Une technologie vieille de plusieurs siècles comme l’hydroélectricité peut-elle répondre aux demandes énergétiques croissantes de l’IA ?
La demande croissante en données et en puissance de traitement de l’intelligence artificielle exerce une pression cachée sur les réseaux électriques américains.
Les systèmes d'IA générative comme ChatGPT peuvent consommer chacun en une seule journée autant d'électricité que 180 000 foyers américains typiques. L'énergie nécessaire pour entraîner ces grands modèles d'IA linguistique est encore plus stupéfiante : l'entraînement de GPT-4 a nécessité plus de 50 gigawattheures, soit environ 0,02 % de la production annuelle d'électricité de la Californie et 50 fois plus que ce qui a été utilisé pour GPT-3.
Alors que l'adoption de l'IA se développe, le plus grand service public de Californie, PG&E, prévoit que la demande pourrait doubler d'ici 2040.
Shon Hiatt, professeur associé à la Marshall School of Business de l’USC et directeur de l’initiative Business of Energy Transition, considère l’hydroélectricité comme une solution prometteuse. Cette source d’énergie propre et renouvelable vieille de plusieurs siècles est sous-exploitée aux États-Unis, explique Hiatt, mais elle pourrait jouer un rôle crucial dans la révolution de l’intelligence artificielle et contribuer à alléger la pression sur les réseaux électriques nationaux.
Au cours de la Semaine verte, USC News s'est entretenu avec Hiatt pour explorer comment l'hydroélectricité pourrait aider à répondre aux besoins énergétiques croissants de l'IA et à soutenir un avenir plus durable.
Quels défis la révolution de l’IA présente-t-elle en termes de consommation énergétique ?
La demande d'électricité aux États-Unis devrait augmenter au cours des cinq prochaines années, avec des taux de croissance doublant par rapport aux estimations de l'année dernière. Cette augmentation soudaine est due à trois facteurs principaux : l'essor des centres de données d'IA, les usines de fabrication subventionnées par le gouvernement fédéral et l'adoption généralisée des véhicules électriques.
Les centres de données ont besoin d'une alimentation électrique constante et fiable, et les sources d'énergie renouvelables comme l'éolien et le solaire ne peuvent pas y répondre sans une batterie de secours massive. Par conséquent, les services publics devront s'appuyer davantage sur le gaz naturel, le charbon et les centrales nucléaires pour répondre à la demande croissante.
À l’avenir, la demande d’électricité pour les centres de données devrait augmenter de 13 à 15 % par an jusqu’en 2030. Le développement de la production d’électricité prévu n’est pas suffisant pour répondre à la croissance prévue des centres de données d’IA.
Cette tendance pousse les grandes entreprises technologiques à s'intéresser au secteur de l'énergie, comme en témoigne l'accord récent d'Amazon pour acquérir, pour 650 millions de dollars, un centre de données en Pennsylvanie alimenté par une centrale nucléaire de 2,5 gigawatts sur place. Alors que la demande en électricité continue de croître, il est clair que le paysage énergétique subit une transformation importante.
Comment l’hydroélectricité peut-elle contribuer à relever ces défis ?
Une solution relativement rapide consiste à rééquiper les centrales hydroélectriques existantes et à installer des turbines sur les réservoirs existants.
L’hydroélectricité peut fournir une énergie de base contrairement à l’énergie éolienne et solaire, qui sont intermittentes en raison des nuages, des conditions météorologiques, etc.
Nous ne construisons pas de nouveaux barrages dans ce pays. Cela ne signifie pas pour autant que nous ne pouvons pas augmenter la production d'énergie hydraulique à partir des réservoirs existants. Le ministère américain de l'Énergie estime que jusqu'à 10 gigawatts d'énergie peuvent être créés en modernisant les installations électriques existantes. C'est quelque chose qui peut être fait en quelques mois avec des capitaux.
De plus, moins de 3 % des plus de 90 000 réservoirs des États-Unis produisent de l’électricité. L’installation de turbines et de générateurs sur ces réservoirs pourrait fournir 12 gigawatts d’électricité supplémentaires. L’installation de turbines sur les réservoirs existants peut également être réalisée en temps opportun – dans certains États, en quelques mois.
Quels sont les avantages d’investir dans l’hydroélectricité par rapport à d’autres sources d’énergie renouvelables pour soutenir la demande croissante d’IA ?
Chaque source d'énergie a ses avantages et ses inconvénients. L'énergie solaire évolue de manière linéaire et possède donc la plus grande empreinte écologique parmi les sources d'énergie existantes. L'énergie éolienne peut avoir des répercussions sur les oiseaux et la vie marine. Le nucléaire et le cycle combiné au gaz naturel ont la plus faible empreinte écologique en termes de production d'énergie.
L'hydroélectricité au fil de l'eau a un impact environnemental bien moindre que l'hydroélectricité à partir de réservoirs, car elle ne nécessite aucun réservoir. L'hydroélectricité au fil de l'eau détourne une partie de l'eau d'un bassin hydrographique pour alimenter une turbine en aval, tandis que le reste de l'eau s'écoule vers le bas de la montagne.
Le ministère américain de l'Énergie estime que les États-Unis disposent de 65 gigawatts d'énergie hydroélectrique inexploitée qui pourrait provenir d'installations au fil de l'eau respectueuses de l'environnement. Cependant, le développement de telles installations peut prendre des années en raison des obstacles liés à l'octroi de licences et de permis par le gouvernement.
Franchement, il est probable que la demande d’électricité pour les centres de données d’IA au cours des cinq prochaines années sera satisfaite par de nouvelles centrales à cycle combiné au gaz naturel. Elles sont rapides à mettre en place, nécessitent un faible encombrement et les États-Unis disposent actuellement d’une grande abondance de gaz bon marché. Les petits réacteurs nucléaires modulaires sont une autre solution potentielle. Cependant, il est peu probable qu’ils soient opérationnels avant 2030 au plus tôt.
