Tehisintellekt ja energia. Kas andmekeskused söövad ära rohepöörde?

Sageli võib kohata väidet, et üks päring suurele keelemudelile (näiteks ChatGPT) kulutab mitu korda rohkem energiat kui tavaline otsing brauseris. Viimastel aastatel see enam ei vasta tõele: tänapäevaste mudelite, nagu GPT-4o puhul, kulub ühele päringule umbes 0,3 vatt-tundi (Wh). See on võrreldav tavalise LED-pirni (10 W) energiatarbimisega umbes 1,5–2 minuti jooksul. Varasemalt olid numbrid tõepoolest märksa suuremad ning vahe otsingumootoriga ulatus kordadesse, kuid see puudutas vanemaid ja ebaefektiivsemaid mudeleid.

Olulisem kui üksiku päringu energiakulu on mastaap: miljardid päringud iga päev, lisaks mudelite treenimine ja andmekeskuste pidev töö. Rahvusvahelise Energiaagentuuri (IEA) andmetel tarbisid andmekeskused 2024. aastal maailmas kokku ligikaudu 415 teravatt-tundi (TWh) elektrienergiat ehk umbes 1,5% üleilmsest tarbimisest. See on võrreldav näiteks Saudi Araabia aastase energiakasutusega. Ja võtmeküsimus on järgmine: hinnanguliselt moodustavad tehisintellekti tegevused – mudelite treenimine ja igapäevane kasutus – 2024.–2025. aastal kuni 20% andmekeskuste kogutarbimisest. Mõned uuemad analüüsid toovad isegi kõrgemaid numbreid, prognoosides kasvu 49 protsendini 2025. aasta lõpuks.

Hinnanguliselt moodustavad tehisintellekti tegevused – mudelite treenimine ja igapäevane kasutus – 2024.–2025. aastal kuni 20% andmekeskuste kogutarbimisest.

Tehisintellekti energiakasutust saab tinglikult jagada kaheks. Suurim kulu tekib mudelite treenimisel – see on kuude kaupa kestev protsess, kus tuhanded protsessorid töötlevad hiiglaslikke andmemahtusid. Teine osa on igapäevane kasutus: iga kasutajapoolne päring nõuab süsteemilt vastuse genereerimist ja lisab omakorda energiatarvet. Kui üks päring tundub peaaegu märkamatu, siis miljardid päringud kokku loovad püsiva ja märgatava nõudluse arvutusvõimsuse ja taristu järele.

Efektiivsus, jahutus ja soojuse taaskasutus

Siinkohal on oluline lisada, et mitte iga tehisintellekti rakendus ei vaja tohutuid arvutusressursse ega suuri andmekeskusi. Paljud praktilised ülesanded on lahendatavad kompaktsemate mudelite abil, mis asuvad ettevõtte serveris või isegi kasutaja seadmes. Sellised lahendused võimaldavad täita põhitoiminguid ilma „raskete“ arvutuskeskkondade poole pöördumata, vähendades nii energiavõrgu koormust, päringute viivitust kui ka üldist energiakulu. Euroopas käsitletaksegi seda osana kestliku digitaristu strateegiatest, kus keskseks põhimõtteks on võimsuse ja tegeliku vajaduse proportsionaalsus.

Siia lisandub serverite jahutuse energiakulu – suurtes andmekeskustes võib see moodustada kuni kolmandiku kogutarbimisest. Täiendavalt koormavad võrke ka andmete salvestamise ja edastamise süsteemid, mis tagavad TI katkestusteta töö. Viimastel aastatel pööratakse üha enam tähelepanu ka serverite töö käigus tekkiva soojuse taaskasutusele. Euroopa Liidus kehtib nõue, et suurte objektide puhul tuleb arvestada liigsoojuse ülekandmise võimalust kaugküttevõrkudesse, kui see ületab teatud piirmäära. Mitmes riigis on see praktika tavapärane: andmekeskuste soojus läheb elamurajoonide ja tööstusobjektide kütmiseks, vähendades katlamajade koormust ja parandades üldist energiabilanssi. Selline lähenemine suurendab digitaristu ühiskondlikku vastuvõetavust ja muudab vältimatu soojuskao kasulikuks ressursiks.

Andmekeskused linnades ja planeerimise väljakutsed

Oluline on märkida, et suur osa serverivõimsustest koondub linnadesse, mida seletab kvalifitseeritud tööjõu ja taristu kättesaadavus ning tarbijate lähedus. Kuid kontsentreerumisel on ka varjukülg. Energiamahukate andmekeskuste ühendamine niigi koormatud linnavõrkudega suurendab kohalike ülekoormuste riski, eriti tarbimise tipptundidel. See sunnib võrguettevõtteid jaotusseadmeid ja alajaamu kiiresti uuendama, mis kasvatab kulusid ja võib mõjutada ka tariife. Mitmes riigis – näiteks Iirimaal ja Singapuris – on andmekeskuste kiire kasv juba viinud energiapoliitiliste vaidlusteni ja kehtestatud on piiranguid uute võimsuste liitmiseks, kui täiendavat tootmist juurde ei tule.

Iirimaal ja Singapuris on andmekeskuste kiire kasv juba viinud energiapoliitiliste vaidlusteni.

Eraldiseisvaks ülesandeks on uute võimsuste õige paigutus ja liitumine. Tihti pole võrguprobleemid tingitud mitte tarbimise absoluutsest mahust, vaid sellest, et suuri serverikomplekse rajatakse piirkondadesse, kus energiasüsteem töötab juba piiripealsel koormusel. Asukoha optimeerimine vastavalt kättesaadavale tootmisvõimsusele ja võrgu läbilaskevõimele aitab riske vähendada, samas kui uute objektide etapiviisiline liitmine jätab aega täiendavate liinide ja tootmise rajamiseks. Riikides, kus neid põhimõtteid järgitakse, integreeruvad andmekeskused energiasüsteemi sujuvamalt ja uue nõudluse katmisel on fossiilkütuste osakaal minimaalne.

Maailm, Euroopa ja Eesti 

Prognoosid lähiaastateks on kahetised. IEA baasstsenaariumi järgi kahekordistub andmekeskuste energiatarve maailmas aastaks 2030, ulatudes umbes 945 TWh-ni ehk ligikaudu kolme protsendini globaalsest nõudlusest. Näiteks on see võrreldav Jaapani praeguse aastase energiatarbimisega. Suurim kasv tuleb USA-s ja Hiinas: Ameerika Ühendriikides tarbisid andmekeskused 2023. aastal juba umbes 4,4% elektrienergiast ning prognoos aastaks 2028 jääb 6,7–12% vahele. Ka Hiinas ja teistes Aasia riikides on kasv märgatav. 

Euroopa Liidus on pilt kirjum: on riike, kus võimsuste koondumine juba avaldab tugevat survet võrkudele. Nii moodustasid andmekeskused Iirimaal 2024. aastal 22% kogu elektritarbimisest. Saksamaal ennustatakse 2030. aastaks andmekeskuste vajaduseks umbes 31 TWh (võrdluseks: kogu riigi tarbimine oli 2023. aastal ligikaudu 517 TWh). Kokkuvõttes võib öelda, et globaalne tarbimine kasvab, kuid „kriitiliseks“ saab seda nimetada vaid osaliselt.

TI kasv ei tähenda Eestis pelgalt suurenevat energiatarbimist, vaid võib anda ka tugeva tõuke kohaliku rohepöörde kiirendamiseks.

Eesti kogemus näitab, et tehisintellekti kasutuselevõtt ei pea olema rohepöördega vastuolus, vaid võib seda hoopis toetada. Tallinnas asuv Greenergy Data Centers on heaks näiteks: tegemist on Baltikumi kõige energiatõhusama andmekeskusega, mille PUE väärtus (1,2) ületab selgelt tööstuse keskmist (≈ 1,6). Keskus töötab täielikult taastuvenergia toel ning suudab üleliigset soojust anda kaugküttevõrkudesse, sidudes digitaristu linna energiasüsteemiga. 

Paralleelselt on Eesti päritolu startup R8 Technologies tõestanud, kuidas tehisintellekt aitab vähendada energiakulu ka väljaspool andmekeskusi. Nende loodud lahendus „Jenny“ optimeerib hoonete tehnosüsteemide tööd ja on praktikas vähendanud energiatarbimist ning CO₂-heidet ligi viiendiku võrra. Need arengud haakuvad hästi Eesti enda energiapoliitiliste eesmärkidega. Valitsus on seadnud sihiks saavutada aastaks 2030 100% taastuvenergiapõhine elektritootmine ning vähendada sõltuvust fossiilsetest kütustest, eeskätt põlevkivist. Seega ei tähenda TI kasv Eestis pelgalt suurenevat energiatarbimist, vaid võib anda ka tugeva tõuke kohaliku rohepöörde kiirendamiseks.

Rohepööre ja tehisintellekt: konflikt või sünergia?

Kas TI pidurdab rohepööret? Ainult juhul, kui rajame serverivõimsusi kiiremini, kui suudame lisada taastuvenergiat, paigaldada salvestusvõimsusi ja tugevdada elektrivõrke. Siis katavad uued andmekeskused nõudlust ajutiselt fossiilkütustel põhineva tootmise arvelt ja loovad kohalikke kitsaskohti.

Lahenduste retsept on iseenesest lihtne: suurem efektiivsus kõigil tasanditel – mudelite lihtsustamisest ja lokaliseerimisest kuni läbimõeldud päringuhalduse, liigsete arvutuste vähendamise ja serverite jääksoojuse taaskasutuseni. Samuti rangem lähenemine andmekeskuste läbipaistvusele mitte ainult energiakasutuse efektiivsuse, vaid ka veetarbimise suhtes. Ja lõpuks – suurte objektide sidumine reaalselt toimivate taastuvenergia lepingutega ning nõrkades võrkudes salvestite paigaldamine.

Ettevõtted on selleks valmis – neile on kasulik vähendada kulusid ja kasutada ära riiklikke soodustusi, kui need on olemas. Euroopa Liit on samuti valmis: digitaalse suveräänsuse ja energiajulgeoleku suund on seatud, raamistikud ja digipöörde teekaart olemas.

Kokkuvõte on lihtne: tehisintellekt ei ole kliima vastane, vaid seab meile uue ülesande. Õige planeerimise korral ei aeglusta ta rohepööret, vaid hoopis kiirendab võrkude moderniseerimist ja taastuvenergia kasutuselevõttu.