Datakeskukset voivat käyttää viidenneksen Yhdysvaltain sähköstä vuonna 2035

Yhdysvaltain datakeskusten sähkönkulutuksen arvioidaan kasvavan lähes nelinkertaiseksi vuoteen 2035 mennessä. Uuden BloombergNEF-ennusteen mukaan niiden osuus maan sähköstä voi nousta nykyisestä 5,9 prosentista noin 20 prosenttiin. Tekoälyn vaatima laskentateho on kasvun keskeinen moottori, mutta samalla sähköverkot, voimalaitokset ja paikallisten yhteisöjen hyväksyntä voivat muodostua laajentumisen rajoiksi.

Joka viides Yhdysvalloissa käytetty kilowattitunti voisi runsaan yhdeksän vuoden kuluttua kulua datakeskuksissa. Kyse ei ole vain ihmisten verkkopalveluista, suoratoistosta ja pilvitallennuksesta, vaan ennen kaikkea tekoälymallien kouluttamisesta ja niiden jatkuvasta käyttämisestä miljoonissa palveluissa.

BloombergNEF:n uuden ennusteen mukaan datakeskusten osuus Yhdysvaltain sähkönkulutuksesta voi nousta nykyisestä 5,9 prosentista noin 20 prosenttiin vuoteen 2035 mennessä. Arvio tarkoittaisi lähes nelinkertaista sähkönkäyttöä nykyiseen verrattuna.

Ennuste on huomattavasti aiempaa suurempi. BloombergNEF arvioi joulukuussa 2025, että datakeskusten sähkökapasiteetti nousisi 106 gigawattiin vuoteen 2035 mennessä. Uusi arvio on 194 gigawattia eli peräti 83 prosenttia enemmän kuin vain noin seitsemän kuukautta aiemmin julkaistu ennuste.

194 gigawattia kertoo tehosta, ei suoraan vuosikulutuksesta

Lukujen ymmärtämisessä on tärkeää erottaa teho ja energia toisistaan. Gigawatti kertoo, kuinka paljon sähkötehoa datakeskukset voivat käyttää tietyllä hetkellä. Sähkön vuosikulutusta mitataan puolestaan esimerkiksi terawattitunteina.

Datakeskus ei välttämättä käytä nimellistä kapasiteettiaan täydellä teholla jokaisena vuoden tuntina. Silti 194 gigawatin kapasiteetti kuvaa valtavaa sähköjärjestelmää, jonka on kyettävä toimittamaan palvelimille sähköä luotettavasti myös kulutushuippujen aikana.

Datakeskuksille hetkellinen sähkökatko voi merkitä suuria taloudellisia menetyksiä ja palvelujen häiriöitä. Siksi niiden sähköntarvetta ei voi ratkaista vain laskemalla, kuinka paljon sähköä tuotetaan keskimäärin vuoden aikana. Tarvitaan sähköä oikeassa paikassa, oikealla hetkellä ja riittävällä toimitusvarmuudella.

Miksi ennuste kasvoi näin paljon muutamassa kuukaudessa?

Uuden arvion taustalla on nopeasti paisunut datakeskushankkeiden määrä. Yhä useampi kehittäjä on ilmoittanut suunnittelevansa suuria tekoälyyn tarkoitettuja kampuksia, joiden tavoitellaan valmistuvan seuraavan vuosikymmenen aikana.

Samalla yksittäisten datakeskusten koko kasvaa. Aiemmin kymmenien megawattien keskus oli suuri, mutta uusissa suunnitelmissa puhutaan sadoista megawateista ja joissakin tapauksissa useiden gigawattien kokonaisuuksista. Yksi suuri kampus voi kuluttaa sähköä saman verran kuin keskikokoinen kaupunki tai jopa pieni osavaltio.

Tekoälykiihdyttimet ovat tavallisia palvelimia sähköintensiivisempiä, ja niitä asennetaan valtavia määriä tiiviisiin palvelintelineisiin. Varsinaisten laskentapiirien lisäksi sähköä tarvitaan jäähdytykseen, tiedonsiirtoon, virran muuntamiseen ja varajärjestelmiin.

Tekoälyn kouluttaminen on vain osa kokonaisuutta. Kun valmiita malleja käytetään hakukoneissa, toimisto-ohjelmissa, kuvien ja videoiden luonnissa, ohjelmoinnissa sekä yritysten automaatiossa, jokainen käyttäjän pyyntö käynnistää laskentaa datakeskuksessa. Yksittäinen kysely voi olla pieni, mutta miljardeiksi kasvava käyttömäärä tekee kokonaisuudesta suuren.

Ennuste ei ole lupaus siitä, että kaikki keskukset rakennetaan

194 gigawatin luku perustuu hankekantaan ja arvioon siitä, kuinka moni suunnitelmista etenee valmiiksi datakeskukseksi. BloombergNEF huomioi historialliset rakentamisvauhdit, mutta raportin toinen kirjoittaja Mark Daly myönsi, että menneisyyteen perustuva oletus voi nykyisessä tilanteessa olla liian optimistinen.

Datakeskuksen rakentaminen vaatii sopivan tontin, rahoituksen, asiakkaat, suuren määrän teknistä työvoimaa sekä sopimukset sähkön tuottamisesta ja siirtämisestä. Suunnitelman julkaiseminen on huomattavasti helpompaa kuin kaikkien näiden ehtojen täyttäminen.

Monen uuden hankkeen takana on toimijoita, joilla ei ole aiempaa kokemusta suurten datakeskusten rakentamisesta. Se lisää viivästysten ja peruuntumisten riskiä, koska jo pelkästään verkkoliittymän, muuntajien ja jäähdytysratkaisujen järjestäminen voi kestää vuosia.

Siksi ennustetta kannattaa lukea ennen kaikkea kuvauksena siitä, kuinka suuri rakennuspaine sähköjärjestelmään tällä hetkellä kohdistuu. Toteutuva kulutus voi jäädä selvästi pienemmäksi, jos sähköä, laitteita, pääomaa tai paikallista hyväksyntää ei löydy riittävästi.

Sähköverkko on tekoälybuumin vaikein pullonkaula

Palvelimia ja tekoälypiirejä voidaan valmistaa lisää, mutta sähköverkkoa ei laajenneta yhtä nopeasti. Uudet voimalaitokset, siirtoyhteydet, sähköasemat ja suuret muuntajat vaativat lupia, erikoisosaamista ja pitkän rakentamisajan.

BloombergNEF:n mukaan Yhdysvalloissa on parhaimmillaan saatu liitettyä verkkoon noin 7,1 gigawattia uutta datakeskuskapasiteettia vuodessa. Vaikka tämä ennätystahti jatkuisi, verkkoon jäisi ennusteen mukaan vuoteen 2035 mennessä noin 19 gigawatin aukko suunnitellun tarpeen ja toteutettavissa olevien liittymien välille.

Ongelma ei jakaudu tasaisesti koko maahan. Datakeskukset keskittyvät alueille, joilla on valmiiksi kuituyhteyksiä, asiakkaita ja alan työvoimaa. Esimerkiksi Virginiassa ja Texasissa yksittäisten sähköverkkojen on käsiteltävä paljon suurempi kuormituksen kasvu kuin valtakunnallinen keskiarvo antaa ymmärtää.

Paikallinen keskittyminen selittää, miksi datakeskukset voivat aiheuttaa ongelmia, vaikka niiden osuus koko maailman sähkönkulutuksesta näyttäisi vielä suhteellisen pieneltä. Valtakunnassa sähköä saattaa olla tarpeeksi, mutta sitä ei välttämättä pystytä siirtämään nopeasti alueelle, jossa uusi palvelinkampus halutaan käynnistää.

Kuka maksaa uudet voimalat ja sähkölinjat?

Datakeskusten sähkönkulutuksen kasvu ei automaattisesti tarkoita, että kotitalouksien laskut nousisivat samassa suhteessa. Ratkaisevaa on, miten uusien voimaloiden, sähköasemien ja siirtoyhteyksien kustannukset jaetaan datakeskusyhtiöiden ja muiden sähkönkäyttäjien kesken.

Jos energiayhtiö rakentaa suuren määrän uutta kapasiteettia yhden asiakasryhmän tarpeisiin ja siirtää kustannukset yleisiin verkkotariffeihin, myös tavalliset kuluttajat voivat päätyä maksajiksi. Toisaalta datakeskuksille voidaan luoda omia sopimuksia ja maksurakenteita, joissa ne vastaavat aiheuttamistaan investoinneista ja riskeistä.

Tilannetta vaikeuttaa ennusteiden epävarmuus. Sähköyhtiön on varauduttava kysyntään vuosia etukäteen, mutta kaikkia ilmoitettuja datakeskuksia ei koskaan rakenneta. Jos verkkoa laajennetaan peruuntuvan hankkeen perusteella, kustannukset voivat jäädä muiden asiakkaiden kannettaviksi.

Vastaavasti liian varovainen rakentaminen voi johtaa tilanteeseen, jossa todellinen kysyntä kasvaa tarjontaa nopeammin. Se voi heikentää toimitusvarmuutta, nostaa sähkön hintaa kulutushuipuissa ja pitkittää uusien teollisuus- sekä asuinalueiden verkkoliittymiä.

Paikallinen vastustus on muuttunut todelliseksi rakennusriskiksi

Datakeskuksia pidettiin aiemmin monilla paikkakunnilla houkuttelevina investointeina. Ne lupasivat verotuloja, rakennustöitä ja teknologia-alan näkyvyyttä. Suurten hankkeiden yleistyessä huomio on siirtynyt myös sähkön- ja vedenkulutukseen, meluun, varavoimaloiden päästöihin sekä siihen, kuinka vähän pysyviä työpaikkoja automatisoitu keskus voi pinta-alaansa nähden tarjota.

Daly kertoi paikallisten kaavoituskokousten keräävän runsaasti osallistujia ja voimakasta vastustusta. Datakeskuksista on tullut Yhdysvalloissa aihe, joka herättää epäluuloa puoluerajojen yli.

Useiden osavaltioiden lainsäätäjät ovat käsitelleet datakeskusrakentamisen väliaikaisia kieltoja tai tiukempia ehtoja. New York määräsi heinäkuussa ensimmäisenä osavaltiona väliaikaisen pysähdyksen uusien suurten datakeskusten luvittamiseen, kunnes niiden verkko-, ympäristö- ja kustannusvaikutuksille laaditaan tarkemmat säännöt.

Paikallinen vastustus voi pienentää ennustettua kulutusta, mutta se voi myös siirtää hankkeita muualle. Jos yksi alue asettaa tiukat ehdot, kehittäjä voi etsiä paikan toisesta osavaltiosta, jossa sähkö, maa ja luvat ovat helpommin saatavilla.

Datakeskukset hakevat omaa sähköntuotantoa

Pitkien verkkoliittymäjonojen vuoksi teknologiayhtiöt ja datakeskuskehittäjät suunnittelevat voimaloita suoraan palvelinkeskusten yhteyteen. Tavoitteena on saada tarvittava sähkö nopeammin kuin odottamalla alueellisen sähköverkon vahvistamista.

BloombergNEF on löytänyt ilmoituksia yhteensä 124 gigawatin datakeskusten yhteyteen suunnitellusta kaasukapasiteetista. Vain pieni osa hankkeista on varsinaisesti rakenteilla, mutta määrä kertoo, kuinka voimakkaasti tekoälybuumi on palauttanut maakaasun teknologiayhtiöiden energiasuunnitelmiin.

Paikan päällä tuotettava kaasuvoima voi nopeuttaa datakeskuksen avaamista, mutta se kasvattaa päästöjä ja voi vaikeuttaa teknologiayhtiöiden ilmastotavoitteita. Lisäksi kaasuturbiineista, sähköalan komponenteista ja osaavista rakentajista on pulaa, joten omakaan voimala ei ole nopea tai riskitön ratkaisu.

Suurimman osan datakeskuksista odotetaan silti liittyvän lopulta sähköverkkoon. Täysin omavarainen mikroverkko tarvitsee tuotannon lisäksi varajärjestelmiä, polttoaineen toimituksen, sähkön laadun hallinnan ja henkilöstön, joka osaa käyttää monimutkaista kokonaisuutta ympäri vuorokauden.

Uusiutuva energia auttaa, mutta pelkkä vuositasoinen sopimus ei riitä

Teknologiayhtiöt ovat solmineet suuria tuuli- ja aurinkosähkösopimuksia. Uusiutuvaa tuotantoa voidaan rakentaa suhteellisen nopeasti ja sen käyttökustannukset ovat matalat, mutta tuotanto vaihtelee sään ja vuorokaudenajan mukaan.

Datakeskus tarvitsee sähköä myös tyynenä yönä. Siksi uusiutuvan energian rinnalle tarvitaan akkuja, pidempikestoista energiavarastointia, siirtoyhteyksiä tai muuta säädettävää tuotantoa. Ratkaiseva kysymys ei ole vain se, vastaako vuoden aikana tuotettu uusiutuva sähkö datakeskuksen vuosikulutusta, vaan pystytäänkö kulutus ja tuotanto sovittamaan yhteen jokaisena tuntina.

Ydinvoima ja geoterminen energia kiinnostavat datakeskusyhtiöitä, koska ne voivat tuottaa vähäpäästöistä sähköä tasaisesti. Uusien laitosten valmistuminen vie kuitenkin vuosia, ja monet pieniin modulaarisiin reaktoreihin tai uudenlaiseen geotermiseen tuotantoon perustuvat hankkeet ovat vielä kehitys- tai ensirakennusvaiheessa.

Tehokkaammat sirut eivät välttämättä vähennä kokonaiskulutusta

Tekoälypiirien energiatehokkuus paranee nopeasti. Samalla parempi suorituskyky tekee tekoälyn käyttämisestä halvempaa ja mahdollistaa entistä suuremmat mallit, pidemmät vastaukset sekä kuvia ja videoita tuottavat palvelut.

Tämän seurauksena yhden laskutoimituksen sähkönkulutus voi pienentyä samalla, kun kaikkien laskutoimitusten yhteenlaskettu määrä kasvaa paljon nopeammin. Tehokkuus ei siis automaattisesti vähennä kokonaiskulutusta, jos säästynyt kapasiteetti täytetään heti uusilla käyttötavoilla.

Sähköntarvetta voidaan silti hillitä ohjelmistojen optimoinnilla, pienemmillä tehtäväkohtaisilla malleilla, paremmalla jäähdytyksellä ja käyttämättömien palvelinten sammuttamisella. Läpinäkyvyyttä vaikeuttaa se, etteivät yritykset yleensä kerro yksityiskohtaisesti, kuinka paljon sähköä yksittäiset tekoälypalvelut tai mallien eri versiot kuluttavat.

Kaikkea tekoälylaskentaa ei tarvitse tehdä juuri samalla hetkellä

Datakeskukset voivat myös joustaa sähkönkulutuksessaan. Mallien koulutusta, tietojen käsittelyä ja muita kiireettömiä tehtäviä voidaan siirtää tunneille, jolloin verkossa on vähemmän kysyntää tai runsaasti aurinko- ja tuulisähköä.

Laskentaa voidaan joissakin tapauksissa siirtää myös toiselle alueelle. Jos yhdessä osavaltiossa on kulutuspiikki ja toisessa vapaata sähkökapasiteettia, pilvipalvelu voi ohjata osan työstä paikkaan, jossa verkko on vähemmän kuormittunut.

Kaikki tehtävät eivät jousta. Käyttäjän odottama tekoälyvastaus, verkkokaupan maksutapahtuma tai sairaalan tietojärjestelmä on käsiteltävä heti. Joustoa on siksi rakennettava erityisesti sellaisiin työkuormiin, joissa muutaman tunnin viiveellä ei ole käytännön merkitystä.

Yhdysvaltain lukuja ei voi siirtää suoraan Suomeen

BloombergNEF:n ennuste koskee Yhdysvaltoja, jonka tekoälyinvestoinnit, sähköverkko ja datakeskusten mittakaava poikkeavat Suomesta. Noin 20 prosentin osuutta ei pidä tulkita maailmanlaajuiseksi tai suomalaiseksi ennusteeksi.

Suomessa viileä ilmasto voi pienentää jäähdytyksen energiantarvetta, ja datakeskusten hukkalämpöä voidaan hyödyntää kaukolämpöverkossa. Nämä edut eivät kuitenkaan tee sähköntarpeesta merkityksetöntä. Suuri keskus tarvitsee edelleen vahvan verkkoliittymän ja voi vaikuttaa paikallisiin investointitarpeisiin sekä siihen, mihin muu teollisuus pystytään liittämään.

Suomalaisessa päätöksenteossa olennaisia kysymyksiä ovat datakeskuksen tuoma pysyvä työllisyys, verotulot, hukkalämmön hyödyntäminen ja se, kuka maksaa tarvittavat verkkovahvistukset. Pelkkä investoinnin suuri euromäärä ei vielä kerro, onko hanke yhteiskunnalle kokonaisuutena kannattava.

Ennuste kertoo ennen kaikkea tekoälyn muuttumisesta raskaaksi infrastruktuuriksi

Tekoälyä käsitellään usein aineettomana ohjelmistona, mutta jokaisen palvelun taustalla on palvelimia, sähkölinjoja, muuntajia, jäähdytyslaitteita ja rakennuksia. Mitä suuremmaksi tekoälyn käyttö kasvaa, sitä selvemmin sen kehitys riippuu fyysisestä energiataloudesta.

Ennuste voi vielä muuttua paljon. Osa datakeskuksista peruuntuu, tekniikka tehostuu ja poliittiset päätökset vaikuttavat rakentamiseen. Se, että BloombergNEF nosti arviotaan 83 prosenttia seitsemässä kuukaudessa, osoittaa samalla, kuinka vaikeaa näin nopeasti muuttuvaa alaa on ennustaa edes kymmenen vuoden päähän.

Yksi asia näyttää silti selvältä: tekoäly-yhtiöiden seuraava suuri kilpailu ei koske vain parhaita malleja tai tehokkaimpia piirejä. Se koskee myös sitä, kuka saa sähköliittymän, voimalan ja paikallisen hyväksynnän ajoissa. Tekoälyn kasvun todellinen katto saattaa löytyä palvelinohjelmiston sijasta sähköverkosta.