Telset.id – Ekspansi infrastruktur AI di Amerika Serikat diproyeksikan menambah kapasitas pembangkit listrik berbahan bakar gas hingga 44 persen dalam empat tahun ke depan. Menurut analisis Environment America Research and Policy Center, lonjakan ini setara dengan tambahan hampir 20 gigawatt pada 2030, dibandingkan kapasitas pembangkit gas AS saat ini yang mencapai 41,8 gigawatt.
Angka tersebut menjadi sorotan karena kapasitas 41,8 gigawatt yang sudah ada kini diraih melalui pembangunan selama berabad-abad. Rencana penambahan kapasitas gas baru ini bahkan melampaui total output gabungan seluruh negara bagian AS, kecuali Texas, California, dan Florida. Di saat yang sama, kapasitas pembangkit listrik tenaga angin yang direncanakan justru turun 34 persen sejak Desember 2025.
“Data ini jelas: lonjakan permintaan listrik untuk memberi daya pada pusat data menempatkan transisi energi bersih bangsa kita dalam risiko,” kata Chief Operating Officer The Public Interest Network, Andre Delattre, kepada Electrek. “Mengingat masa pakai pembangkit gas baru, fasilitas ini bisa mengunci Amerika dalam ketergantungan bahan bakar fosil selama puluhan tahun. Manfaat apa pun dari pusat data tidak akan berarti jika kita menghancurkan planet ini dalam prosesnya.”
Tekanan pada Jaringan Listrik dan Pendinginan
Pertumbuhan pusat data AI tidak hanya berdampak pada komposisi sumber energi, tetapi juga menghadapi batas fisik jaringan listrik dan disipasi panas. Modern GPU rack kini melampaui konsumsi daya 50 hingga 100 kW per kabinet, membuat metode pendinginan udara dan cair konvensional tidak lagi memadai. Sistem pendingin standar menjaga klaster beroperasi antara 65 dan 85 derajat, tetapi suhu 90 hingga 100 derajat memicu throttling kinerja untuk mencegah kerusakan permanen pada GPU.
Sistem pendingin udara tradisional tidak dirancang untuk kepadatan rack yang melampaui 30 hingga 40 kW. Untuk mendinginkan rack berdaya 100 kW atau lebih dengan udara saja, operator memerlukan aliran udara sekelas badai yang tidak praktis. Sebagai alternatif, pendinginan cair mengandalkan mekanika fluida, di mana cold plate menggunakan mikrokanal untuk mendorong aliran turbulen langsung ke chip. Namun, menjaga volume fluida yang cukup mengalir melalui mikrokanal ini membutuhkan daya pemompaan besar.
Operator pun beralih ke cold plate direct-to-chip yang dipasang langsung pada prosesor, bukan di atasnya, agar tetap dingin dengan konsumsi daya pemompaan lebih rendah. Mekanisme perubahan fasa juga membantu klaster GPU mendinginkan diri lebih efisien. Klaster memanfaatkan panas laten penguapan cairan atau transisi padat-cair untuk menyerap lonjakan panas dari rack GPU berdensitas tinggi. Fluida dielektrik khusus bersentuhan langsung dengan GPU panas lalu mendidih menjadi uap untuk segera menarik panas. Uap naik, mencapai kondensor, dan berubah kembali menjadi tetesan cairan melalui gravitasi, lalu menetes kembali ke kolam untuk mengulang proses. Proses ini dikenal sebagai two-phase immersion cooling dan mengurangi energi pendinginan hingga 40 persen.
Beberapa operator pusat data beralih ke sistem pendinginan cair loop tertutup, di mana fluida yang disirkulasi mendinginkan GPU dengan sedikit atau tanpa kehilangan penguapan. Microsoft, salah satu dari tiga operator pusat data terbesar berdasarkan kapasitas, telah menerapkan sistem loop tertutup untuk pusat data barunya. Air diisi sekali dan disirkulasikan ke server untuk menyerap panas, dipindahkan ke pendingin berpendingin udara untuk didinginkan, lalu disirkulasikan kembali tanpa perlu pasokan baru. Sistem ini mahal dan butuh waktu untuk diterapkan dalam skala besar.
Interkoneksi Optik dan Krisis Gardu Listrik
Klaster GPU mengandalkan interkoneksi tembaga elektrik atau optik untuk berbagi data, memori, dan beban kerja. Interkoneksi tembaga elektrik telah lama menjadi standar, tetapi beban kerja GPU yang tinggi telah mendorongnya hingga batas maksimal. Sinyal elektrik kehilangan kekuatan pada jarak lebih dari dua meter, dengan jangkauan yang dapat digunakan berkurang setengah setiap kali kebutuhan bandwidth berlipat ganda. Interkoneksi tembaga yang berdekatan juga menghasilkan interferensi elektromagnetik yang mengganggu sinyal lain, membutuhkan sistem ekualisasi kompleks yang menguras lebih banyak daya.
Dengan interkoneksi elektrik yang mencapai batas absolutnya, pemilik pusat data hampir tidak punya pilihan selain beralih ke interkoneksi optik, yang mengubah data menjadi pulsa cahaya yang merambat melalui kabel fiber optic dengan kerugian minimal pada jarak jauh. Kabel ini jauh lebih tipis daripada bundel tembaga, menciptakan lebih banyak jalur aliran udara di rack GPU yang padat dan menghasilkan panas. Perusahaan bahkan beralih dari kabel fiber optic pluggable ke silicon photonics, atau co-packaged optics (CPO), di mana sirkuit optik tertanam langsung pada GPU untuk mengirimkan cahaya pada jarak jauh. Untuk saat ini, interkoneksi optik jauh lebih mahal daripada tembaga elektrik, mencapai hingga 7 kali lebih mahal pada beberapa pengaturan GPU.
Koneksi jaringan listrik menjadi tantangan utama yang memengaruhi pusat data AI. Jaringan listrik modern tidak dirancang untuk menangani beban pusat data AI yang meningkat pesat, dengan 30 GW kapasitas baru ditambahkan di seluruh dunia dari 2021 hingga 2025 saja. Transformator tegangan tinggi yang memastikan pengiriman tegangan aman ke klaster GPU mengalami kelangkaan. Waktu tunggu melonjak dari 6 hingga 12 bulan pada 2020 menjadi dua hingga empat tahun saat ini, jauh lebih lama daripada yang bisa ditunggu klaster GPU mega yang mahal.
Sistem koreksi faktor daya yang ada pada jaringan listrik menjadi tegang akibat penarikan beban besar dari pusat data AI baru. Klaster GPU menggeser permintaan daya dalam hitungan detik, dengan satu detik permintaan inferensi rendah menarik daya stabil dari jaringan dan detik berikutnya menarik daya berlebihan karena lonjakan penggunaan. Fluktuasi ini menciptakan harmonisa kompleks yang memanaskan transformator dan memengaruhi jaringan. Klaster AI berkembang ke tingkat gigawatt, mendorong switchgear penurun tegangan ke batas paling tolerannya.
Perusahaan beralih ke berbagai solusi untuk mengatasi hambatan kelistrikan ini. Salah satunya adalah peralihan besar ke transformator solid-state, yang menggunakan elektronik daya frekuensi tinggi dan semikonduktor untuk menurunkan tegangan, bukan medan magnet seperti transformator konvensional. Elektronik frekuensi tinggi memungkinkan transformator solid-state secara aktif mengatur tegangan dan menyaring harmonisa, sehingga fluktuasi berkurang. Efisiensinya mencapai 97 hingga 99 persen, dibandingkan 95 hingga 97 persen untuk transformator konvensional. Namun, SST menghadirkan tantangan tersendiri karena komponen internal frekuensi tinggi dan chip yang memberi dayanya mahal, seringkali lima kali atau lebih per kVA dibandingkan alternatif frekuensi rendah.
Siemens, produsen transformator terbesar kedua di dunia, baru-baru ini bermitra dengan perusahaan teknologi Jerman Reinhausen untuk memproduksi massal transformator solid-state modular bagi pusat data AI. Karena SST tidak dapat langsung diadopsi dalam skala besar, dan kelangkaan transformator konvensional berkontribusi pada waktu tunggu yang panjang, pemilik pusat data AI terpaksa mengambil tindakan sendiri. Beberapa membangun pembangkit listrik dan sistem gardu di belakang meter untuk memberi daya pada klaster GPU sambil menunggu terhubung ke jaringan lokal.
xAI, perusahaan AI yang dipimpin Elon Musk, menambahkan 59 turbin gas alam portabel dengan kapasitas gabungan lebih dari 400 MW untuk memberi daya pada pusat data Colossus di Memphis, Tennessee, sambil menunggu koneksi jaringan. Beberapa pemilik pusat data juga melirik Small Modular Reactors (SMR), di mana reaktor fisi nuklir kompak menghasilkan daya di lokasi, tetapi itu masih sebagian besar dalam tahap konseptual. SMR menghadapi berbagai keterbatasan, terutama biaya yang sangat tinggi dibandingkan turbin gas atau energi terbarukan.
Di Northern Virginia, yang menampung klaster pusat data terbesar di dunia (570 dan terus bertambah), fasilitas baru menghadapi waktu tunggu hingga 14 tahun untuk koneksi jaringan. Operator jaringan listrik AS telah menginvestasikan dana besar untuk peningkatan, yaitu 208 miliar dolar AS pada 2025 saja dan 1,1 triliun dolar AS dalam rencana investasi dari 2025 hingga 2030, menurut Edison Electric. Meski demikian, mereka masih kesulitan memenuhi permintaan pusat data yang meledak.
Di tengah gelombang penolakan publik terhadap pusat data baru, beberapa perusahaan mengubah pendekatan komunikasi. Amazon baru-baru ini mengikuti langkah Microsoft dan menyatakan tidak akan lagi menggunakan perjanjian kerahasiaan atau nondisclosure agreement (NDA) saat bernegosiasi dengan pemerintah lokal mengenai pusat data. Pengumuman ini muncul di tengah unggahan blog panjang yang menyatakan bahwa pusat data sebenarnya baik untuk komunitas.
“Kita telah melihat, melalui banyak kontroversi dan reaksi terhadap AI dan pusat data, bahwa industri ini benar-benar buruk dalam menjelaskan dirinya sendiri, dan mereka jelas serta terus-menerus frustrasi dengan fakta bahwa sebagian besar orang tidak dapat membayangkan dunia di mana hal ini berguna bagi mereka,” kata Sean O’Kane dari TechCrunch.
Rebecca Bellan dari TechCrunch menyatakan keraguannya bahwa gelombang moratorium pusat data akan berdampak bertahan lama, terutama karena moratorium hanya berlangsung satu atau dua tahun. Namun, ia menambahkan bahwa pihak yang mencoba membangun pusat data ini jelas khawatir. Sejumlah moratorium telah disahkan, termasuk satu yang baru-baru ini di San Francisco. Moratorium di New York, misalnya, berlaku satu tahun untuk izin proyek besar, yang secara teknis berlangsung hingga negara bagian menyelesaikan proses tinjauan lingkungan yang diperkirakan memakan waktu satu tahun.
Meski menghadapi berbagai hambatan, pusat data AI terus tumbuh dengan cepat, dengan 66 GW kapasitas baru saat ini sedang dibangun di Amerika Utara saja. Berbagai pendekatan inovatif terus dikembangkan untuk mengatasi hambatan kelistrikan, termal, dan interkoneksi yang membatasi pertumbuhan tersebut.
Komentar
Belum ada komentar.