Sự gia tăng tiêu thụ điện của các trung tâm dữ liệu, do khối lượng công việc trí tuệ nhân tạo (AI) ngày càng lớn, đang trở thành một mối lo ngại đáng kể. Ước tính cho thấy nhu cầu năng lượng của các trung tâm dữ liệu toàn cầu có thể tăng gấp đôi chỉ trong vài năm tới, riêng AI tiêu thụ khoảng 40 GW vào năm 2026. Mất điện, thậm chí là tạm thời, có thể gây ra hậu quả nghiêm trọng cho các trung tâm dữ liệu, đòi hỏi thời gian hoạt động gần như hoàn hảo. Để đạt được điều này, các trung tâm dữ liệu phải dựa vào các hệ thống dự phòng rộng lớn, bao gồm máy phát điện lớn và hệ thống lưu trữ năng lượng bằng pin (BESS).

Tại các cơ sở như trung tâm dữ liệu Stream ở Chicago, hàng loạt máy phát điện Cummins cung cấp 32 megawatt công suất dự phòng, đảm bảo hoạt động không bị gián đoạn. Những máy phát điện này, thường sử dụng nhiên liệu diesel hoặc khí tự nhiên, không hoạt động ngay lập tức khi mất điện. Chúng cần từ vài giây đến vài phút để bắt đầu, đồng bộ và ổn định. Trong khoảng thời gian quan trọng này, BESS đảm bảo trung tâm dữ liệu vẫn hoạt động, cung cấp sự chuyển đổi liền mạch giữa nguồn điện tiện ích và máy phát điện dự phòng. Sự kết hợp giữa máy phát điện và pin tạo thành hệ thống cung cấp điện liên tục (UPS) thực sự, giúp các trung tâm dữ liệu hoạt động trơn tru.

Các thành phần của hệ thống bao gồm máy phát điện khẩn cấp, công tắc chuyển đổi tự động, thiết bị chuyển mạch và BESS. Nguồn điện lưới được chuyển qua công tắc chuyển đổi tự động vào thiết bị chuyển mạch, chia thành nguồn cung cấp quan trọng và không quan trọng. Trong trường hợp mất điện, UPS ngay lập tức cung cấp năng lượng cho các hệ thống quan trọng như trung tâm dữ liệu và an ninh. Nếu mất điện kéo dài hơn vài giây, máy phát điện dự phòng sẽ tiếp quản, đảm bảo không có sự gián đoạn. Khi nguồn điện bình thường được khôi phục, hệ thống sẽ tự động chuyển lại sang điện lưới.

Việc lắp đặt và quản lý các máy phát điện khổng lồ này không phải là nhiệm vụ đơn giản. Một máy phát điện công suất megawatt nặng khoảng 5000 kg và có giá lên tới 2 triệu đô la, chưa bao gồm chi phí lắp đặt. Hệ thống máy phát điện dự phòng yêu cầu kiểm tra định kỳ và bảo trì thường xuyên. Các công ty như Cummins, Caterpillar, ABB và Siemens cung cấp các đơn vị cấp công nghiệp này, được lắp ráp và thử nghiệm sẵn từ trước khi được giao đến trung tâm dữ liệu.

Dù nhiều trung tâm dữ liệu đặt mục tiêu thân thiện hơn với môi trường, sự phụ thuộc của họ vào các máy phát điện dự phòng chạy bằng nhiên liệu hóa thạch truyền thống khiến mục tiêu này trở nên phức tạp. Nhu cầu năng lượng khổng lồ của các cơ sở này khiến việc chỉ dựa vào năng lượng tái tạo trở nên khó khăn. Do đó, mặc dù có những mong muốn về hoạt động xanh hơn, việc sử dụng máy phát điện diesel và khí tự nhiên lại cản trở những nỗ lực bền vững. Những thách thức trong việc phát điện cho các trung tâm dữ liệu cho thấy thực tế rằng thường không có giải pháp dễ dàng hoặc hoàn toàn xanh khi cần đảm bảo năng lượng ổn định cho các hệ thống yêu cầu cao.