“世界尚未做好准备”：人工智能对能源的渴求可能如何利用地热能

急于打造最新、最出色的生成式 AI 模型的科技公司面临着一个令人尴尬的困境。ChatGPT 和谷歌的 Gemini 等数据饥渴型模型依赖于数据中心的海量数字材料，而这些数据中心需要大量能源进行处理和持续冷却。一些估计表明，到本世纪末，这种不断增长的能源需求可能占到美国全部电力的 9%。这一数字高于今天的 4% 左右，专家们将这一急剧增长部分归因于大型科技公司酝酿的生成式 AI 军备竞赛。风能和太阳能等可再生能源尚未准备好独自满足需求。相反，许多新能源可能来自化石燃料，这可能会破坏许多公司雄心勃勃的“净零”和碳中和承诺。

科技公司正努力寻找更多可再生能源，以使这些气候目标触手可及。有些公司甚至希望利用一种新的、更先进的地热能来部分挽救局面。上周，Facebook 所有者 Meta 宣布与德克萨斯州地热能初创公司 Sage Geosystems 达成一项新协议，开发新的发电厂，这些发电厂有望在 2020 年前为 Meta 提供 150 兆瓦的无碳基载电力，据报道足以为 70,000 户家庭供电。如果成功，这项雄心勃勃的努力将为科技公司提供急需的清洁能源，以帮助满足其惊人的能源需求。这也将标志着现代地热能的一个关键转折点，地热能的成熟离不开从石油和天然气行业获得的技术和专业知识，这也许具有讽刺意味。

致力于推广地热能的非营利性组织 Project InnerSpace 的执行董事杰米·比尔德 (Jamie Beard) 对《大众科学》表示： “我认为，世界还没有为即将发生的人工智能需求做好准备。”

Beard 表示，科技行业和地热初创公司正处于“融合”阶段。经过多年的开发和测试，现代地热已准备好开始为大型企业服务。科技公司急需新的清洁能源，已准备好进行投资。Beard 和地热领域的其他人都对 Sage 等新初创公司充满信心，他们已准备好帮助满足新的能源需求，但专家表示，目前尚不清楚这个仍在发展的行业是否能够扩大运营规模并快速降低价格，以便在快速发展的人工智能环境中生存。

现代地热：“不只是冰岛”

地热能本质上并不是什么新鲜事物。传统上，将地壳下自然储存的热量转化为电能的做法仅限于火山、间歇泉和温泉——所有这些地方的热量都在地表附近沸腾。这种方法适用于供暖和储能，但局限性很大，占美国总发电量的不到 0.5%。Sage Geosystems 等一批所谓的“下一代地热”初创公司正在寻求大幅扩展这些地理限制。

这些公司并不把自己锁定在火山活动频繁的地区，而是在全国范围内寻找地下更为丰富的热固体岩石。地热公司借鉴天然气开采方法，在滚烫的岩石中制造许多裂缝，然后注入水，加热到接近 300 华氏度的温度。在 Sage 的案例中，首席执行官辛迪·塔夫告诉《大众科学》 ，他们用水、重粉状岩石和聚合物的混合物钻入岩石。然后抽出压裂液。

这些加热的水库随后可用于发电，涡轮机产生的电力据称比同等规模的化石燃料工厂少 99%。有关为 Meta 数据中心供电的新 Sage 工厂的详细信息仍然很少。塔夫说，他们仍在与地质学家和 Meta 合作确定确切位置，但指出它将位于“落基山脉以东”的某个地方。塔夫说，她预计该设施可能需要大约 100 英亩的空间和大约 40 或 50 名员工来运营它。Meta 发言人证实，其与 Sage 的合作旨在提供高达 150 兆瓦的电力。当被问及其在人工智能方面的投资如何改变其整体能源需求时，该公司没有发表评论。

Meta 发言人表示：“随着基础设施的发展，我们需要多样化的能源组合，尤其是像地热这样全天稳定运行的能源。我们很高兴能与 Sage 合作开发这项前景光明的技术。”

Sage 生产的地热能不会直接输送到 Meta 服务器。相反，发言人表示，这些能源将输送到公司数据中心所连接的电网。一般来说，Meta 和其他科技公司运营的数据中心仍然使用部分由化石燃料生产的电力。Meta 试图通过将其年度总用电量与可再生能源购买量相匹配来抵消这些碳排放。这种匹配过程并不完美，通常需要公司购买可再生能源证书 (REC)。研究表明，很难确定从电网中获取的能源究竟来自哪里，这可能导致补偿不准确。尽管如此，这种多步骤匹配过程是 Meta 等大公司在可持续发展报告中声称他们正在减少化石燃料使用的方式。地热能将成为 Meta 可再生能源补偿的又一补充，随着电力需求的激增，他们需要增加可再生能源补偿。

对于 Taff 来说，未来的首要任务是降低成本，使地热能与天然气相媲美。理想情况下，他们希望地热能成为一种有吸引力的能源解决方案，即使他们的买家不一定致力于减少碳足迹。大型科技公司急于向世界展示他们并不完全依赖化石燃料来满足日益增长的能源需求，因此他们进行了前期资本投资，这使得地热公司处于一个独特的位置，可以利用巨额投资来降低未来运营成本，使其更容易获得。与此同时，Sage 或任何地热公司都不能保证能够快速扩张以满足巨大的新技术能源需求。地热初创公司与科技公司合作可能看起来很有吸引力，但值得记住的是，可再生能源最初只占这些公司整体能源消耗的一小部分。地热能否或永远会成为科技能源基础的绝大部分还有待观察。

塔夫说：“虽然不是所有地方都可以使用地热，但在可以的地方，我们希望降低成本，因为地热是人们首选的能源或电力，因为它成本低廉，而且清洁。”

水力压裂技术可以使地热能更加广泛地利用

地热目前还不是美国的主要能源生产，但有迹象表明，未来几十年这种情况可能会发生变化。美国能源部最近发布的路线图预测，到 2050 年，地热能产能可能会比现在增加 20 倍。美国国家可再生能源实验室估计，到同一日期，地热能将占美国总电力的 12%。扩张并不仅限于数据中心。另一家位于德克萨斯州的地热能领域竞争对手 Fervo 之前曾与谷歌合作在内华达州建立了一个 5 兆瓦的试点工厂，目前正在犹他州建造一个 400 兆瓦的工厂，预计将从明年开始向加州公用事业公司出售电力。Sage Geosystems 首席执行官塔夫表示，他们也受到了美国国防部的关注。

塔夫说：“我认为地热能在整体能源结构中占据更大的份额。”

康奈尔大学教授、生物分子工程专家杰斐逊·特斯特对 Meta 与 Sage 的交易表示乐观，并告诉《大众科学》杂志，他认为地热能可能是一种有吸引力的能源，因为其在理论上丰富且容易获得，而不像风能和太阳能那样依赖于天气和时间。

“人们不一定能将脚下的地面视为可用的资源，”泰斯特说。“他们可以感受到风和阳光，但却感受不到地热。”

但地热也不是灵丹妙药。运营相关成本仍然很高。尽管该行业确实从拜登政府的《通胀削减法案》中获得了可观的资金，但地热获得的联邦支持通常低于其他可再生能源。此外，还存在真正的环境问题。研究表明，用于打开地下热岩石的工艺（类似于天然气水力压裂公司所采用的工艺）可能会导致破坏或“诱发地震”。

另一个词是地震。有报道称，新的地热技术与 2017 年韩国发生的 5.5 级地震有关，该地震造成数十人受伤。当被问及潜在的地震时，比尔德表示，这些担忧似乎“有点夸大其词”，公司在远离断层线的地方进行钻探可能会避免这种情况。

比尔德说：“我认为，只要处理得当，任何类型的风险，比如地震或水力压裂问题，都是可以得到管理的。”

人工智能的能源需求正在威胁科技的气候目标

功能越来越强大的生成式 AI 模型迅速崛起，使得科技行业的能源需求变得更加难以满足。根据金融巨头高盛最近发布的预测，查询 OpenAI 的 ChatGPT 所需的电量约为普通 Google 搜索的 10 倍。这还只是文本响应。报告称，OpenAI 的 Sora 等新兴生成式 AI 图像和视频模型生成的整体数据“史无前例”。同一预测表明，用于满足 AI 驱动需求的新能源中有一半以上可能来自不可再生能源。

比尔德说：“这些都是巨大的转变，我认为现在世界还没有做好准备。”

xAI 是亿万富翁特斯拉首席执行官埃隆·马斯克创立的人工智能公司，最近引起了田纳西州活动人士的愤怒，据称该公司使用燃气轮机为其位于田纳西州孟菲斯的新数据中心供电，从而加剧了该市持续的雾霾问题。与此同时，谷歌最近发布了一份报告称，尽管谷歌承诺到 2023 年实现净零排放，但其 2023 年的总体排放量实际上比前一年增加了 13%。报告指出，这一增长是由人工智能项目的能源需求推动的。

比尔德补充道：“无论科技公司是否愿意发布有关此事的新闻稿，我们都需要石油和天然气的速度和规模。”

接受《大众科学》采访的专家们普遍认为，未来五到十年可能在决定现代地热能是否能真正成为化石燃料的可行替代品方面发挥关键作用。人工智能时代引发的对新型非化石燃料能源的突然需求意味着科技公司可能更愿意投入巨额资金来支持该行业。

与此同时，尚不清楚新工厂和理论上丰富的热岩是否能快速产生足够可靠的能源来满足当前的需求。地热能可能会发展成为一种可行的、更清洁的化石燃料替代品，但它需要一定的耐心和毅力，而科技公司尤其不擅长这一点。与此同时，石油和天然气供应商一直隐约可见，他们非常愿意启动他们的工厂来满足人工智能对能源的贪婪需求。