“De volgende slag om AI: energie-infrastructuur”

Hoewel de meeste aandacht in de AI-race uitgaat naar chips, software en rekenkracht, vindt achter de schermen een stillere revolutie plaats. De razendsnelle groei van artificiële intelligentie dwingt datacenteruitbaters om fundamenteel na te denken over hoe elektriciteit wordt opgewekt, verdeeld en verbruikt. Naarmate AI-workloads steeds energie-intensiever worden, groeit de energie-infrastructuur uit tot een van de belangrijkste knelpunten voor de sector.

Het traditionele elektriciteitsnet werd ontworpen voor een industriële economie die draaide op wisselstroom (AC). Meer dan een eeuw lang bleek dat model bijzonder efficiënt, omdat elektriciteit over lange afstanden kon worden getransporteerd en vervolgens kon worden omgezet naar spanningsniveaus die geschikt waren voor woningen, fabrieken en bedrijven. De huidige digitale economie draait echter op halfgeleidertechnologie, die uiteindelijk werkt op gelijkstroom (DC). Tot voor kort was dat verschil van weinig belang, maar moderne AI-systemen veranderen die realiteit.

Een typische serverrack verbruikte rond 2020 ongeveer 10 kilowatt. Vandaag kunnen de meest geavanceerde AI-racks al zo'n 200 kilowatt vereisen. Toekomstige generaties zullen naar verwachting oplopen tot 600 kilowatt en mogelijk zelfs 1 megawatt per rack. Op dergelijke vermogensniveaus worden de benodigde elektrische installaties, bekabeling en hoeveelheden koper onder traditionele architecturen almaar duurder en moeilijker schaalbaar.

Om deze uitdaging aan te pakken, evolueert de sector geleidelijk naar 800-volt gelijkstroomarchitecturen. Hogere spanningen maken het mogelijk grote hoeveelheden vermogen te leveren bij lagere stromen, waardoor transmissieverliezen afnemen en minder zware elektrische infrastructuur nodig is. Verschillende AI-platformen van de volgende generatie worden al rond dit concept ontworpen, waardoor de overstap voor datacenterontwikkelaars steeds moeilijker te vermijden wordt.

De klassieke aanpak blijft elektriciteit van het net afnemen en de binnenkomende wisselstroom binnen het datacenter omzetten naar gelijkstroom. Hoewel vertrouwd, vereist deze oplossing aanzienlijke investeringen in transformatoren, schakelinstallaties, vermogensomzetters en noodstroomsystemen. Bovendien worden uitbaters geconfronteerd met lange levertijden voor cruciale apparatuur, een probleem dat steeds zichtbaarder wordt naarmate de vraag naar AI-capaciteit explodeert.

Een alternatief bestaat erin om gelijkstroom rechtstreeks op locatie op te wekken. Door het aantal omzettingsstappen tussen de energiebron en de computerapparatuur te verminderen, kunnen uitbaters de efficiëntie verhogen, het onderhoud beperken en de totale infrastructuurkosten verlagen. Dit concept trekt steeds meer belangstelling nu hyperscale AI-datacenters blijven groeien in omvang en energieverbruik.

Zonne-energie produceert van nature gelijkstroom, maar blijft afhankelijk van weersomstandigheden. Batterijsystemen slaan energie op, maar produceren zelf geen elektriciteit. Gasturbines en gasmotoren kunnen continu vermogen leveren op grote schaal, maar produceren wisselstroom, waardoor veel van dezelfde omzettingsinfrastructuur nodig blijft als bij netgekoppelde installaties.

Brandstofcellen worden daarom vaak genoemd als een veelbelovend alternatief, omdat ze rechtstreeks gelijkstroom produceren en tegelijkertijd continu kunnen draaien. Hun uiteindelijke concurrentiekracht zal echter afhangen van factoren zoals kostprijs, brandstofbeschikbaarheid, betrouwbaarheid en regelgeving.

Voor datacenteruitbaters gaat deze discussie veel verder dan louter engineering. In hyperscale-installaties met vermogens van honderden megawatt tot zelfs meerdere gigawatt kunnen kleine efficiëntiewinsten miljarden dollars waard zijn. Minder elektrische infrastructuur verlaagt niet alleen de investeringskosten, maar maakt ook ruimte en kapitaal vrij voor extra rekenhardware die inkomsten genereert. In een sector waar AI-hardware nu al het grootste deel van de kosten vertegenwoordigt, kan elke euro die verschoven wordt naar extra rekenkracht de rendabiliteit van projecten aanzienlijk verbeteren.

De verschuiving naar AI-infrastructuur met een hogere vermogensdichtheid creëert opportuniteiten voor bedrijven doorheen de volledige energiewaardeketen. Naarmate datacenters meer elektriciteit verbruiken en overstappen naar hogere spanningen, zal de vraag toenemen naar ondernemingen actief in elektriciteitsopwekking, transmissie, distributie, thermisch beheer en elektrische componenten.

Bedrijven zoals Schneider Electric, Eaton, Siemens, Mitsubishi Electric, Legrand en LS Electric zijn goed geplaatst om te profiteren van stijgende investeringen in schakelinstallaties, stroomverdeelunits (PDU's), automatiseringssystemen en energiebeheersoftware. Naarmate AI-faciliteiten groter en complexer worden, groeit de behoefte aan geavanceerde systemen die energiestromen monitoren en optimaliseren.

Ook producenten van zware elektrische apparatuur kunnen belangrijke winnaars worden. Bedrijven zoals GE Vernova, Siemens Energy, HD Hyundai Electric, Hyosung Heavy Industries, Fortune Electric en Fuji Electric leveren transformatoren, onderstations en netinfrastructuur die noodzakelijk zijn om de volgende generatie hyperscale-datacenters aan te sluiten op het elektriciteitsnet.

De toenemende energiebehoefte van AI is eveneens gunstig voor kabelproducenten en connectiviteitsspecialisten. Ondernemingen zoals Prysmian, Fujikura, Furukawa Electric en BizLink leveren hoogwaardige energie- en datakabels die essentieel zijn voor het transport van elektriciteit en het verbinden van steeds dichter op elkaar gepakte computeromgevingen.

Naarmate de vermogensdichtheid stijgt, wordt warmtebeheer minstens even belangrijk als stroomvoorziening. Vertiv, Trane Technologies, Carrier Global, Comfort Systems USA en Belimo zullen waarschijnlijk profiteren van een grotere vraag naar geavanceerde koeltechnologieën, klimaatbeheersystemen en vloeistofkoeling. In veel AI-datacenters van de volgende generatie wordt de koelinstallatie bijna even cruciaal als de rekenhardware zelf.

Een meer structurele winnaar zou Bloom Energy kunnen zijn. De brandstofceltechnologie van het bedrijf biedt een alternatief voor het lokaal opwekken van grote hoeveelheden stroom. Indien hyperscale-uitbaters steeds vaker kiezen voor eigen productiecapaciteit om netbeperkingen te omzeilen en projecten sneller uit te rollen, kunnen brandstofcellen een aantrekkelijkere oplossing worden.

Tot slot zal de elektrificatie van AI-infrastructuur naar verwachting ook de vraag naar energieopslag ondersteunen. Bedrijven zoals CATL (Contemporary Amperex Technology) en LG Energy Solution kunnen profiteren van de groeiende behoefte aan batterijsystemen voor noodstroomvoorziening, load balancing en netondersteuning in grootschalige datacenters.

De AI-investeringscyclus draait niet langer uitsluitend rond halfgeleiders. Bedrijven die de opwekking, transmissie, distributie en koeling van elektriciteit mogelijk maken, zouden wel eens tot de grootste winnaars van de volgende fase van de AI-boom kunnen behoren. De strijd om artificiële intelligentie wordt immers steeds meer een strijd om energie.