Литий не тянет аппетиты ИИ: Google и Meta вкладываются в сточасовое хранение энергии

Дата-центры для ИИ требуют круглосуточного питания, а литиевые накопители разряжаются примерно за четыре часа. Технологические гиганты строят собственные системы длительного хранения на углекислотных, железо-воздушных и углеродно-кислородных технологиях.

Говорят, что предел вычислительной мощности — это электричество. Взрывной рост вычислений для ИИ создал огромный дефицит энергии, и технологические гиганты от покупки электроэнергии переходят к строительству собственных накопителей. Google и Meta делают ставку на два разных нелитиевых направления длительного хранения, и суть в одном: устранить несовпадение между прерывистой выработкой ветра и солнца и круглосуточной нагрузкой дата-центров.

Дата-центры для ИИ стали крупнейшим в мире «пожирателем» электроэнергии. По оценке Goldman Sachs, четыре крупнейших американских оператора облаков — Meta, Microsoft, Amazon и Alphabet — в 2026 году в сумме превысят по капитальным затратам 725 млрд долларов, что на 77% больше год к году, а спрос на электроэнергию в области ИИ подскочит на 160%. Google уже публично ограничила Meta доступ к вычислительным квотам Gemini, и главная причина в том, что производство вычислительных мощностей не поспевает за резко растущим спросом: энергетическое узкое место стало ключевым противоречием отрасли.

Гиганты начинают строить собственные накопители

Нынешние кластеры обучения и вывода для ИИ требуют круглосуточной нагрузки: кластеры ускорителей работают 7 дней в неделю и 24 часа в сутки, а сама нагрузка растёт взрывными темпами год от года. Одновременно взлетает потребление отдельных ускорителей: от 400 Вт у NVIDIA A100 SXM к 700 Вт у H100 SXM, затем к 1000 Вт у B200 и 1400 Вт у B300 — мощность ИИ-чипов растёт от поколения к поколению. У традиционных дата-центров мощность на стойку составляет примерно 6–15 кВт, а в центрах ИИ-вычислений с жидкостным охлаждением она уже доходит до 100–240 кВт.

По рыночным данным, в 2026 году мировой спрос дата-центров на мощность достиг 161 ГВт, прибавив 31% год к году. По прогнозу BloombergNEF, суммарная нагрузка дата-центров США вырастет с 47 ГВт в 2025 году до 194 ГВт к 2035-му.

В исследовании американской энергосистемы PJM говорится, что если нагрузка дата-центров продолжит расти нынешними темпами, то к 2030 году в худшем случае возможны перебои с электроснабжением общей продолжительностью более 13 дней в год.

С другой стороны, под давлением мировых целей по углеродной нейтральности крупные компании обещают перейти на безуглеродную энергию в режиме 24/7, но одними договорами на покупку ветровой и солнечной энергии дефицит ночью или в безветренную погоду не закрыть.

Типичное время разряда традиционного литиевого аккумулятора — около 4 часов, тогда как дата-центрам для ИИ нужно устойчивое питание на сутки и на недели вперёд. Отсюда и спрос на хранение длительностью от 6 часов и вплоть до 100 часов — на системы длительного хранения энергии (Long Duration Energy Storage, LDES).

Так, Google вместе с итальянской Energy Dome разворачивает в американском штате Аризона углекислотный накопитель на 19 МВт с временем разряда 10 часов; часть финансирования покрывается соглашением о разделении затрат с Salt River Project.

В феврале этого года Google объявила о строительстве нового дата-центра в Миннесоте: к нему добавляются 1400 МВт ветровой генерации, 200 МВт солнечной и железо-воздушный накопитель на 300 МВт и 30 ГВт·ч, который обеспечивает 100 часов непрерывного питания. Ввод ожидается в 2028–2029 годах.

В апреле этого года Google сообщила о сотрудничестве с Noon Energy и забронировала накопительные мощности объёмом до 1 ГВт и 100 ГВт·ч. Там применяются обратимые твердооксидные топливные элементы и накопительная среда на основе углерода, что даёт хранение длительностью свыше 100 часов; завершение намечено на 2028 год.

С начала 2025 года по сентябрь 2026-го в США объявлены, одобрены или профинансированы проекты длительного хранения не менее чем на 150 ГВт·ч — более чем впятеро больше суммарной запланированной мощности по стране на конец 2024 года.

Рынок длительного хранения формирует новую экосистему, дополняющую литиевые аккумуляторы. По прогнозу Goldman Sachs, к 2030 году мировой спрос дата-центров на электроэнергию вырастет на 220% по сравнению с 2023 годом и достигнет 1316 ТВт·ч, а это породит рынок систем длительного хранения и энергетического оборудования на триллионы.

Технологические маршруты множатся

Любопытно, что крупные компании строят накопители по разным технологиям — направление развивается многообразно. Например, углекислотный накопитель Energy Dome по сути представляет собой «карнотовскую батарею» на замкнутом термодинамическом цикле углекислого газа.

При заряде избыточная электроэнергия приводит в действие компрессор, углекислый газ сжимается и сжижается, после чего хранится под высоким давлением в жидком виде в резервуарах при обычной температуре. При разряде жидкий углекислый газ через испаритель и нагреватель снова переводится в газообразное состояние и поступает в расширительную турбину (похожую на газовую, но в замкнутом цикле), которая вырабатывает электроэнергию; газ возвращается в цикл. Вся система использует надувные газгольдеры для углекислого газа, собрана из освоенных промышленностью узлов и не требует редкоземельных элементов или литиевого сырья. Один комплект обеспечивает устойчивую управляемую выдачу мощности в течение 8–24 часов.

Углеродоразделительный накопитель Noon Energy построен на обратимых твердооксидных элементах, и по механике он ближе к химическому топливному элементу. При заряде энергия возобновляемых источников питает твердооксидный элемент, который электролизом расщепляет углекислый газ на твёрдый углерод и кислород: углерод накапливается в «зарядном» резервуаре, кислород выпускается или хранится. При разряде твёрдый углерод и кислород снова вступают в реакцию в режиме топливного элемента, вырабатывая электроэнергию и образуя углекислый газ, который собирается в «разрядный» резервуар до следующего цикла.

Три основных узла такой системы — обратимая твердооксидная ячейка, зарядный и разрядный резервуары. Плотность энергии в этом углеродно-кислородном цикле втрое выше, чем у литиевых аккумуляторов, стоимость системы может опускаться ниже 20 долларов за киловатт-час, а критичные металлы почти не используются.

Разумеется, первый коммерческий проект Energy Dome ещё строится, а технология Noon Energy до сих пор подтверждена только в лаборатории и на демонстрационных установках: путь от демонстрации сточасовой системы до развёртывания гигаваттного масштаба упирается в инженерные задачи.

Важнее другое: по мере развития длительное хранение перестаёт быть просто источником бесперебойного питания на случай отключения и становится основным инструментом переноса энергии во времени — накапливать при низкой цене, отдавать на пике или в безветренную и бессолнечную погоду, зарабатывая на разнице. Большие модели ИИ при этом помогают оптимизировать стратегию заряда и разряда, предсказывать погоду и нагрузку сети, выжимая из системы максимум экономической отдачи.

Для технологических гигантов собственные системы длительного хранения — способ избавиться от зависимости от сети и ископаемого топлива и получить дешёвое и надёжное хранение энергии. А это значит получить и контроль над ценой вычислений для ИИ, выстроив вертикально интегрированный барьер «вычисления — электроэнергия — хранение».

Ожидания рынка тоже растут. По отчёту LDES Council, потенциал мировых установок длительного хранения к 2040 году может расшириться до 8 ТВт, что позволит накапливать 10% мирового потребления электроэнергии. По расчётам McKinsey, такие системы способны ежегодно экономить около 35 млрд долларов при построении полностью безуглеродной энергосистемы.

Основатель компании Хайчэнь Чунэн (海辰储能) У Цзуюй (吴祖钰) полагает, что к 2030 году мировой рынок цепочки накопителей энергии достигнет порядка 10 трлн юаней, а новые типы накопителей вырастут в самостоятельное большое направление. Доцент Сямэньского университета У Вэй (吴微) считает, что длительное хранение получит все предпосылки для полноценной коммерциализации примерно к 2030 году: прорыв по всей цепочке «материалы — технология — система» резко снизит стоимость киловатт-часа.

Кроме того, Китай сохраняет безусловное преимущество во всей цепочке литиевых накопителей, но подъём нелитиевых маршрутов открывает новое поле конкуренции. Крупные заказы технологических гигантов дают стартапам в области длительного хранения самое важное — сценарий для проверки в больших масштабах и финансовую подпитку. Это ломает единоличное господство литиевых аккумуляторов на рынке хранения и показывает, что в диапазоне от 8 до 100 часов и более углекислотные, железо-воздушные и углеродно-кислородные технологии обладают высокой коммерческой ценностью.

А если технологии хранения, не зависящие от лития и кобальта, выйдут на масштаб, это ослабит доминирование Китая в литиевой цепочке поставок и одновременно снизит зависимость американских энергосетей и дата-центров от импорта критичных минералов. Так что спор идёт не только о технологиях, но и о геополитике цепочек поставок в хранении энергии.

Итог

Технологические гиганты начинают строить собственные системы длительного хранения и переходят от нынешних 4 и 8 часов к 100 часам и более. Это означает, что длительное хранение из вспомогательного элемента возобновляемой энергетики превращается в основу инфраструктуры ИИ. В ближайшие 5–10 лет тот, кто овладеет дешёвой и надёжной технологией длительного хранения, займёт господствующую высоту в мировой гонке за вычислительные мощности для ИИ.