Yksi sähkölinja kaatui, ja valot välkkyivät Chicagossa

Washingtonin liepeillä kaatui sähkölinja. Yleensä se on paikallinen harmi: korjausryhmä lähtee liikkeelle ja muutama kortteli on hetken pimeänä. Tällä kertaa seuraukset näkyivät tuhannen kilometrin päässä Chicagossa, jossa valot välkähtivät miljoonissa kodeissa.

Syy löytyy Pohjois-Virginiasta, maailman tiheimmästä datakeskuskeskittymästä. Kun linja petti, verkon jännite notkahti hetkeksi. Datakeskus ei jää odottamaan, palaako jännite normaaliksi. Se kytkeytyy irti verkosta ja siirtyy akkujen ja dieselgeneraattoreiden varaan, koska palvelinsalille puoli sekuntia huonolaatuista sähköä on pahempi kuin tunti omaa varavoimaa.

Suojaus toimi täsmälleen niin kuin se oli suunniteltu. Ongelma oli, että se toimi kaikkialla yhtä aikaa. Noin 30 sekunnissa PJM-verkosta katosi yli 3,1 gigawattia kulutusta.

Verkko ei siedä äkillistä kevenemistä

Sähköverkko on jatkuvaa tasapainoilua. Tuotannon ja kulutuksen pitää vastata toisiaan sekunnin murto-osan tarkkuudella, tai taajuus ja jännite lähtevät ajelehtimaan. Yleensä pelätään päinvastaista tilannetta: voimalaitos putoaa verkosta ja sähköä on liian vähän.

Nyt kävi toisin päin. Kulutus katosi, mutta voimalaitokset jatkoivat tuotantoa, eikä ylimääräiselle teholle ollut ottajaa. Jännite nousi Pohjois-Virginiasta Chicagoon ulottuvalla alueella. Pahimmillaan PJM:n verkossa oli 3,49 gigawattia ylimääräistä sähköä, ja tasapainon palauttamiseen meni 11 minuuttia.

Suomalaisittain luku on iso. Olkiluoto 3:n nettoteho on noin 1 600 megawattia, joten kadonnut kuorma vastasi kahta täydellä teholla käyvää OL3:a. Suomen koko sähkönkulutus on kovimmilla pakkasilla noin 14 gigawattia. Sama pudotus tarkoittaisi täällä yli viidenneksen katoamista talvihuipusta puolessa minuutissa.

Kahdessa vuodessa pudotus kaksinkertaistui

Vastaava tapahtui jo vuonna 2024, kun 60 datakeskusta irtautui yhtä aikaa ja verkosta katosi 1,5 gigawattia. Kahdessa vuodessa luku on tuplaantunut. Datakeskukset vastaavat nyt noin kuutta prosenttia PJM:n kulutuksesta, ja vuoteen 2040 mennessä osuuden arvioidaan nousevan 24 prosenttiin.

Datakeskuksia ei ole rakennettu verkon ehdoilla. Palvelutasolupaukset on mitoitettu sadasosaprosentin tarkkuudella, ja irtautuminen verkosta on halvin tapa varmistaa, ettei yksikään palvelin kaadu. Kun tällaisia laitoksia oli kymmeniä, tapa oli verkolle merkityksetön. Kun niitä on satoja vierekkäin, siitä tuli verkolle oma häiriölähteensä.

Korjausehdotukset kulkevat kahta reittiä. Sääntelypuolella Texasin verkkoyhtiö ERCOT vaatii jo, että suuret kuormat pysyvät verkossa häiriön yli sen sijaan että ne irtautuisivat automaattisesti. Kanadalaisen IESO:n markkinamallien asiantuntija Ali Zain Banatwala sanoo TechCrunchille, että vierekkäisten laitosten pitäisi irrota ja palata verkkoon porrastetusti, ei kaikki kerralla.

Tekninen reitti on akusto. Yhdysvaltalainen ON.Energy rakentaa datakeskuskampuksille akkujärjestelmiä, jotka vaimentavat verkon heilahtelut millisekunneissa: akku latautuu, kun tehoa on liikaa, ja purkautuu, kun sitä on liian vähän. Yhtiö kertoo asentavansa kolmen gigawatin verran kapasiteettia neljälle kampukselle. Verkon kannalta laitos näyttää silloin tasaiselta kuormalta eikä kytkimeltä, joka aukeaa varoittamatta.

Suomessa kysymys tulee eri järjestyksessä

Suomeen datakeskuksia houkutellaan puhtaalla sähköllä, viileällä ilmastolla ja vakaalla verkolla. Toistaiseksi keskustelu on pyörinyt siinä, riittääkö sähkö ja millä hinnalla. Virginian tapaus siirtää huomion toiseen kysymykseen: mitä tapahtuu, kun yksittäinen liittymä on satojen megawattien kokoinen ja se voi kadota verkosta sekunneissa.

Suomen etu on toistaiseksi hajautus. Konesaleja ja niiden hankkeita on Haminassa, Kajaanissa ja pääkaupunkiseudun ympäristössä eri puolilla verkkoa, eikä Pohjois-Virginian kaltaista keskittymää ole syntynyt. Sama logiikka pätee silti pienemmässä mittakaavassa: mitä isompia yksittäiset liittymät ovat, sitä tarkemmin kantaverkkoyhtiö Fingridin on tiedettävä, miten ne käyttäytyvät häiriössä.

AI Suomi on kertonut aiemmin, miten Yhdysvalloissa konesalille tarjotaan tontti ja voimala samassa paketissa, kun Suomessa vastaan tulee moninkertainen vero. Sama sähkökysymys koskee myös Kajaaniin nousevaa kvanttitietokonetta, joka nojaa samaan konesali-infrastruktuuriin kuin tekoälylaskenta.

Tavallisen sähkönkäyttäjän kannalta kyse on kahdesta asiasta. Verkon vahvistaminen maksaa, ja lasku päätyy siirtomaksuihin, joita maksavat kaikki. Ja jos suuret kuormat kytkeytyvät irti hallitsemattomasti, jännitevaihtelu ei jää datakeskuksen aidan sisäpuolelle vaan näkyy naapurustossa, kuten Virginiassa näkyi.

Tekoälyn sähkönkulutuksesta puhutaan yleensä terawattitunteina eli vuositason lukuina. Virginian 30 sekuntia osoitti, että verkon kannalta ratkaisevaa ei ole se, kuinka paljon datakeskukset kuluttavat, vaan kuinka nopeasti ne muuttavat mieltään.