeks aan de locatie van de klant leveren, zonder via het openbare elektriciteitsnet te gaan. Bijna drie op de tien datacenters zetten dergelijke oplossingen al in. Nog eens 39 procent is van plan dit binnen één tot twee jaar te doen. Meer dan zeven op de tien verwachten dat deze oplossingen hun afhankelijkheid van het net binnen vijf jaar aanzienlijk verminderen.

86 procent ziet het vermogen om onafhankelijk van het net te opereren als een concurrentievoordeel. Deze ontwikkeling verandert de traditionele relatie tussen elektriciteitsbedrijven en grote energieverbruikers. Ze biedt kansen, maar vraagt ook om coördinatie.

Gebalanceerde energiemix nodig

Een gediversifieerde energiemix is volgens het rapport essentieel voor betrouwbaarheid en veerkracht op lange termijn. Hernieuwbare energie alleen kan nog geen continue stroom op schaal leveren voor grote datacenters en AI-toepassingen, aldus 78 procent van de elektriciteitsbestuurders en 73 procent van de datacenterbestuurders. Beide groepen investeren daarom actief in batterij-energieopslagsystemen (BESS) om die kloof te helpen overbruggen.

Ook zijn zij het erover eens dat langetermijnoplossingen zoals kernenergie via Small Modular Reactors tijd nodig hebben om op schaal beschikbaar te komen. Wereldwijd ziet meer dan twee derde, 68 procent, van de elektriciteits- en datacenterbestuurders aardgas daarom als tijdelijke transitieoplossing totdat hernieuwbare energie en opslagtechnologieën verder kunnen opschalen. Dit zorgt tegelijk voor spanning met decarbonisatiedoelen.

“Voor zowel energieleveranciers als datacenterexploitanten draait de belangrijkste uitdaging niet meer alleen om het opschalen van capaciteit, maar om opschalen onder onzekerheid, tijdsdruk en toenemende systeemcomplexiteit,” aldus Gauthier. “Succes hangt af van het vermogen om infrastructuurinvesteringen, energie-inkoop en AI-ondersteunde operatie goed op elkaar af te stemmen. Alleen zo kunnen organisaties omgaan met zowel de omvang als de grilligheid van de vraag, terwijl betrouwbaarheid, kosten en duurzaamheid in balans blijven.”