Umělá inteligence brzy spotřebuje tolik elektřiny jako celé Japonsko. Právě ona ale už dnes pomáhá z existujících elektráren dostávat víc

Spotřeba elektřiny datových center má podle Mezinárodní energetické agentury (IEA) do roku 2030 vzrůst na přibližně 945 TWh ročně. To je více elektřiny, než dnes spotřebuje celé Japonsko. Přibližně polovinu dodatečné výroby potřebné pro jejich provoz mají zajistit obnovitelné zdroje. V době, kdy poptávka po elektřině roste nejrychleji za poslední roky, tak získává novou hodnotu nejen výstavba nových elektráren, ale i schopnost využít naplno výkon těch stávajících. A v optimalizaci výkonu elektráren pomáhá opět AI.

Dostatečný výpočetní výkon? Novým problémem je nedostatek energie

Ještě před několika lety byla umělá inteligence především technologickým tématem. Dnes se stává tématem energetickým. AI už totiž není jen software běžící někde v cloudu. Je to fyzická infrastruktura složená z datových center, serverů, chladicích systémů, transformátorů a přenosových sítí. A ta potřebuje stále více elektřiny.

Jak rozvoj AI doslova vysává globální produkci čipů a pamětí, jejichž ceny výrazně v reakci na enormní poptávku vzrostly, roste apetit AI i po energii. Vedle výstavby nových zdrojů se všemi svými limity tak budou hrát stále podstatnější roli už vybodované elektrárny, především solární a větrné.

„Globální poptávka po elektřině roste nejrychleji za desítky let, jenže nová elektrárna se staví roky. Nejrychleji dostupná megawatthodina je proto ta, kterou už dnes můžeme vyrobit, ale kvůli skrytým závadám ji ztrácíme,“ říká Ondřej Staněk ze společnosti DroneTech, která se zaměřuje na dronové inspekce fotovoltaických elektráren.

Podle nejnovější zprávy IEA vzroste globální spotřeba elektřiny datových center z přibližně 415 TWh v roce 2024 na 945 TWh v roce 2030. To znamená, že během pouhých 6 let poroste spotřeba datových center v průměru o 15 % ročně, tedy více než 4x rychleji než spotřeba ostatních sektorů ekonomiky.

Přibližně polovinu tohoto růstu mají podle IEA pokrýt obnovitelné zdroje energie. Právě solární a větrné elektrárny tak ponesou významnou část dodatečné výroby potřebné pro rozvoj AI infrastruktury.

Nejrychlejší nová elektrárna je ta, kterou nemusíte postavit

V prostředí rychle rostoucí poptávky po elektřině proto získává na významu nejen výstavba nových elektráren, ale také maximalizace výkonu těch stávajících. Výstavba nových zdrojů totiž trvá roky a naráží na omezené výrobní i stavební kapacity. Elektřina, kterou bude AI potřebovat už v nejbližších letech, tak z velké části bude muset pocházet ze zdrojů, které již dnes existují nebo jsou ve výstavbě.

„Jestliže běžně provozovaná elektrárna ztrácí kvůli opravitelným závadám 5 % výkonu, pak jen u českých pozemních elektráren by odstranění této neefektivity odpovídalo výstavbě zhruba 22 nových středně velkých elektráren o výkonu 5 MWp - tedy přibližně 108 gigawatthodin čisté energie ročně. Identifikace závady je přitom dnes otázkou jen několika desítek minut," vypočítává Ondřej Staněk ze společnosti DroneTech, která se specializuje na dronové inspekce fotovoltaických elektráren a optimalizaci jejich provozu, a dodává: „Aby to bylo představitelné - 108 gigawatthodin čisté energie ročně představuje objem elektřiny srovnatelný s významnou částí roční produkce fotovoltaických elektráren Skupiny ČEZ v České republice. A to jen tím, že přestaneme ztrácet, co už vyrábíme. A to se bavíme jen o průmyslových elektrárnách, ty na rodinných domech jsou pak kapitola sama o sobě."

Bez posílení energetické infrastruktury může být otevření až pětiny plánovaných datových center zpožděno kvůli omezené kapacitě sítí a problémům s připojením. Ve Spojených státech mají datová centra do roku 2030 představovat téměř polovinu veškerého růstu poptávky po elektřině. Právě proto se vedle výstavby nových zdrojů stále více řeší také efektivnější využití těch stávajících.

Když elektrárna vyrábí, ale ne naplno

Fotovoltaické elektrárny na první pohled působí jednoduše, v praxi se však mohou potýkat s řadou závad a důvodů pro jejich neoptimální výkon.

„Typickými problémy jsou hotspoty, nefunkční stringy, vadné diody nebo lokální přehřívání panelů. Tyto závady bývají pouhým okem prakticky neviditelné a často je nezachytí ani běžný monitoring. Právě proto využíváme termografii, která dokáže odhalit místa, kde elektrárna ztrácí výkon,“ popisuje Staněk.

Výzkumníci z americké Národní laboratoře pro obnovitelné zdroje energie (NREL) analyzovali dvanáct velkých komerčních fotovoltaických elektráren a porovnali výsledky letecké termografie s reálnými provozními daty. Zjistili silnou shodu mezi závadami identifikovanými na termálních snímcích a skutečnými výkonovými problémy. Elektrárna tedy sice zdánlivě dobře funguje, ale její výkon je snížený, aniž by si toho někdo všiml. Efektivnější je tedy optimalizovat výkon současných FVE než stavět nové.

Zkušenost v ČR: stovky závad na FVE, které „normálně“ fungovaly

Podobné výsledky přináší i česká praxe. Při nezávislém ověření technologie pro diagnostiku fotovoltaických panelů prostřednictvím dronů, termografie a umělé inteligence byly zkontrolovány dvě fotovoltaické elektrárny s výkonem přes 3 MWp. Kontrolou prošlo 6 515 panelů.

„Celkem jsme diagnostikovali 451 identifikovaných závad, které následně fyzicky ověřovala odborná komise. Přesnost detekce inspekce pomocí dronů s vyhodnocovacím softwarem s využitím umělé inteligence dosáhla 99,6 %,“ popisuje Staněk.

Nejzajímavější na celém zjištění není počet nalezených závad. Je to skutečnost, že byly objeveny při kontrole elektráren v běžném provozu, nikoli při řešení havárie nebo zjevné poruchy.

Každé procento výkonu začíná mít cenu

Fotovoltaické elektrárny přirozeně degradují a část výkonu ztrácejí už samotným stárnutím. Vedle toho se ale v průběhu let objevují technické závady, hotspoty, poruchy panelových řetězců, zastínění nebo znečištění panelů. 

„Součet těchto zdánlivě drobných problémů může znamenat citelné ztráty výroby. Odborné studie i naše každodenní praxe ukazují, že výkonové ztráty přesahující 10 % nejsou u řady provozovaných elektráren výjimkou a mnoho závad není možné odhalit běžnou vizuální kontrolou,“ vysvětluje citelné dopady nenápadných závad Staněk.

S rostoucí spotřebou elektřiny a tlakem na nové výrobní kapacity proto roste hodnota každé dodatečně vyrobené megawatthodiny. Na tento trend reagují i české firmy. Například společnost DroneTech využívá kombinaci dronové termografie, automatizované analýzy snímků a prvků umělé inteligence k identifikaci závad, které by při běžné kontrole mohly zůstat dlouho skryté. Středně velkou fotovoltaickou elektrárnu je přitom možné zkontrolovat během jedné až dvou hodin.

„To je možná nejzajímavější paradox celé současné debaty o AI. Na jedné straně umělá inteligence vytváří bezprecedentní poptávku po elektřině. Ovšem na straně druhé poskytuje nástroje, které pomáhají vyrábět více energie ze zdrojů, které už dávno stojí,“ uzavírá kruh AI, která pomáhá zefektivňovat výrobu energie sama pro sebe, Ondřej Staněk z DroneTechu.

Pokud budou datová centra během několika let spotřebovávat více elektřiny než celé dnešní Japonsko, nebude příští dekádu určovat jen počet nových elektráren. Stejně důležité bude, kolik výkonu dokážeme získat z těch, které už stojí. A právě tam může termografie a umělá inteligence přinést jeden z nejrychlejších a nejlevnějších zdrojů nové energie.

Zdroj: TZ Dronetech