AI và trung tâm dữ liệu đặt áp lực mới lên hệ thống điện, kéo nhà máy “peakers” quay lại hoạt động

Trong bối cảnh nhu cầu điện năng tăng mạnh do sự bùng nổ của các trung tâm dữ liệu hỗ trợ trí tuệ nhân tạo (AI), nước Mỹ đang chứng kiến một nghịch lý đáng chú ý: những nhà máy phát điện cũ kỹ vốn dự kiến đóng cửa đang được tái kích hoạt, đảo ngược kế hoạch nghỉ hưu của chúng chỉ vài năm trước đây. 

Nhà máy điện Fisk tại khu Pilsen của Chicago là một ví dụ điển hình. Được xây dựng từ những năm 1960 và sử dụng dầu làm nhiên liệu, tổ hợp gồm tám đơn vị phát điện này từng được đặt trong danh sách sẽ nghỉ hưu. Tuy nhiên, với sự xuất hiện của nhu cầu tiêu thụ điện cực lớn từ các trung tâm dữ liệu AI, nhu cầu lên lưới tăng vọt đã khiến giá điện trong khu vực PJM Interconnection, lưới điện lớn nhất nước Mỹ, tăng mạnh. Điều này khiến cho việc vận hành các tổ máy cũ trở nên “có lý về mặt kinh tế” hơn so với dự kiến ban đầu, và chủ sở hữu quyết định rút đơn xin đóng cửa để giữ nhà máy hoạt động. 

Các nhà máy thuộc loại “peaker” vốn được thiết kế để chỉ chạy trong các thời điểm nhu cầu đạt đỉnh nhưng hiện nay lại được sử dụng thường xuyên hơn. Ban đầu được dự định chỉ hoạt động trong những giờ cao điểm như buổi trưa nóng nực hay mùa đông lạnh giá, những tổ máy này nay được gọi vào nhiệm vụ nhiều hơn để ngăn chặn nguy cơ thiếu điện khi hàng loạt trung tâm dữ liệu AI chạy hết công suất. Theo phân tích hồ sơ của PJM, khoảng 60% nhà máy chạy bằng dầu, gas và than định nghỉ hưu đã trì hoãn hoặc hủy kế hoạch này trong năm nay, phần lớn trong số đó là các nhà máy peaker. 

Ảnh: Boston University

Hiện thực này đặt ra một nghịch lý trong nỗ lực chuyển dịch sang năng lượng sạch. Mặc dù các hệ thống tích hợp điện gió, mặt trời và pin lưu trữ đang phát triển, lưới điện chưa đủ linh hoạt để đáp ứng nhu cầu đáng kể từ các trung tâm dữ liệu – vốn tiêu thụ lượng điện khổng lồ liên tục. Vì vậy, việc giữ lại các nhà máy peaker cũ, dù kém hiệu quả và gây ô nhiễm nhiều hơn so với các nguồn phát hiện đại, được xem như một “giải pháp tạm thời” để đảm bảo không xảy ra tình trạng mất điện trên diện rộng. 

Tuy có vai trò quan trọng trong việc ngăn chặn cúp điện, các nhà máy peaker hoạt động không hiệu quả bằng các nhà máy chạy liên tục khác và đặc biệt gây ra lượng khí thải lớn hơn trên mỗi đơn vị điện sản xuất. Những tổ máy này thường không được trang bị các hệ thống kiểm soát ô nhiễm hiện đại, nên khi hoạt động thường xuyên sẽ thải ra nhiều chất gây hại hơn, đặc biệt là sulfur dioxide và các hạt vật chất mịn. Điều này kéo theo hệ quả về chất lượng không khí và sức khỏe cộng đồng, đặc biệt tại những khu vực nghèo và thiểu số nơi các nhà máy này thường đặt gần. 

Bên cạnh AI, yếu tố điện khí hóa công nghiệp và vận tải cùng với biến đổi khí hậu khiến các con đường tiêu thụ điện như mùa hè nóng hay mùa đông lạnh kéo dài càng đặt thêm áp lực lên hệ thống điện. Điều này buộc các nhà lập kế hoạch năng lượng phải cân nhắc giữ lại nguồn điện dự phòng cũ để tránh thiếu hụt đột ngột. 

Tuy nhiên, một số chuyên gia cho rằng có những giải pháp thay thế dài hạn hơn. Đầu tư vào lưới truyền tải mạnh mẽ hơn có thể giúp chuyển điện từ các vùng dư thừa sang nơi thiếu hụt, giảm áp lực lên các máy móc peaker. Công nghệ lưu trữ pin đang tiến bộ nhanh cũng có tiềm năng thay thế nhiều tổ máy này trong tương lai bằng cách lưu trữ điện dư thừa vào thời điểm ít tải và cung cấp khi cần, giúp điều tiết lưới hiệu quả hơn và giảm nhu cầu vận hành các nhà máy gây ô nhiễm. 

Tình hình hiện nay phản ánh một thách thức lớn trong cuộc chuyển dịch sang nền kinh tế điện sạch: Khi công nghệ AI và trung tâm dữ liệu mở rộng quy mô nhanh chóng, cơ sở hạ tầng điện hiện hữu phải điều chỉnh linh hoạt để đáp ứng nhu cầu, nhưng điều đó đôi khi lại khiến các nguồn phát cũ và ô nhiễm phải “tồn tại” lâu hơn dự định, tạo ra một mâu thuẫn giữa bảo vệ môi trường và đảm bảo an ninh năng lượng. 

Trong tương lai, việc cân bằng giữa phát triển AI, nâng cấp lưới điện và đầu tư năng lượng sạch sẽ là bài toán then chốt để giảm sự phụ thuộc vào các nhà máy gây ô nhiễm, đồng thời đảm bảo hệ thống điện vận hành ổn định và bền vững cho các nhu cầu công nghệ cao.