热切希望创造最新、最强大的生成式人工智能模型的科技公司面临着一个令人不安的困境。像ChatGPT和谷歌 Gemini这样数据饥渴的模型依赖于数据中心的海量数字资料，而这些数据中心需要大量的能源进行处理和持续冷却。据估计，到本十年末，这种不断增长的能源需求可能占美国总用电量的 9%。而目前这一比例约为 4%，专家们将这一急剧增长部分归因于大型科技公司正在进行的生成式人工智能军备竞赛。风能和太阳能等可再生能源无法单独满足需求。相反，新增能源的大部分可能来自化石燃料，这可能会破坏其中许多公司雄心勃勃的“净零”和碳中和承诺。
科技公司正争相寻找更多的可再生能源，以确保这些气候目标触手可及。一些公司甚至寄希望于一种新的、更先进的地热发电形式，将其视为潜在的救星。上周，Facebook的所有者 Meta 宣布与总部位于德克萨斯的 istartup Sage Geosystems 达成一项新协议，开发新的发电站，可能在十年底为 Meta 提供 1.5 亿兆瓦的无碳基荷电力，据说这足以满足 7 万户家庭的用电需求。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支持，以帮助满足其巨大的能源需求。它还将标志着现代地热发电进入一个关键的转折点，而这项技术的发展借鉴了，也许颇具讽刺意味的是，油气行业的工艺和专业知识。
“我认为世界尚未准备好应对即将到来的人工智能需求，”致力于推广地热发电的非营利组织 Project InnerSpace 的执行董事 Jamie Beard 告诉《大众科学》。
Beard 表示，科技行业和地热能初创公司正处于“汇合点”。经过多年的开发和测试，现代地热发电已准备好为大型企业提供服务。而急需新的清洁能源的科技行业也已准备好进行投资。Beard 和地热领域的其他人都对 Sage 等新公司能够满足新的能源需求感到乐观，尽管专家们表示，这个仍在发展中的行业是否能足够快地扩大规模并降低价格，以在快速变化的人工智能环境中发挥作用，目前尚不清楚。
现代地热能：“不仅仅是冰岛”
从本质上讲，地热发电并非新事物。传统上，将地壳下方储存的自然热量转化为电力的做法仅限于火山、间歇泉和温泉——这些地方的热量靠近地表。这种方法可用于供暖和储能，但特别受限，并且占美国总发电量的不到 0.5%。Sage Geosystems 等所谓的“下一代地热能”初创公司正在寻求大幅扩大这些地理限制。
这些公司不再局限于火山活动地区，而是 survey 全国各地勘探地下储量更丰富的炽热岩石。借鉴天然气开采方法，地热公司在滚烫的岩石中制造许多裂缝，并注入被加热到接近 300 华氏度的水。Sage 的首席执行官 Cindy Taff 告诉《大众科学》，他们使用水、一种重质粉状岩石和一种聚合物的混合物钻入岩石。然后去除水力压裂液。
这些加热的储层可用于在涡轮机中发电，据报道，与同等规模的化石燃料发电厂相比，其产生的二氧化碳排放量减少了 99%。关于 Sage 为 Meta 数据中心供电的新工厂的细节仍然很少。Taff 表示，他们仍在与地质学家和 Meta 合作确定确切位置，但指出该地点将在“落基山脉以东”。Taff 预计该设施可能需要约 100 英亩的土地，并配备约 40-50 名工作人员进行运营。Meta 的一名发言人证实，其与 Sage 的合作旨在提供高达 1.5 亿兆瓦的电力。当被问及对人工智能的投资如何改变其整体能源需求时，该公司未予置评。
“随着我们基础设施的增长，我们需要多元化的能源组合，特别是像地热能这样全天稳定运行的能源，”Meta 发言人表示。“我们很高兴能与 Sage 在这项充满前景的技术上合作。”
Sage 生产的地热能不会直接输送到 Meta 的服务器。相反，该发言人表示，这些能源将输送到公司数据中心所连接的电网。总的来说，Meta 和其他科技公司运营的数据中心仍然部分依赖化石燃料产生的电力。Meta 试图通过购买可再生能源来抵消其总年用电量来抵消这些碳排放。这种抵消过程，通常涉及公司购买可再生能源证书（REC），并非完美。研究表明，很难确定从电网中提取的能源的确切来源，这可能导致抵消不准确。尽管如此，这种多步抵消过程是 Meta 等大型企业如何在可持续性报告中声称自己正在减少化石燃料使用的。地热能将是 Meta 可再生能源抵消组合中的又一笔，随着其电力需求激增，它们需要增加这方面的投入。
对 Taff 而言，未来的首要任务是将成本降至使地热能与天然气具有竞争力的水平。理想情况下，即使买家不一定致力于减少碳足迹，他们也希望它成为一种有吸引力的能源解决方案。大型科技公司渴望展示自己并非仅依靠化石燃料来满足不断增长的能源需求，而它们早期的大量前期资本投资使地热能公司处于一个独特的位置，可以利用这些丰厚的投资来使未来的运营更便宜、更易于获取。与此同时，Sage 或任何地热能公司是否能迅速扩大规模以满足科技行业巨大的新增能源需求，尚不确定。与科技公司合作的地热能初创公司可能看起来很有吸引力，但值得记住的是，可再生能源最初只会占这些公司总能源消耗的一小部分。地热能能否，或者是否会，成为科技行业能源基础的大部分，仍有待观察。
“你不能随处进行[地热能发电]，但在我们可以进行的地方，我们希望将其成本降低，使其成为一种首选的能源或电力，因为它具有成本效益且清洁，”Taff 说。
水力压裂技术可能使地热能更普及
地热能目前在美国并非主要的能源生产方式，但有迹象表明这种情况在未来几十年可能会改变。美国能源部最近发布的一份路线图预测，到 2050 年，地热能容量可能会增加到目前的 20 倍。国家可再生能源实验室估计到那时，地热能可能占美国总发电量的 12%。扩张的范围也不仅限于数据中心。Fervo，另一家总部位于德克萨斯的 istartup，此前曾与谷歌合作在内华达州建造了一个 5 兆瓦的试点工厂，目前正在犹他州建设一个 400 兆瓦的工厂，预计将于明年开始向加州公用事业公司销售电力。Sage Geosystems 的首席执行官 Taff 表示，他们还收到了美国国防部的兴趣。
“我认为地热能将成为[整体能源]蛋糕中更大的一块，”Taff 说。
康奈尔大学教授、生物分子工程专家 Jefferson Tester 对 Meta 与 Sage 的交易表示乐观，并告诉《大众科学》，他认为地热能将是一种有吸引力的能源，因为它理论上储量丰富且可用，不像风能和太阳能那样依赖天气和一天中的时间。
“人们不一定会把他们脚下的土地看作是一种可用的资源，”Tester 说。“他们能感受到风和阳光，但他们感受不到地热能。”
但地热能也并非万能药。运营成本仍然很高。尽管该行业获得了拜登政府《通胀削减法案》的大量资金支持，但地热能获得的联邦支持通常少于其他可再生能源。还存在真正的环境问题。研究表明，用于炸开地下炽热岩石的工艺，与天然气水力压裂公司所采用的工艺类似，可能导致“诱发地震”。
换句话说，就是地震。有报道将新的地热技术与 2017 年韩国发生的 5.5 级地震联系起来，这场地震造成数十人受伤。当被问及潜在的地震问题时，Beard 表示这些担忧似乎“有点被夸大了”，并且可以通过远离断层线钻探来避免。
“我认为，任何类型的风险，如诱发地震或对水力压裂的担忧，都可以得到妥善管理，”Beard 说。
人工智能的能源需求威胁着科技公司的气候目标
越来越强大的人工智能模型的快速崛起，使得科技行业对能源的需求更加旺盛。根据金融巨头高盛最新发布的预测，据高盛的数据，查询 OpenAI 的 ChatGPT 所需的电力约为典型谷歌搜索的 10 倍。而这还仅仅是文本回复。报告称，新兴的生成式人工智能图像和视频模型（如 OpenAI 的 Sora）所生成数据的总体规模“史无前例”。同一份预测表明，为满足人工智能驱动的需求而消耗的新能源中，超过一半可能来自非可再生能源。
“这些是巨大的转变，我认为世界目前尚未为此做好准备，”Beard 说。
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 xAI，最近因涉嫌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，并随后加剧了该市持续存在的雾霾问题，而引起了田纳西州活动人士的愤怒。与此同时，谷歌最近发布了一份报告称，尽管其承诺在 2023 年实现净零排放，但与前一年相比，其 2023 年的总排放量实际上增长了 13%。报告指出，人工智能项目的能源需求是推动这一增长的主要因素。
“无论科技公司是否想对此发布新闻稿，我们都需要石油和天然气的速度和规模，”Beard 补充道。
接受《大众科学》采访的专家们普遍认为，未来五到十年将是决定现代地热能能否真正成为化石燃料可行替代品的重要时期。人工智能浪潮引发的对新型非化石燃料能源的突然需求，意味着科技公司尤其可能更愿意打开腰包，支持该行业。
与此同时，尚不清楚新的发电站和丰富的地热资源能否足够快地产生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、可大规模替代化石燃料的能源，但这需要科技公司尤其不擅长的耐心和毅力。与此同时，石油和天然气供应商则始终潜在地存在，并乐于启动其工厂以满足人工智能对能源的巨大需求。
