اللحظة الفاصلة لمراكز بيانات الذكاء الاصطناعي وشبكة الكهرباء الأمريكية: إمدادات الكهرباء بصدد أن تصبح القيد التالي لصناعة الذكاء الاصطناعي

مقدمة: عنق الزجاجة في سباق القدرة الحاسوبية ينتقل من الرقائق إلى الكهرباء

على مدى العامين الماضيين، تركز النقاش في صناعة الذكاء الاصطناعي على إمدادات وحدات معالجة الرسومات (GPU)، وقدرات النماذج، وحجم النفقات الرأسمالية. لكن الموجز السياساتي الذي أصدره بالاشتراك مركز بيلفر للعلوم والشؤون الدولية بجامعة هارفارد (Belfer Center for Science and International Affairs) و«مبادرة الطاقة والذكاء الاصطناعي» (Power and AI Initiative) في كلية الهندسة والعلوم التطبيقية بجامعة هارفارد، بعنوان «الذكاء الاصطناعي ومراكز البيانات وشبكة الكهرباء الأمريكية: لحظة فاصلة»، دفع قيداً آخر إلى الواجهة: شبكة الكهرباء.

ومن مؤلفي هذا الموجز Rachel Mural، وDipesh Pherwani، وChaitanya Gupta، وYiqi Yu، وAi Takahashi، وDongjoo Kim، وSubir Majumder، وHenry Lee، وMinlan Yu، وLe Xie، وهو نتيجة مرحلية لمشروع «تكامل الشبكة» (Project on Grid Integration) في كلية كينيدي وكلية الهندسة والعلوم التطبيقية بجامعة هارفارد. ولا تكمن قيمته في تقديم استنتاجات، بل في طرح مسألة كانت أرقام النفقات الرأسمالية تحجبها إلى السطح: عندما تتجاوز سرعة بناء مراكز البيانات فائقة النطاق سرعة توسعة شبكة الكهرباء، فمن سيتحمل التكاليف والمخاطر؟

سياق القطاع: لماذا أصبح منحنى الطلب على الكهرباء شديد الانحدار فجأة

تُظهر البيانات التي يستشهد بها الموجز أن استهلاك مراكز البيانات للكهرباء في الولايات المتحدة، بعد فترة ركود بين عامي 2014 و2016، عاود الارتفاع منذ عام 2017. ومن 2018 إلى 2023، ارتفع استهلاك مراكز البيانات من الكهرباء من نحو 76 تيراواط ساعة (ما يعادل 1.9% من إجمالي استهلاك الكهرباء السنوي في البلاد) إلى 176 تيراواط ساعة (4.4%). ويتوقع مختبر لورنس بيركلي الوطني أن يصل هذا الرقم بحلول عام 2028 إلى 325—580 تيراواط ساعة، أي ما يعادل 6.7%—12.0% من استهلاك الكهرباء على مستوى البلاد.

ويأتي الزخم من جانب الطلب من القفزة في النفقات الرأسمالية. في عام 2024، تجاوز إجمالي النفقات الرأسمالية لشركات أمازون ومايكروسوفت وجوجل وميتا الأربع 200 مليار دولار، بزيادة سنوية قدرها 62%، وسجلت كل منها مستوى قياسياً جديداً.

| الشركة | النفقات الرأسمالية في 2024 | النمو السنوي | | --- | --- | --- | | Amazon | 85.8 مليار دولار | +78% | | Google | 52.5 مليار دولار | +63% | | Microsoft | 44.5 مليار دولار | +58% | | Meta | 39.2 مليار دولار | +40% |وبالنظر إلى عام 2025، من المتوقع أن يتجاوز إجمالي النفقات الرأسمالية لأمازون 100 مليار دولار، وأن يتجاوز كل من مايكروسوفت وجوجل 80 مليار دولار. وقد قدّم الموجز تفسيرًا منطقيًا صناعيًا لهذه الاستراتيجية القائمة على "الاستثمار قبل الطلب": من منظور الشركات، إذا لم تستطع توفير البنية التحتية عندما يحتاجها العملاء، فستكون في وضع غير مؤاتٍ في المنافسة.

تكمن المشكلة في أن وتيرة هذا الاستثمار المسبق لا تتوافق مع إيقاع توسيع شبكة الكهرباء. وتُظهر بيانات الإدارة الوطنية للاتصالات والمعلومات (NTIA) أن الولايات المتحدة كان لديها أكثر من 5000 مركز بيانات في عام 2024. وفي بعض المناطق، تجاوز الطلب على الكهرباء المدفوع بالذكاء الاصطناعي (AI) القدرة المتاحة، واضطرت الشركات إلى اتباع ثلاثة أساليب للتعامل: تأجيل المشاريع، أو إبرام عقود توريد كهرباء مباشرة مع منتجي الطاقة الخاصين، أو تركيب عدة مولّدات ترددية تعمل بالغاز الطبيعي وأقل كفاءة.

تأثير السوق: انتقال ثلاثي للتكلفة والمخاطر والتنظيم

الضغط الواقعي على موثوقية شبكة الكهرباء

وثّق الموجز حالة محددة: في يوليو 2024، أدى تقلب في الجهد في شمال فرجينيا إلى انفصال 60 مركز بيانات عن الشبكة في الوقت نفسه، ما شكّل فائضًا لحظيًا في القدرة بلغ 1500 ميغاواط، واضطر نظام الكهرباء إلى إجراء تعديلات طارئة لتجنب انقطاع متسلسل. هذا ليس استنتاجًا نظريًا، بل حدث نظامي وقع بالفعل.

الأصول العالقة وتقاسم التكاليف

يحدد هيكل التمويل توزيع المخاطر. تأتي أموال بناء مراكز البيانات أساسًا من الميزانية العمومية للشركة الأم، وسندات الشركات، والحوافز العامة، مع استخدام تمويل المشاريع أحيانًا، وظهور السندات الخضراء كأداة تكميلية. لكن ترقية البنية التحتية للكهرباء المرتبطة بمراكز البيانات تواجه صعوبة تمويلية أعلى بكثير — إذ تخضع المرافق العامة لقيود مالية وتنظيمية مزدوجة، ما يجعل من الصعب إتمام نشر رأسمالي واسع النطاق.

وبالتالي تتسرب المخاطر. إذا قامت المرافق العامة ببناء منشآت توليد ونقل الكهرباء وفقًا للطلب المتوقع من مراكز البيانات، ثم لم يتحقق هذا الطلب في النهاية، فقد تُستخدم هذه الأصول بكفاءة منخفضة، وتتحول إلى أصول عالقة. والأهم من ذلك أن ارتفاع نسبة التمويل التعاقدي ينقل المشاريع من آلية استرداد مضمونة عبر "قاعدة معدل العائد" (rate-base) إلى ترتيبات تعريفة كهرباء خاصة واتفاقيات شراء الطاقة (PPA). وهذه الترتيبات أقل شفافية، وقد تنقل تكاليف الكهرباء إلى مستخدمين آخرين.

عدم اليقين في توقعات الطلب نفسها

يشير الموجز بشكل خاص إلى وجود عيوب منهجية في دراسات استهلاك الطاقة في مراكز البيانات. فقد وجد Mytton & Ashtine (2022)، بعد مراجعة 258 دراسة لتقدير استهلاك الطاقة في مراكز البيانات، أن هذه الدراسات تعاني عمومًا من عيوب منهجية، لا سيما في توافر البيانات وشفافيتها. وتُظهر بيانات معهد الموارد العالمية أن تقديرات المؤسسات المختلفة للطلب على الكهرباء في مراكز البيانات بحلول عام 2030 تتراوح بين نحو 200 تيراواط/ساعة وأكثر من 1000 تيراواط/ساعة.

ويشكّل هذا الاتساع في النطاق صعوبة جوهرية للتخطيط متوسط الأجل لشبكات الكهرباء: فلا تستطيع المرافق العامة تحديد الحجم الحقيقي لاحتياجات هذا القطاع من الطاقة في المستقبل، ولا يمكنها بسهولة الحكم على علاقته بكهربة الاقتصاد بأكمله.

إشارات تنظيمية ظهرت بالفعللطالما تمتعت مراكز البيانات بخصومات على أسعار الكهرباء وإعفاءات ضريبية، لأن الولايات والحكومات المحلية تتنافس على الاستثمارات المرتبطة بها. لكن هذه المرحلة آخذة في الانتهاء. وتشير الإحاطة إلى أن إقرار مشروع قانون مجلس شيوخ تكساس رقم 6 (Texas Senate Bill 6) ينبئ بأن المنظمين وصانعي السياسات قد يتدخلون مستقبلاً في السوق استجابةً لمخاوف محلية تتعلق بالموثوقية والقدرة على تحمل التكاليف.

وتقدّم الإحاطة تحذيرًا مزدوجًا بشأن التوجه التنظيمي: فقد يعيق الإفراط في التنظيم تطوير الذكاء الاصطناعي؛ في حين قد يؤدي نقص التنظيم إلى عدم استقرار شبكة الكهرباء، وارتفاع تكاليف الكهرباء على السكان، والاعتماد على مصادر طاقة عالية الانبعاثات، ومعارضة عامة، وتراجع الأهداف المناخية للولايات والشركات.

المشهد التنافسي: عيّنتان من السوقين وتباين المستفيدين

فرجينيا: ميزة السبق وضغط الجداول الزمنية للتخطيط

تُعد فرجينيا قلب صناعة مراكز البيانات العالمية. ففي شمال فرجينيا وحده توجد سعة تشغيلية تتجاوز 4900 ميغاواط، مع 1000 ميغاواط أخرى قيد الإنشاء. وتقدّر بعض التقديرات أن نحو 70% من حركة الإنترنت العالمية تمر يوميًا عبر هذه المنطقة.

لهذه الهيمنة أسباب هيكلية: فالمنطقة كانت إحدى العُقد المبكرة لشبكة ARPANET التابعة للحكومة الأمريكية، ولا تزال تستضيف نقاط تبادل إنترنت رئيسية؛ كما أن تكاليف الكهرباء في الولاية منخفضة، وموثوقية الإمداد بالكهرباء عالية، وتوجد سياسات حوافز اقتصادية، كما أن المناخ المعتدل يخفض تكاليف التشغيل؛ إضافةً إلى ذلك، قدّمت بعض مقاطعات شمال فرجينيا تسريعًا في الموافقات للمجمعات الكبيرة.

لكن للنمو ثمنًا. فخلال السنوات المقبلة، ستضيف مراكز البيانات آلاف الميغاواط من الطلب شبه الثابت على الكهرباء، ما يضغط على الجداول الزمنية للتخطيط، ويشعل جولة جديدة من الجدل حول من ينبغي أن يتحمل تكاليف ترقية النظام.

تكساس: تدخل تنظيمي أسرع بخطوة

تضع الإحاطة فرجينيا وتكساس جنبًا إلى جنب بوصفهما «وجهين لعملة تنظيمية واحدة». تواجه كلتا المنطقتين تحديات مماثلة، لكنهما تختلفان في سرعة الاستجابة وجوهرها — فقد أقرّت تكساس مشروع القانون SB 6، لتكون في طليعة التدخل التنظيمي.

من يستفيد، ومن يتحمل الضغط

من منظور المشهد الصناعي، باتت خطوط التباين واضحة:

• المستفيدون نسبيًا: شركات الحوسبة السحابية فائقة النطاق التي تمتلك ميزانيات عمومية قوية ويمكنها إبرام اتفاقيات شراء كهرباء طويلة الأجل مباشرةً أو توفير توليد ذاتي للطاقة؛ ومنتجو الطاقة المستقلون ومقدّمو خدمات الطاقة القادرون على تقديم ترتيبات كهرباء واتفاقيات شراء طاقة (PPA) من طرف ثالث.
• المتحملون للضغط بوضوح: المرافق العامة المقيّدة ماليًا وتنظيميًا، والتي تحتاج إلى الاستثمار مسبقًا لتلبية طلب غير مؤكد وتحمل مخاطر الأصول العالقة؛ والسكان ومستخدمو الكهرباء الآخرون، الذين قد يتحملون التكاليف بشكل غير مباشر عبر أسعار كهرباء خاصة وترتيبات تعاقدية؛ ومراكز البيانات متوسطة الحجم ومشغّلو الاستضافة الذين يفتقرون إلى القدرة على الشراء المباشر، فيقعون في وضع غير مؤاتٍ من حيث الحصول على الكهرباء.

وتذكر الإحاطة أيضًا أن الشركات تدرس جدوى النشر المتجاور لمراكز البيانات ومرافق التوليد (co-location)، لكنها تواجه تحديات مثل قواعد اختيار المواقع، وملكية الأصول، والاختصاص التنظيمي.

التداعيات على المؤسسات: خمسة متغيرات ينبغي أن يتابعها متخذو القرار في الشركاتأولاً، أصبح توافر الكهرباء متغيراً من الدرجة الأولى في اختيار المواقع والنشر. لم يعد تخطيط القدرة الحاسوبية قادراً على افتراض أن الشبكة يمكن توسعتها حسب الطلب، وسيصبح تأجيل المشروعات والاعتماد على مصادر الطاقة الذاتية خيارين معتادين.

ثانياً، أصبحت شفافية عقود الطاقة مصدراً لمخاطر السمعة والتنظيم. فالانتقال من قاعدة الأسعار إلى تعريفات كهرباء خاصة واتفاقيات شراء الطاقة (PPA)، وإن زاد مرونة التعاملات، إلا أنه يجعل مسألة تقاسم التكاليف أكثر عرضة للارتداد السياسي المحلي.

ثالثاً، توليد الكهرباء الذاتي ليس حرية كاملة. فالمناطق الرمادية في قواعد اختيار المواقع، وملكية الأصول، والاختصاص التنظيمي، تحدد الجدوى الفعلية للطاقة المبنية ذاتياً وتكلفة الامتثال.

رابعاً، عدم اليقين في توقعات الطلب يمثل خطراً ثنائي الاتجاه. فإذا توسعت الشركات وفق توقعات متفائلة، فقد تتحمل مخاطر الاستخدام عند تراجع الطلب؛ وإذا وسّعت المرافق العامة قدراتها وفق توقعات متفائلة، فقد تنقل التكاليف إلى المستخدمين من خارج مراكز البيانات.

خامساً، سيصبح الإفصاح عن المعلومات محوراً للمواجهة. يشدّد الموجز مراراً على مشكلة الغموض (opacity) في تشغيل مراكز البيانات، وتخطيط المواقع، وبيانات كفاءة الطاقة، وهو ما يمثل مصدر صعوبة التنبؤ، وسبباً مباشراً للتدخل التنظيمي.

Outlook: استشراف على ثلاثة مقاييس زمنية

الأشهر الـ 12 القادمة: سيصبح أثر السياسات بعد قانون SB 6 في تكساس عينة للمراقبة. وقد تبدأ ولايات أخرى جلسات استماع أو نقاشات تشريعية حول هيكل أسعار الكهرباء لمراكز البيانات، والشروط الإضافية للحوافز الضريبية، وآليات تقاسم التكاليف. وعلى مستوى الشركات، ستزداد المشروعات التجريبية للطاقة الذاتية والنشر القريب، وقد تظهر إعلانات تأجيل المشروعات بشكل أكثر تكراراً.

الأشهر الـ 24 القادمة: من المتوقع أن يضيق نطاق توقعات الطلب على الكهرباء لمراكز البيانات — ليس بسبب اختراق تقني، بل لأن بيانات الحمل الفعلية للمشروعات التي دخلت الخدمة تبدأ في التراكم. وستتشكل تدريجياً ترتيبات مؤسسية حول "من يدفع مقابل ترقيات الشبكة"، وقد تظهر فئات أسعار كهرباء أكثر تفصيلاً وإطار عقود مخصص لإمداد مراكز البيانات بالطاقة. وسيدخل خطر الأصول العالقة لدى المرافق العامة مجال تقييم وكالات التصنيف والمستثمرين.

السنوات الثلاث القادمة: إذا ثبت نطاق التوقعات البالغ 325–580 تيراواط ساعة لعام 2028، فستقترب مراكز البيانات للمرة الأولى من حصة مكونة من رقمين من إجمالي استهلاك الكهرباء في الولايات المتحدة. وسيغيّر ذلك طبيعة العلاقة بين قطاع الذكاء الاصطناعي وسياسة الطاقة — فلن تكون البنية التحتية للذكاء الاصطناعي مجرد قضية تقنية، بل نقطة تقاطع بين تخطيط نظام الكهرباء والمالية المحلية وأهداف المناخ. وبالعكس، إذا لم يتحقق الطلب، فسيواجه القطاع جولة من إعادة التسعير مرتبطة بالاستثمار المفرط وانخفاض قيمة الأصول.

الخاتمة: سؤال لم تتم الإجابة عنه بعد

تكمن قيمة هذا الموجز في أنه لم يتجنب الجزء الذي لا يرغب القطاع في مواجهته. وقد ترك الأسئلة الجوهرية للأبحاث اللاحقة: من ينبغي أن يتحمل تكلفة ترقية الشبكة؟ ومن المستفيد من هذه الترقيات؟ وكيف ينبغي توزيع التكاليف بين المستخدمين؟ وعندما تتوسع مراكز البيانات إلى أسواق جديدة، كيف يمكن حماية المجتمعات المحلية من ارتفاع أسعار الطاقة واستهلاك الموارد الطبيعية؟بالنسبة للأقسام الاستراتيجية للشركات والمؤسسات الاستثمارية، يقدّم هذا الموجز تذكيرًا ضروريًا: دورة رأس المال في صناعة الذكاء الاصطناعي يجب أن ترتكز في النهاية على القدرة الاستيعابية للبنية التحتية المادية. يمكن التسابق لشراء الرقائق بدفع سعر أعلى، أما شبكة الكهرباء فلا.

---

مصدر المعلومات: Belfer Center for Science and International Affairs & Power and AI Initiative, Harvard Paulson School of Engineering and Applied Sciences، 《AI, Data Centers, and the U.S. Electric Grid: A Watershed Moment》，Project on Grid Integration موجز سياسات.

رابط النص الأصلي: https://www.belfercenter.org/research-analysis/ai-data-centers-us-electric-grid