Le economie moderne si fondano su vaste reti di infrastrutture digitali ed energetiche, sempre più collegate tra loro grazie all’intelligenza artificiale (IA), che va assumendo sempre più importanza per l’economia globale e per il settore energetico mondiale. I modelli di IA vengono addestrati e operano all’interno di grandi centri di elaborazione dati (CED), che consumano molta energia e che, a loro volta, dipendono da flussi ininterrotti di energia dalla rete elettrica, oltre che da dati dalle reti in fibra ottica. Garantire una sufficiente capacità di calcolo a livello nazionale sta divenendo un obiettivo politico di rilievo per molti governi, e tale priorità è accentuata dalle attuali tensioni geopolitiche e commerciali.
Essendo troppo grandi e complessi per essere eseguiti su computer portatili e telefoni, i modelli all’avanguardia (p. es. ChatGPT) sono addestrati e gestiti in grandi CED specializzati. Con l’ascesa dell’IA come tecnologia di uso generale e potenzialmente rivoluzionaria, sono aumentati gli investimenti in questi centri: secondo le stime dell’Agenzia internazionale dell’energia (IEA), per il duemilaventicinque si parla di oltre cinquecento miliardi di dollari a livello globale, equivalente a quasi lo zero virgola cinque per cento del Pil mondiale o a quasi il due per cento degli investimenti globali.
Anche in fatto di dimensioni stiamo assistendo a un ampliamento: se prima dell’era dell’intelligenza artificiale un CED tradizionale aveva indicativamente una capacità di dieci-venti megawatt (MW), oggi quelli hyperscale raggiungono di norma i cento MW. Il più grande attualmente in costruzione dovrebbe disporre di una capacità di duemila MW, mentre il più grande proposto potrebbe arrivare fino a cinquemila MW. Sono numeri enormi: a titolo di confronto, per una tipica fonderia di alluminio – industria a elevati consumi di energia – si parla di settecento MW.
L’incremento di CED sempre più energivori ha portato a un’impennata dei consumi elettrici da parte del settore, stimati dall’IEA in quattrocentoquindici TWh a livello globale. Pur trattandosi di una cifra sostanzialmente superiore al consumo totale di energia elettrica dell’Italia, rappresenta comunque solo l’uno virgola cinque per cento circa del totale globale; ciò nonostante, negli ultimi cinque anni ha registrato una crescita di circa il dodici per cento all’anno, più di quattro volte superiore al tasso di crescita del consumo totale. Soddisfare questa crescita della domanda sta già ponendo delle sfide per i sistemi elettrici, rese più intense da diverse caratteristiche dei CED, in quanto tipologia di infrastruttura energetica del tutto insolita.
Innanzitutto, tali centri tendono a raggrupparsi tipicamente attorno a hub di infrastrutture in fibra ottica, a bacini di domanda di servizi digitali (come i centri finanziari) e ad aree in cui sono presenti le competenze necessarie per realizzarli e gestirli. Secondariamente, questi cluster tendono a essere vicini alle città, avendo esse grandi economie digitalizzate e orientate ai servizi. Inoltre, molti clienti dei CED danno priorità a tempi di risposta molto brevi (ossia a bassa latenza), ottenibili posizionando tali centri in prossimità dei clienti stessi. Infine, è possibile costruire CED in un lasso relativamente breve, considerando che i tempi di sviluppo possono arrivare a diciotto mesi. Si tratta di una velocità di gran lunga superiore a quella di infrastrutture energetiche analoghe, come le centrali elettriche o le linee di trasmissione: costruire una linea di trasmissione sufficientemente grande per collegare un CED hyperscale alla rete può richiedere dai quattro agli otto anni nelle economie avanzate. Per questi motivi, sebbene rappresentino solo una piccola parte del consumo globale di energia elettrica, i CED possono essere molto più significativi a livello locale.
Negli Stati Uniti sono già sei gli Stati in cui questi centri totalizzano oltre il dieci per cento del consumo totale di energia elettrica; in Irlanda e in Virginia (Usa) il valore supera il venti per cento. Diverse giurisdizioni hanno imposto delle restrizioni allo sviluppo di nuovi CED a causa dei limiti della rete elettrica. In un’ottica futura, l’IEA prevede che il consumo di energia elettrica da parte dei CED sia destinato a raddoppiare, fino a raggiungere un valore di circa novecentoquarantacinque TWh entro il 2030 – una cifra superiore agli attuali consumi del Giappone. Nonostante questo aumento, l’energia elettrica consumata dai CED a livello globale non sarà che una piccola quota. Tuttavia, in alcune economie questi centri sono destinati a svolgere un ruolo cruciale nel trainare la crescita dei consumi di energia elettrica: gli Stati Uniti sono la regione più colpita, dato che ai CED è attribuita quasi la metà della crescita dei consumi fino al 2030.
Le reti elettriche delle economie avanzate stanno divenendo obsolete, considerando che oltre la metà delle linee di trasmissione e distribuzione in Europa e negli Stati Uniti hanno più di venti anni. Le reti più vecchie adottano poi in misura minore le tecnologie smart grid, in grado di renderle più efficienti e resilienti. Le filiere delle apparecchiature di rete mostrano alcuni segni di tensione: dal 2021 le tempistiche medie di consegna di cavi e grandi trasformatori di potenza sono quasi raddoppiate. Nello stesso arco di tempo, anche i prezzi dei trasformatori sono quasi raddoppiati. Si registrano tendenze simili per le apparecchiature di generazione: i tempi di attesa per le turbine a gas si aggirano attualmente intorno ai cinque-sette anni, e i prezzi sono saliti alle stelle.
Il commercio aggiunge un ulteriore livello di complessità. Le filiere dei componenti IT destinati ai CED sono estremamente complesse e altamente globalizzate; analogamente, l’elettronica di potenza, i cavi, le batterie di backup e i trasformatori che alimentano tali centri dipendono da filiere globalizzate per le materie prime critiche e per i prodotti finiti. A titolo di esempio, l’IEA stima che la domanda da parte dei CED di un metallo come il gallio, fondamentale per l’elettronica di potenza e i chip avanzati, potrebbe raggiungere l’equivalente del dieci per cento dell’attuale produzione globale. La filiera del gallio è particolarmente concentrata e, ad oggi, un unico Paese rappresenta il novantanove per cento dell’offerta raffinata.
I decisori politici, gli investitori, l’industria energetica e il settore tecnologico si trovano quindi ad affrontare un ambiente estremamente complesso, a cui si aggiunge l’incertezza inevitabilmente connessa alla novità tecnologica. L’adozione dell’IA può deludere oppure superare le aspettative: l’hardware e i modelli di IA hanno già fatto passi da gigante nel migliorare l’efficienza computazionale ed energetica, ed è possibile che si verifichino ulteriori cambiamenti in termini di efficienza. D’altra parte, molte aziende tecnologiche stanno offrendo modelli più complessi, che sfruttano ancora di più i calcoli – e quindi l’energia – per fornire risposte più solide e complesse. Anche il contesto macroeconomico e commerciale è in grado di influenzare gli investimenti nei CED.
Negli scenari supposti per il 2030, in termini di consumi massimi e minimi di energia elettrica da parte dei CED, l’IEA stima un divario pari a circa il doppio (mille duecentosessantacinque contro seicentosettanta TWh); gli investimenti cumulativi in questi centri spaziano da sei virgola cinque trilioni (scenario di consumi massimi) a due virgola cinque trilioni (scenario di consumi minimi) di dollari tra oggi e il 2030. Da un lato, se l’espansione del settore energetico non è sufficientemente veloce, si rischia di rallentare lo sviluppo dell’IA oppure di scambiare la crescita dell’IA con altri obiettivi che richiedono anche il sistema elettrico (come il reshoring della produzione o la decarbonizzazione); dall’altro, se gli investimenti superano la domanda, a essere in gioco sono potenzialmente ingenti somme di capitale.
In che modo i decisori politici dovranno orientarsi in questa nuova e incerta «mappa», caratterizzata da una crescente connessione tra infrastruttura digitale ed energetica, nel perseguire obiettivi quali l’infrastruttura digitale nazionale e la decarbonizzazione? In primo luogo, risulta imperativo rafforzare il dialogo tra l’industria energetica e il settore tecnologico, così da poter sviluppare gli strumenti per meglio pianificare e, quindi, realizzare la crescita coordinata dell’infrastruttura energetica e digitale. Le grandi aziende tecnologiche dovrebbero garantire maggiore trasparenza in fatto di consumi attuali e previsti di energia elettrica.
In secondo luogo, urgono più che mai investimenti per rendere i sistemi elettrici più digitalizzati, flessibili e moderni, dato che possono contribuire a soddisfare la crescente domanda dei CED e non solo. In terzo luogo, la politica e l’industria tecnologica devono prendere in considerazione strategie e incentivi per rendere i CED quanto più efficienti e flessibili possibile, in modo da contribuire a ridurre la pressione sulla rete. In quarto luogo, è necessario che gli sforzi cui si è assistito di recente per ridurre i tempi di autorizzazione delle infrastrutture energetiche siano rafforzati.
Infine, servirà un dialogo più approfondito, oltre che, quadri per la condivisione dei benefici e un’equa ripartizione dei costi, se si vuole garantire l’adesione delle comunità locali interessate dai CED. Il settore energetico rappresenta il fulcro di uno dei più importanti cambiamenti tecnologici in atto, poiché non c’è IA senza energia. Nessun attore può però affrontare la sfida da solo. E non basterà concentrarsi su un solo aspetto della soluzione, come l’accelerazione degli investimenti nella nuova generazione: bisogna focalizzarsi su un insieme di strategie intelligenti, flessibili e fondate sulla cooperazione, per orientarsi nella nuova «mappa» che si sta profilando.
