ماذا لو جلب مركز البيانات القوة معه؟

في مرحلة ما في كل محادثة تقريبًا حول مركز بيانات جديد، يضع شخص ما رقمًا كبيرًا جدًا على الشريحة.

عادة ما يكون لديهMWبعد ذلك.

وذلك عندما يبدأ مخططو المرافق في التفكير في المحطات الفرعية، ويبدأ مهندسو الكهرباء في إجراء العمليات الحسابية في رؤوسهم، ويبدأ الجميع في التساؤل عما إذا كانت مكيفات الهواء المجاورة على وشك الدخول في حرب مزايدة مع الذكاء الاصطناعي.

القلق مفهوم.

يقدر تحديث مختبر لورانس بيركلي الوطني لعام 2026 أن مراكز البيانات U.S. يمكن أن تستهلك تقريبًا649 TWh سنويًا بحلول عام 2030في حالتها المرجعية، مع نطاق عدم اليقين قدره521 إلى 843 TWh. هذا يعمل تقريبًا9.5% إلى 15.3% من إجمالي استهلاك الكهرباء U.S.، اعتمادًا على كيفية تطور الصناعة.^[1]

هذا هو الحمل الحقيقي.

ولهذا السبب أيضًا أعتقد أن الجيل القادم من مراكز البيانات يحتاج إلى التصميم حول فرضية مختلفة.

لا ينبغي أن يصل مجمع حوسبة كبير بدرجة كافية إلى نظام الطاقة المحلي الذي يطلب عدة مئات من الميغاواط.

يجب أن تصل بإجابة موثوقة لسؤال أفضل بكثير:

ما هي البنية التحتية للطاقة التي نحضرها معنا؟

إذا تم القيام بذلك بشكل صحيح، فإن النتيجة تبدأ في الظهور بشكل أقل مثل عميل كهربائي كبير بشكل غير عادي وأكثر مثل حرم الطاقة الممول من القطاع الخاص والذي يصادف أنه يحتوي على قدر كبير من المعدات الحاسوبية.

وعلى نطاق أوسع، قد يحدد هذا التمييز أي المشاريع سيتم بناؤها، وأيها سيتم ربطها ببعضها البعض، وأي المجتمعات تريدها بالفعل.

المياه تستحق السياق - والهندسة المحلية

تعتبر المياه واحدة من أولى الاعتراضات التي أثيرت حول تطوير مراكز البيانات الكبيرة، لذا فإن المقياس يستحق بعض السياق.

تشير تقديرات مختبر بيركلي إلى أن مراكز البيانات U.S. تستهلك بشكل مباشر66 مليار لتر من المياه عام 2023، أو تقريبًا17.4 مليار جالون. تمثل المرافق ذات الحجم الكبير والمواقع المشتركة 84٪ من هذا الاستهلاك المباشر.^[2]

تقدر EPA أن الأمريكيين يستخدمون ما يقرب من1.2 تريليون جالون من الماء كل عام للاستحمام فقط.^[3]

ضع هذه الأرقام بجانب بعضها البعض، وسيصل استهلاك المياه المباشر في الموقع لأسطول مركز البيانات U.S. بأكمله في تلك السنة المعيارية تقريبًا1.5% من استهلاك مياه الاستحمام السنوي في أمريكا.

من الواضح أن الدش الأمريكي يعد وحدة مفيدة بشكل مدهش في تخطيط البنية التحتية الوطنية.

وهذا لا يجعل مسألة المياه تختفي.

المياه محلية بشكل مكثف.

ويوضح مختبر بيركلي هذه النقطة بحد ذاتها: فالتبريد بالتبخير يمكن أن يخلق مخاوف مشروعة بشأن توافر المياه على المستوى المحلي، وهناك مقايضات حقيقية بين تقليل استهلاك المياه في الموقع وزيادة الطلب على طاقة التبريد. إن استراتيجيات تبريد الهواء، والتبريد السائل، والمبردات الجافة، والمقتصدات، والمياه المستصلحة، جميعها تتصرف بشكل مختلف.^[2]

لذا فإن الأسئلة المفيدة ليست ببساطة "هل يستخدم مركز البيانات الماء؟"

كل شيء تقريبا يفعل.

الأسئلة المفيدة هي:

• كم؟
• من أين؟
• تحت أي ظروف موسمية؟
• مع ما هندسة التبريد؟
• ما الذي يتم استهلاكه فعليًا بدلاً من سحبه؟
• ما هي الكمية المستصلحة أو المعاد استخدامها؟
• وماذا يعني هذا الرقم بالنسبة لمحليميزانية المياه؟

تطرح عملية التدقيق الحالية لمركز البيانات في تكساس على المطورين نفس الأسئلة، بما في ذلك الاستهلاك المتوقع للمياه، ومصادر المياه، وإعادة الاستخدام، وتكنولوجيا التبريد.^[22]

هذه هي الطريقة الصحيحة للتعامل مع هذه القضية.

فالمياه تشكل عائقاً من حيث تحديد المواقع والهندسة - وليست اختزالاً وطنياً مفيداً بشكل خاص لتحديد ما إذا كان ينبغي وجود مراكز البيانات.

يقوم "مركز البيانات" بالكثير من العمل

هناك جزء آخر من السياق يستحق التأسيس قبل أن نبدأ في طرح حوالي 500 رقم MW بشكل عرضي.

مركز البيانات ليس بالحجم.

نحن نستخدم نفس المصطلح للإشارة إلى المرافق التي تختلف خصائصها الكهربائية باختلاف حجمها.

وهذا يشبه إلى حد ما مناقشة الهندسة البحرية أثناء استخدام كلمة "قارب" بشكل متبادل لمركب صيد وحاملة طائرات.

كلاهما يطفو. بعد ذلك، تصبح المصطلحات أقل فائدة.

لا توجد حدود مقبولة عالميا للميغاواط تفصل بين كل فئة، لأن المصطلحات تصف الملكية، وعبء العمل، والهندسة المعمارية، وزمن الوصول، ونموذج التشغيل بقدر ما تصف القدرة الكهربائية.

لكن ثلاث مجموعات واسعة مفيدة من منظور تصميم الطاقة.

مراكز بيانات الحافة

تعمل المرافق المتطورة على جعل الحوسبة أقرب فعليًا إلى المستخدمين أو الأجهزة أو التطبيقات التي تستهلكها.

عادة ما يكون الكمون هو السبب.

تستخدم دراسة مختبرية وطنية عام 2025أقل من 20 MWكتعريف عملي لمراكز بيانات الحافة ويلاحظ أن العديد من المواقع الفردية موجودة أدناه5 زكسق0قكسز. تشير نفس الدراسة إلى مشكلة مهمة في الشبكة: يمكن أن تتراكم مرافق الحافة الصغيرة على نفس وحدة تغذية التوزيع حتى تصبح مجموعة من الأحمال المتواضعة بشكل فردي مشكلة محلية كبيرة جدًا.^[5]

كهربائيًا، ومع ذلك، فإن فئة الحجم هذه مثيرة للاهتمام أيضًا.

يمكن إقران عدد قليل من الميغاواط من الحوسبة بما يكفي من BESS والجيل المحلي وعناصر التحكم لإنشاء شبكة محلية صغيرة مرنة حقًا دون إنشاء شيء يشبه أداة مساعدة مستقلة.

مراكز بيانات المؤسسة

يتم تعريف مراكز بيانات المؤسسة بشكل أساسي حسب الملكية وليس السعة.

يصفها DOE بأنها مرافقتملكها وتديرها شركة واحدة، وهو أمر بالغ الأهمية لعمليات تلك المنظمة، وغالبًا ما يكون كبيرًا ولكنه بشكل عام أصغر من المرافق فائقة الحجم.^[6]

غالبًا ما تقع البنوك والجامعات والشركات المصنعة وأنظمة الرعاية الصحية والحرم الجامعي للشركات الكبيرة في هذا العالم.

تبدو بنيتها الكهربائية مألوفة بشكل متزايد لأي شخص يعمل حول الشبكات الصغيرة:

خدمة المرافق، UPS، BESS، التوليد الاحتياطي أو الأساسي، توليد الكهرباء المتجددة حيثما كان ذلك مناسبًا، الأحمال ذات الأولوية، ونظام إدارة الطاقة الذي يقع فوق الترتيب بأكمله.

مراكز البيانات فائقة الحجم

Hyperscale هو المكان الذي تبدأ فيه محادثة القوة بتغيير الشخصية.

تم فحص دراسة حديثة بقيادة جامعة هارفارد403 تشغيل مرافق U.S. فائقة الحجم، بمتوسط قدرة كهربائية تبلغ حوالي40 زكسك0قكسزفي مجموعة البيانات الخاصة به. وفي الوقت نفسه، تصف أعمال التخطيط المختبري الوطني المرافق الناشئة واسعة النطاق في100 MW إلى متعدد جيجاواتيتراوح.^[16]

يخبرنا هذا الانتشار الواضح بشيء مفيد: الصناعة تتحرك بسرعة كافية بحيث تكافح المفردات من أجل مواكبة ذلك.

تعد أحدث الجامعات المقترحة أكبر بشكل كبير من العديد من المرافق العاملة واسعة النطاق.

وتصبح حسابات التخزين مسلية بسرعة كبيرة.

تتطلب منشأة MW 5 أربع ساعات عند التحميل الكامل مما يعني حوالي20 زكسك0قكسزمن الطاقة المخزنة القابلة للاستخدام.

عند 50 MW، هو كذلك200 زكسك0قكسز.

عند 500 MW، هو كذلك2 زكسق0قكسز.

ثماني ساعات عند 500 MW هي 4 GWh.

يوم كامل هو 12 GWh.

نفس الضرب.

حزمة أعمال مدنية مختلفة جدًا.

وهذا هو نفس التمييز بين القوة والطاقة الذي ناقشناه في السياق السكني فيلا ينبغي أن يعني النسخ الاحتياطي للمنزل بالكامل كل عملية تحميل مرة واحدة:يحدد kW مقدار ما يمكن تشغيله مرة واحدة؛ يحدد kWh المدة التي يمكن تشغيلها.Hyperscale لا يغير الفيزياء. إنه يضيف فقط المزيد من الأصفار.

ولهذا السبب لا يمكن أن تكون هناك "استراتيجية عامة واحدة للطاقة في مراكز البيانات".

بالنسبة للمنشأة الطرفية، قد تحمل BESS بشكل معقول جزءًا كبيرًا من قدرة تحمل الانقطاع.

بالنسبة لمنشأة المؤسسة، قد يخدم التخزين الاستمرارية وإدارة الذروة وانتقال التوليد.

على نطاق واسع، يصبح BESS بشكل متزايد جزءًا مننظام الطاقة نفسه.

وهنا تصبح الفرصة مثيرة للاهتمام.

يحتوي النموذج القديم على سهم واحد كبير جدًا

من السهل رسم المخطط الكهربائي التقليدي لمركز البيانات.

فائدة على اليسار.

مركز البيانات على اليمين.

بينهم سهم كبير جدا

ويصبح الدفاع عن هذا النموذج أكثر صعوبة مع تحرك الجامعات الفردية نحو مئات الميجاوات والجيجاوات.

يحتوي المخطط الأفضل على أسهم تسير في كلا الاتجاهين.

يقوم مكتب الكهرباء التابع لشركة DOE الآن بفحص الشبكات الصغيرة بشكل صريح كوسيلة لدمج الأحمال الكبيرة مثل مراكز البيانات بشكل أسرع من التوسع التقليدي في النقل والتوزيع وحده. تحدد DOE توليد الكهرباء في الموقع، وتخزينها، والاستجابة للطلب، وتنظيم التردد، والخدمات الإضافية الأخرى كطرق يمكن لهذه المرافق أيضًا من خلالها دعم النظام الكهربائي المحيط.^[4]

يمكن لحرم الحوسبة المستقبلي أن يجمع بين:

• توليد كهرباء مخصصة أو قريبة كهربائيًا وقابلة للتوزيع؛
• الطاقة الشمسية على نطاق واسع.
• وحدات BESS؛
• الأحمال الميكانيكية والحاسوبية التي يمكن السيطرة عليها؛
• ضوابط الشبكة الصغيرة المدركة للشبكة ؛
• القدرة على العمل بشكل مستقل عن الشبكة الكهربائية.
• احتياطي مرونة محدد؛
• اتفاقية ربط بيني مرنة؛ و
• القدرة على تقليل الواردات أو تصدير الكهرباء عندما تحتاج الشبكة المحيطة إلى المساعدة.

عند هذه النقطة ليس لدينا مجرد حمولة.

لديناحرم الطاقة مع جهاز كمبيوتر كبير جدًا متصل به.

احصل على القوة مع الحساب

تظهر بالفعل أمثلة مبكرة لهذه البنية.

في موقع DOE في Paducah في كنتاكي، يقترح المشروع الذي تم الإعلان عنه في يوليو 2026 ما يقرب من1.8 GW AI وحرم الحوسبة عالية الأداء، بدعم من2 GW لتوليد الغاز الطبيعي الجديد المتصل بالشبكة، ترقيات الإرسال، وبقدر ما2.6 GW لتخزين البطارية.

خيار التصميم المثير للاهتمام بشكل خاص هو أن DOE يقول أن توليد الكهرباء وتخزين الطاقة يهدف إلى ذلكتتجاوز متطلبات الحرم الجامعي الخاصةمما يسمح بتوصيل الكهرباء الزائدة إلى الشبكة الإقليمية.^[18]

في موقع نهر السافانا، اختارت DOE/NNSA مقترحًا للاقتران أمركز بيانات واحد GW مع ما يقرب من 2 GW لتوليد الكهرباء في الموقع، في البداية باستخدام الغاز الطبيعي مع المسار المقصود نحو التوليد النووي. مرة أخرى، يتمحور المشروع حول توليد مخصص بدلاً من افتراض أن الشبكة الحالية تمتص الحمل الجديد ببساطة.^[19]

من الواضح أن هناك تصاريح وانبعاثات ودراسات نقل وبنية تحتية للوقود وتمويل وأوراق تنظيمية كافية لإبقاء العديد من قاعات المؤتمرات مشغولة بين الإعلان ومحطة التشغيل.

تتمتع مشاريع الطاقة بقدرة مذهلة على تحويل الخط المستقيم إلى مخطط انسيابي.

لكن الهندسة المعمارية مهمة.

على نطاق جيجاوات،أصبح "إحضار قوتك الخاصة" بديلاً موثوقًا لمحطة فرعية "جلبنا"..

الطاقة الشمسية والبطاريات والتوربينات لا تتنافس على نفس الوظيفة

غالبًا ما تتحسن المحادثات حول الطاقة بشكل كبير عندما نتوقف عن مطالبة كل تقنية بإثبات قدرتها على فعل كل شيء.

لا يمكن ذلك.

تعتبر الطاقة الشمسية مفيدة بشكل استثنائي في إنتاج طاقة منخفضة التكلفة هامشية أثناء توفر المورد.

يعد تخزين البطارية مفيدًا بشكل استثنائي في نقل تلك الطاقة عبر الزمن والاستجابة بسرعة للتغيرات في الشبكة وظروف التحميل.

يعد توليد الطاقة الثابتة مفيدًا بشكل استثنائي عندما يستمر انقطاع التيار الكهربائي أو حدث الطقس أو قيود الشبكة لفترة أطول من ميزانية الطاقة المخزنة.

هذه الوظائف تتداخل.

إنهم ليسوا نفس الشيء.

الطاقة الشمسية توفر طاقة رخيصة

يمكن لتركيب الطاقة الشمسية الكبيرة بما فيه الكفاية أن يعوض الطلب أثناء النهار في الحرم الجامعي، وتخزين الشحن، وتقليل استهلاك الوقود.

يشير DOE إلى أن اقتران الطاقة الشمسية بالتخزين يسمح بالتقاط توليد الكهرباء الزائد من الطاقة الشمسية عندما يكون الإنتاج مرتفعًا وإرساله لاحقًا عندما يكون الحمل مرتفعًا أو عندما لا يتوفر ضوء الشمس. ويمكن للتخزين أيضًا أن يثبت التغيرات الشمسية قصيرة المدى ويساعد في توفير طاقة مرنة.^[12]

هناك أناقة اقتصادية لتوليد الطاقة دون طلب المزيد من الوقود.

لا يزال قسم الفواتير في الشمس يعاني من نقص ملحوظ في الموظفين.

BESS يدير الوقت

يتولى BESS العمل السريع.

يمكنها:

• منحدرات ناعمة
• قمم المقطع
• امتصاص فائض توليد الكهرباء بالطاقة الشمسية؛
• يبدأ مولد الجسر؛
• توفير احتياطي مكافئ للغزل دون الحاجة إلى الاحتفاظ بآلة احتراق أخرى متصلة بالإنترنت؛
• تقليل استيراد الحرم الجامعي في ثوان؛
• دعم التردد والجهد.
• تحويل شبكة صغيرة إلى عملية مستقلة عن الشبكة الكهربائية؛ و
• الاحتفاظ باحتياطي طاقة محمي لمركز البيانات نفسه.

عرض مختبري وطني تمت مراجعته من قبل النظراء في عام 2026 على غرار أ70 مركز بيانات شبكي تفاعلي MWباستخدام BESS وعناصر التحكم microgrid. استجاب النظام لطلبات مرونة الطلب على المرافق خلال حوالي10 ثواني، ودعم أحداث الجهد والتردد، والانتقال إلى التشغيل بشكل مستقل عن الشبكة الكهربائية، والحفاظ على متطلبات مستوى الخدمة الحسابية.^[7]

هذا وصف وظيفي أكثر إثارة للاهتمام من "UPS الكبير".

الجيل الراسخ يوفر القدرة على التحمل

ومع ذلك، في نهاية المطاف، يتوقف انقطاع التيار الكهربائي لعدة أيام عن كونه مشكلة طاقة ويصبح مشكلة طاقة.

هذا هو المكان الذي يظل فيه الجيل القابل للإرسال مفيدًا.

وتشكل توربينات الغاز الطبيعي خيارا واضحا على المدى القريب لبعض الجامعات الكبيرة لأنها يمكن أن توفر قدرة كبيرة للشركات المحلية. يوضح مشروعا DOE في Paducah ونهر السافانا أن هذا الأمر قيد النظر بالفعل على نطاق جيجاوات.^[18]

هذا يفعللايعني أن التوربينات تحتاج إلى العمل بكامل طاقتها أربعًا وعشرين ساعة يوميًا لمجرد وجودها.

يمكن للمحطة التي يتم التحكم فيها جيدًا استخدام الطاقة الشمسية وطاقة الشبكة عندما يكون ذلك مناسبًا، وشحن البطاريات عندما تكون الطاقة وفيرة، وتفريغ التخزين خلال القمم، والحفاظ على توليد قابل للتوزيع كمورد التحمل.

على المدى الطويل، يمكن أن يكون المورد الثابت هو الغاز، أو الطاقة النووية، أو الطاقة الحرارية الأرضية، أو أي شيء آخر.

الوظيفة مهمة أكثر من الشعار الموجود على الجهاز.

الطاقة الشمسية تزود بالطاقة.

BESS يدير الوقت.

الجيل الراسخ يوفر القدرة على التحمل.

امنح كل تقنية الوظيفة التي تجيدها بالفعل.

يجب أن ينمو BESS بنفس الطريقة التي ينمو بها مركز البيانات

هناك سبب آخر يجعل التخزين يناسب مراكز البيانات بشكل غير عادي.

مراكز البيانات هي بالفعل وحدات.

لا تعني الخطة الرئيسية التي تبلغ 500 MW عمومًا أن شخصًا ما يقوم بتثبيت آخر 500 MW من الحوسبة صباح يوم الثلاثاء.

يتم تكليف المباني.

القاعات مأهولة بالسكان.

تتم إضافة المحطات الفرعية.

قدرة التبريد تنمو.

قد تصل سعة المنفعة على مراحل.

يمكن أن يتبع BESS نفس منحنى التطوير.

وصف مختبر أوك ريدج الوطني الأنظمة المعيارية وعناصر التحكم المنسقة ذات التكوين التلقائي باعتبارها بنية مهمة للتخزين على نطاق المرافق. أظهر المختبر الوطني لشمال غرب المحيط الهادئ بشكل منفصل مفاهيم BESS المعيارية والقابلة لإعادة التشكيل والقادرة على التحكم بشكل مستقل في عناصر البطارية وعزل الأخطاء.^[8][9]

بالنسبة لحرم مركز البيانات الكبير، فإن ذلك يخلق العديد من المزايا.

يمكن أن يتبع التخزين الحمل الفعلي

قم ببناء العمود الفقري الكهربائي وهندسة التحكم للحرم الجامعي النهائي.

قم بتثبيت أول كتل BESS مع المرحلة الأولى.

أضف المزيد عند وصول الحساب.

ليس هناك فائدة كبيرة في شراء بطارية عمرها عشر سنوات في اليوم الأول لمجرد إظهار الثقة في نموذج التنبؤ.

من المحتمل ألا تظل أجهزة AI هي نفسها خلال عشر سنوات.

تكنولوجيا البطارية قد لا تكون كذلك.

لكن القناة لا تزال قابلة للتنبؤ بها نسبيا.

يمكن أن تتوسع القوة والطاقة بشكل مستقل

قد تتطلب مرحلة حساب جديدة إضافيةMWمن طاقة البطارية سريعة الاستجابة دون الحاجة إلى أربع ساعات أخرى من التخزين الإجمالي في الحرم الجامعي.

وقد يتطلب معيار المرونة الجديد المزيدMWhدون زيادة قوة العاكس بشكل متناسب.

وقد يبرر التوسع في الطاقة الشمسية زيادة سعة الطاقة المخزنة لمجرد الحصول على الإنتاج.

قد تؤدي اتفاقية خدمات الشبكة الجديدة إلى زيادة طاقة التفريغ المطلوبة عند نقطة الربط البيني.

هذه هي محركات التصميم المختلفة.

يجب أن تترك بنية التخزين مجالًا لها للتطور بشكل مستقل حيثما تسمح التكنولوجيا المختارة بذلك.

الصيانة لا تحتاج إلى إنزال الأسطول

يمكن أيضًا تصميم محطة معيارية حول الفشل.

لأنه في النهاية سوف يفشل شيء ما.

وهذا لا ينبغي أن يفاجئ أي شخص يمتلك المعدات.

يوضح البحث النموذجي لـ PNNL أحد المبادئ المفيدة: يمكن عزل العناصر الفاشلة بينما يستمر النظام المتبقي في العمل.^[9]

على مستوى الحرم الجامعي، يمكن أن تمتد هذه الفلسفة لتشمل حاويات البطاريات، وكتل PCS، والمحولات، ومناطق الحماية، وأجهزة التحكم، والأنظمة الحرارية.

يجب ألا تتصرف وحدة التخزين 2 GWh مثل جهاز 2 GWh.

يجب أن تتصرف مثل الأسطول.

وهذا أيضًا يجعل إعادة التشغيل على مراحل واستبدال دورة الحياة أكثر قابلية للإدارة.

في النطاق الفائق، يبدأ نظام الطاقة في الظهور وكأنه SLA

هذه هي القطعة التي أعتقد أنها أصبحت ذات أهمية خاصة.

تعيش مراكز البيانات بالفعل في عالم من اتفاقيات مستوى الخدمة.

التوفر.

وقت الاستجابة.

سعة.

التعافي.

أداء.

لا يهتم العميل بأن غرفة الكهرباء كانت تمر بفترة ظهيرة صعبة. إما أن الخدمة قد أوفت بالتزامها أو لم تفعل ذلك.

على نطاق واسع، قد تتطور العلاقة بين الحرم الجامعي والنظام الكهربائي بنفس الطريقة بشكل متزايد.

يستخدم DOE هذا المصطلح بالفعل"ضمانات الجهوزية المرونة"للترتيبات التي يتم فيها استخدام موارد الطاقة الموزعة للحفاظ على مستوى محدد من الخدمة الكهربائية، وتحديدًا تحديد مراكز البيانات باعتبارها نوع البنية التحتية الحيوية التي تعتبر هذه الضمانات ذات قيمة بالنسبة لها.^[11]

وهذا يقترب بشدة من طاقة SLA.

تخيل اتفاقية ربط بيني أو اتفاقية خدمة تحدد أشياء مثل:

المحمية المحمية:احتفظ بما لا يقل عن كمية محددة من طاقة BESS القابلة للاستخدام للحوسبة المهمة.

القدرة على الاستجابة للشبكة:تقليل استيراد المرافق بعدد محدد من الميجاواط خلال عشر ثوانٍ من الحدث المؤهل.

القدرة على التقليص:البقاء تحت عتبة استيراد الشبكة المحددة لمدة ساعتين.

ركوب من خلال:حافظ على الحوسبة المهمة من خلال رحلات التردد أو الجهد المحددة.

انتقال الجزيرة:قم بنقل أحمال الحرم الجامعي المعينة إلى تشغيل شبكة صغيرة دون انتهاك متطلبات توفر الحوسبة.

منحدر الاسترداد:قم بإعادة مئات الميغاواط من الحمل إلى الأداة المساعدة بتسلسل متحكم فيه بدلاً من إعادة توصيل كل شيء في خطوة واحدة حماسية.

وتظهر الاختبارات المعملية الوطنية بالفعل العديد من هذه السلوكيات في بنية مراكز البيانات.^[7]

وهذا يجعل BESS أكثر من مجرد معدات احتياطية.

تصبح البطارية واحدة من الآلات التي تفرض التزام خدمة الحرم الجامعي بالشبكة.

الطاقة الشمسية جزء من SLA - ولكن بشكل مختلف

تحتاج الطاقة الشمسية إلى معالجة مختلفة قليلاً.

لا يمكن للمصفوفة الكهروضوئية أن تعد بعدد معين من الميغاواط عند الساعة الثانية صباحًا أثناء عاصفة رعدية.

لقد قاوم الطقس تقليديًا المفاوضات التعاقدية.

لذا فإن الطاقة الشمسية في حد ذاتها ليست ضمانًا لوقت التشغيل.

لكنها يمكن أن تشكل جزءًا من الحرم الجامعيالتزام أداء الطاقة:

• القدرة المتجددة المركبة؛
• الإنتاج السنوي للطاقة المتجددة؛
• نسبة طاقة الحرم الجامعي التي يتم توفيرها عن طريق توليد الكهرباء في الموقع؛
• متطلبات الشحن المتجددة لـ BESS؛
• الحد الأقصى السنوي لواردات الشبكة؛
• والالتزامات المتعلقة بكثافة الانبعاثات؛ أو
• التزامات التصدير خلال شروط التأهيل.

يشير DOE على وجه التحديد إلى أن تخزين الطاقة الشمسية الزائدة أكثر مرونة من الطاقة الشمسية وحدها لأن البطارية تجعل الطاقة المولدة متاحة لاحقًا ويمكنها الحفاظ على طاقة مستقرة أثناء التغيرات في إنتاج الطاقة الشمسية أو حمل المبنى.^[13]

لذلك أود أن أضعها بهذه الطريقة:

يدعم BESS الاستجابة والتوافر SLA.

تدعم الطاقة الشمسية SLA لأداء الطاقة.

الطاقة الشمسية + BESS + توليد الكهرباء القابلة للتوزيع + عناصر التحكم تدعم الطاقة على مستوى الحرم الجامعي SLA.

وعلى نطاق واسع بما فيه الكفاية، تتوقف هذه الموارد عن كونها ملحقات للاستدامة.

إنها جزء مما يسمح بوجود القدرة الحاسوبية.

وقد يجعل التوصيل البيني المرن ذلك إلزامياً في الممارسة العملية

يصبح هذا مثيرًا للاهتمام بشكل خاص عندما تكون خدمة المرافق نفسها مشروطة.

يقوم عمل Princeton ZERO Lab لعام 2025 بشأن مراكز البيانات المرنة بتقييم مجموعات من التوصيل البيني المرن وجلب القدرة الخاصة بك، بما في ذلك البطاريات والطاقة الشمسية والموارد الثابتة. تُظهر تكويناتها النموذجية كيف يمكن لمركز البيانات أن يتلقى خدمة شبكة مستمرة تقريبًا أثناء استخدام الموارد الموجودة في الموقع أو المتعاقد عليها خلال عدد صغير نسبيًا من الساعات عندما تكون قدرة النقل أو التوليد مقيدة. تمت رعاية البحث من قبل شركة جوجل، وهو أمر يستحق الكشف عنه، لكن العمل يستخدم أساليب نمذجة نظام الطاقة الراسخة ويجعل الافتراضات واضحة.^[14]

من الناحية النظرية، قد تبدو الاتفاقية المستقبلية كما يلي:

300 خدمة شبكة ثابتة MW.

يتوفر 200 MW أخرى بشرط أن يتمكن الحرم الجامعي من تقليل صافي الطلب عند حدوث قيود محددة على الشبكة.

الآن BESS ليس اختياريًا.

الضوابط ليست اختيارية.

خطة الجيل ليست اختيارية.

إنها البنية التحتية التي تدعم 200 MW إضافية من الحوسبة القابلة للاستخدام تجاريًا.

إذا كانت إحدى مجموعات البطاريات قيد الصيانة، فيجب على أجهزة التحكم معرفة ذلك.

إذا لم يكن التوربين متاحًا، تتغير متطلبات الاحتياطي.

إذا كان إنتاج الطاقة الشمسية أعلى من المتوقع وكانت البطارية ممتلئة، تتغير القدرة على التصدير.

وفي تلك المرحلة لم يعد السؤال المفيد هو:

ما هو حجم البطارية؟

إنه:

ما مقدار الطاقة والطاقة التي يمكن أن يعد بها الحرم الجامعي بأمان الآن؟

هذه مشكلة ضوابط.

وتصادف أن مراكز البيانات مريحة تمامًا في التعامل مع مشكلات التحكم.

يجب أن تحتوي البطارية على عميلين

هناك نتيجة أخرى تتمثل في تركيب مئات أو آلاف الميجاواط/ساعة من التخزين بجانب مركز البيانات.

ليس من الضروري أن تكون البطارية مفيدة لمركز البيانات فقط.

عميلها الأول هو حمل الحوسبة على الإطلاق.

يجب أن يحتفظ النظام بالاحتياطي المحمي اللازم للوفاء بالتزاماته المتعلقة بالمرونة.

إن المنشأة التي تبيع احتياطي الطوارئ للغد لتحسين انتشار السوق اليوم قد خلطت بين تجارة الطاقة والهندسة.

ومع ذلك، فمن الممكن أن يصبح التخزين فوق هذا الاحتياطي نشطًا اقتصاديًا.

FERC الأمر رقم 841 يزيل العوائق أمام موارد تخزين الكهرباء المؤهلة المشاركة في البيع بالجملة المنظمأسواق القدرات والطاقة والخدمات الإضافية.^[20]

اعتمادًا على السوق المحلية والتعرفة واتفاقية الربط البيني، قد يوفر الحرم الجامعي BESS قيمة من خلال:

• الطاقة بالجملة؛
• تنظيم التردد
• الخدمات الإضافية الأخرى؛
• ترتيبات القدرات أو كفاية الموارد؛
• استجابة الطلب؛
• تخفيض الذروة؛
• إدارة الازدحام؛
• تجنب رسوم الطلب؛ أو
• اتفاقيات المرافق الثنائية.

وبالمثل، تتعامل أعمال DOE والمختبرات الوطنية مع BESS الحديثة على أنها بنية تحتية لشبكة متعددة الخدمات بدلاً من كونها معدات طوارئ ذات غرض واحد.^[10]

العميل الأول للبطارية هو مركز البيانات.

العميل الثاني يمكن أن يكون الشبكة.

وأعتقد أنه ينبغي أن يكون هناك ثالث.

يجب أن يكون المجتمع هو العميل الثالث

إذا قام مركز البيانات بتمويل تحسينات التوليد والتخزين والنقل، فلا يوجد سبب محدد لتوقف المنفعة العامة عند:

"نحن نعد بعدم زيادة فاتورة الكهرباء الخاصة بك."

وهذا عرض مبيعات متواضع إلى حد ما لمليارات الدولارات من البنية التحتية.

خذ بعين الاعتبار الحرم الجامعي الذي أنشأ احتياطي المرونة المحمي الخاص به.

BESS صحي.

إنتاج الطاقة الشمسية قوي.

جيل الشركة متاح.

تصل الشبكة إلى ذروتها بعد الظهر.

بدلاً من استيراد 500 MW، ربما يستورد الحرم الجامعي 300.

أو 100.

ربما تصبح محايدة كهربائيا.

ومع توليد القدر الكافي من الكهرباء وتخزين الطاقة، ربما ينعكس السهم.

وهذا يخلق قيمة اقتصادية قابلة للقياس.

بعضها ينتمي إلى مشغل مركز البيانات.

قد يتم تحقيق الدخل من بعضها في أسواق الطاقة.

ينتمي بعضها إلى الأداة المساعدة أو مشغل النظام الذي تجنب البديل الأكثر تكلفة.

لماذا لا يصبح بعض منهأرباح الطاقة المجتمعية؟

قد يعني ذلك:

• أرصدة أحداث الذروة للعملاء القريبين؛
• صناديق البلدية لتعزيز مرونة الطاقة؛
• منشآت BESS المجتمعية؛
• تحسينات البنية التحتية؛
• أرصدة الطاقة المحلية السنوية؛
• الدعم المباشر لدافعي الضرائب من ذوي الدخل المنخفض؛ أو
• خفض رسوم الطاقة المحلية خلال أحداث التصدير المحددة.

ونعم، أعتقد أن النسخة الجيدة بشكل خاص يمكن أن تنتج في بعض الأحيانأيام المجتمع الخالية من الطاقة.

ليس بالضرورة فاتورة خدمات حرفية بقيمة 0 دولار.

لا تختفي رسوم العملاء الثابتة والضرائب وتكاليف النقل والتوزيع لأن البطارية كانت يوم الثلاثاء مثمرًا بشكل خاص.

لكن جزء الطاقة؟

وهذا أمر يمكن تصوره من الناحية الفنية على الأقل.

يقوم باحثو جامعة كورنيل حاليًا بدراسة مفهوم مختلف ولكنه ذو صلة - أتقليص سوق الائتمانيمكن من خلالها لمراكز البيانات دفع أحمال مرنة أخرى لتقليل الاستهلاك خلال الفترات المقيدة، مما يعيد بعض القيمة الاقتصادية للحوسبة عالية القيمة إلى دافعي الضرائب.^[17]

آلية مختلفة.

نفس المبدأ المثير للاهتمام:

حساب يولد قيمة اقتصادية غير عادية. يمكن لبعض هذه القيمة شراء المرونة في أماكن أخرى في النظام الكهربائي.

تعتبر "الشبكة الإيجابية" أكثر فائدة من حساب الكربون الإبداعي

كما تمنح هذه البنية الصناعة قصة عامة أفضل بكثير.

لكنني سأقاوم محاولة تحويلها إلى نسخة أخرى موصولة بشكل إبداعي من "صافي الصفر".

إذا تم حرق الغاز الطبيعي في الموقع، هناك انبعاثات مباشرة.

عدهم.

إذا حلت الطاقة الشمسية والبطاريات محل توليد الشبكات الهامشية الأكثر تكلفة أو ذات الانبعاثات الأعلى، فاحسب ذلك أيضًا.

إذا كان الحرم الجامعي يصدر أثناء ذروة النظام، فقم بقياسه.

إذا كان الحرم الجامعي يستورد بكثافة في الساعة 3 صباحًا عندما يكون لدى النظام سعة احتياطية ويصدر في الساعة 5 مساءً. عندما يريد الجميع الطاقة، فإن MWh السنوي وحده لا يصف قيمة شبكته بشكل جيد.

يجب أن ينشر المشروع الجاد لوحة النتائج:

• الطاقة الشبكية السنوية المستوردة؛
• الطاقة السنوية المصدرة؛
• الحد الأقصى للطلب على الشبكة؛
• الحد الأقصى للتصدير
• طاقة BESS والطاقة القابلة للاستخدام؛
• احتياطي المرونة المحمي؛
• خفض الطلب على الكهرباء بشكل يمكن التحكم فيه؛
• توليد الكهرباء المتجددة في الموقع؛
• واستخدام الوقود في إنتاج الشركات؛
• استهلاك المياه
• نسبة المياه المستصلحة؛
• انبعاثات الاحتراق المباشر.
• الانبعاثات الهامشية المقدرة التي تم تجنبها؛
• استثمار النقل الممول من المشروع؛ و
• فوائد الطاقة المجتمعية المقدمة.

ثم أضف مقياسًا مفيدًا بشكل خاص:

ماذا فعل الحرم الجامعي خلال أكثر 50 أو 100 ساعة مقيدة بالشبكة في العام؟

وهذا هو المكان الذي يمكن لمركز البيانات الذي يمكن التحكم فيه أن يميز نفسه عن الحمل الكبير العادي.

يمكن للمنشأة أن تستهلك قدرًا كبيرًا من الطاقة السنوية ولا تزال توفر قيمة ذات معنى للشبكة من خلال تقليل الطلب أو عكسه على وجه التحديد عندما يكون نظام الطاقة في أشد حالات الضغط.

يعد هذا ادعاء أكثر فائدة من وضع ورقة خضراء بجانب رف الخادم.

توفر أداة AVERT الخاصة بـ EPA طريقة ثابتة لتقدير تأثيرات انبعاثات الشبكة الهامشية المرتبطة بالتغيرات في توليد الكهرباء المتجددة، وكفاءة الطاقة، وتوزيع التخزين.^[27]

لقد وصلت ولاية تكساس إلى الحد الأقصى لنموذج سلك التمديد

تقدم تكساس عرضًا واضحًا على نحو غير عادي لمشكلة الحجم.

في 3 أغسطس 2026، وجه الحاكم جريج أبوت لجنة المرافق العامة في تكساس وERCOT لمراجعة مشاريع مركز البيانات التي تتحرك من خلال عملية الربط البيني لـ ERCOT قبل أن تتقدم أكثر.

كان ERCOT يفكر في أكثر من474 GW من طلبات الاتصال- أكثر من خمسة أضعاف ذروة الطلب القياسية للنظام - ويقول مكتب المحافظ تقريبًا90% من طلبات الطاقة الجديدة كانت مرتبطة بمراكز البيانات.^[22]

أربعمائة وأربعة وسبعون جيجاوات تكفي لجعل ولاية تكساس نفسها تقول: "انتظر لحظة".

وبالتالي، قام ERCOT بإيقاف تقدم Batch Zero ذي الصلة مؤقتًا أثناء إتمام عملية التحقق.^[23]

والأهم من ذلك، أن هذا ليس حظرًا شاملاً على مراكز البيانات.

يتعرف إطار عمل ERCOT للأحمال الكبيرة على وجه التحديد على العملاء الذين يقترحون توليد الكهرباء في الموقع والعملاء المستعدين لقبول التزامات التقليص، في حين أن المرافق المعزولة حقًا تقع بشكل عام خارج عملية التوصيل البيني للشبكة العادية.^[28]

هذا هو بالضبط التمييز الذي يهم.

إن الحمل غير المرن 500 MW وحرم الطاقة 500 MW القادر على الإمداد الذاتي والتقليص ودعم الشبكة ليسا نفس مشكلة التخطيط.

لا ينبغي أن يعاملوا مثل واحد.

وقد وصلت كاليفورنيا إلى نفس السؤال من الاتجاه الآخر

تتعامل كاليفورنيا مع المشكلة بشكل مختلف إلى حد ما.

وهذا لن يفاجئ أي شخص مطلع على أي من الدولتين.

أطلقت CAISO مبادرة الأحمال الكبيرة في عام 2026 لمعالجة كيفية اتصال مراكز البيانات والعملاء الكهربائيين الرئيسيين الآخرين بنظام النقل والتفاعل معه. يتضمن الجهد بوضوح الموثوقية ومرونة الطلب وتخصيص التكلفة ومنع تحويل التكلفة إلى عملاء آخرين.^[24]

وتتنبأ مواد التخطيط الحالية في كاليفورنيا بشيء آخر1.8 GW من حمل مركز البيانات بحلول عام 2030 و4.9 GW بحلول عام 2040داخل منطقة التوازن CAISO.^[29]

تدرس CPUC في الوقت نفسه كيفية تخصيص التكاليف التي تسببها لمراكز البيانات الجديدة والأحمال الكبيرة الأخرى، بما في ذلك إمكانية معالجة منفصلة للأحمال الكبيرة للعملاء.^[25]

ويستحق أحد أرقام كاليفورنيا أيضًا التوضيح لأنه يظهر كثيرًا بشكل مدهش في مناقشات السلطة.

50 MW ليس عتبة عامة يصبح عندها مركز البيانات فجأة "أداة مساعدة".

عتبة لجنة الطاقة في كاليفورنيا البالغة 50 MW هي في الأساس أتحديد مواقع محطات توليد الطاقة وعتبة الترخيص لمرافق التوليد الحراري. يوجد في ولاية كاليفورنيا أيضًا أحكام منفصلة للسماح بالاشتراك في بعض مشاريع الطاقة النظيفة والتخزين الكبيرة.^[26]

خمسون ميغاوات مهمة.

إنها لا تؤدي كل الوظائف القانونية التي يتم تكليفها بها أحيانًا أثناء الغداء.

اتفقت تكساس وكاليفورنيا بالصدفة على شيء ما

ومن الناحية السياسية، فإن اتفاق تكساس وكاليفورنيا على سياسة الطاقة أمر غير مألوف إلى الحد الذي يجعلني أتحقق عادة من الأجهزة.

ولكي نكون واضحين، فإنهم لم يتبنوا نفس السياسة.

فرضت ولاية تكساس عملية تدقيق وتحقق غير عادية على قائمة انتظار ضخمة للاتصال البيني.

تعمل كاليفورنيا من خلال متطلبات النقل، وتصميم الأسعار، والمرونة، وتخصيص التكلفة.

انضم FERC الآن إلى نفس المناقشة على المستوى الوطني. في يونيو 2026، أمرت المفوضية جميع مشغلي الشبكات الإقليمية الستة الخاضعين لولايتها القضائية بتبرير أو إصلاح قواعدهم لدمج الأحمال الكبيرة. تشمل المجالات الخمسة التي تم تحديدها FERC على وجه التحديد منع تحويل التكلفة، واستيعاب التوليد خلف العداد، وخدمة النقل المرنة، وعمليات التوليد التي تخدم الأحمال الكبيرة كهربائيًا.^[21]

سياسة مختلفة.

أسواق مختلفة.

الهياكل التنظيمية المختلفة.

لكن المبدأ الهندسي الذي يقوم عليه مماثل بشكل ملحوظ:

يجب ألا يؤثر الحمل الجديد الكبير جدًا على موثوقية النظام، ويجب ألا يرث العملاء الحاليون فاتورة البنية التحتية بهدوء.

سلط باحثو جامعة هارفارد الذين يدرسون AI وشبكة U.S. الضوء على نفس الأسئلة الناشئة حول البنية التحتية العالقة، والموارد خلف العداد، والمرونة، وتحديد من يتحمل في نهاية المطاف تكلفة خدمة الطلب الحاسوبي المتزايد بسرعة.^[15]

يبدو أن الإلكترونات قد حققت الشراكة بين الحزبين.

قد يكون مركز البيانات في المستقبل أحد أصول الطاقة المجتمعية

أظن أن الاقتراح فائق النطاق الأكثر إقناعًا بعد عشر سنوات من الآن لن يصل مع شريحة تقول:

"هذا هو مقدار الكهرباء الذي نحتاجه."

سيصل قائلا:

هنا هو الحمل الحسابي لدينا.

هذا هو الجيل الذي نبنيه.

هذه هي بنية BESS المعيارية الخاصة بنا.

إليكم سعة التخزين المثبتة في المرحلة الأولى ومسار التوسع خلال المرحلة الخامسة.

هنا إنتاجنا من الطاقة الشمسية.

هنا هو توليد الكهرباء القابل للتوزيع لدينا.

وهنا احتياطي المرونة الذي لا يشارك أبدًا في الإرسال الاقتصادي.

هذا هو مقدار الطلب على الشبكة الذي يمكننا إزالته خلال عشر ثوانٍ.

هذا ما يمكننا تحمله لمدة عشر دقائق.

هذا ما يمكننا تحمله لمدة أربع ساعات.

إليك ما يحدث في اليوم الثالث من انقطاع الخدمة.

هذه هي ميزانيتنا المائية.

ها هي انبعاثاتنا.

هذه هي البنية التحتية التي ندفع ثمنها.

هذا هو الحد الأقصى للاستيراد لدينا.

هذا هو الحد الأقصى للتصدير لدينا.

هنا هو أداء الطاقة SLA.

هنا استجابة الشبكة SLA.

وهذا ما يحصل عليه المجتمع المضيف في المقابل.

عند هذه النقطة، فإن تسمية المشروع بأنه مجرد "مركز بيانات" يبدأ في التقليل من أهمية الأمر.

إنها بنية تحتية للحوسبة مدمجة داخل حرم الطاقة.

قد تعمل على شبكة صغيرة.

ويجوز لها المشاركة في أسواق الطاقة بالجملة.

قد يدعم المنفعة الإقليمية.

قد تقوم بتصدير الطاقة خلال فترات الذروة.

وقد يمول التوليد الذي لن يكون موجودا بطريقة أخرى.

وقد يوفر في نهاية المطاف اعتمادات الطاقة المجتمعية.

من منظور كهربائي، فإنها تبدأ في التصرف إلى حدٍ ما مثل المرافق دون أن تكون بالضرورة كذلك من الناحية القانونية.

وربما هذا هو الاتجاه المفيد لهذه الصناعة.

تهيمن مراكز البيانات على المحادثة العامة اليومتستهلك:

قوة.

ماء.

أرض.

الانتقال.

البنية التحتية.

تتمتع المشاريع الأفضل بفرصة إضافة عمود آخر:

جيل.

التخزين.

مرونة الشبكة.

صمود.

الاستثمار في البنية التحتية.

طاقة المجتمع.

سيكون مركز البيانات 500 MW دائمًا بمثابة حمل كهربائي هائل.

لا توجد حزمة ضوابط ذكية تغير العمليات الحسابية.

ولكن هناك فرق كبير جدًا بين منشأة 500 MW التي تستهلك الكهرباء ببساطة ومنشأة 500 MW محاطة بما يكفي من التوليد، BESS، والقدرة على التحكم لتقرر - ثانية تلو الأخرى - ما إذا كان يجب أن يكون حملًا على الشبكة، أو غير مرئي تقريبًا للشبكة، أو جزءًا من العرض.

هذا الأخير هو آلة أكثر إثارة للاهتمام إلى حد كبير.

وإذا كنت تعمل من خلال مشروع حيث أصبح الحمل كبيرًا بما يكفي بحيث يجب التعامل مع الجيل BESS المعياري وعناصر التحكم ومتطلبات المرافق والمرونة كنظام واحد، فلا تتردد في التواصل معنا.

لقد عملنا على الأنظمة الكهربائية حيث تشير الأسهم إلى كلا الاتجاهين.

تلك تميل إلى أن تكون ممتعة.