Thiếu hụt 70GW điện! Lưới điện Mỹ, người dân và các ông lớn AI - phải có bên nào đó "nhường bước", chi phí đầu tư khổng lồ không thể thực hiện.

Sự bùng nổ của trí tuệ nhân tạo đang va chạm dữ dội với giới hạn vật lý của hệ thống điện lưới Mỹ, dẫn đến một khoảng thiếu hụt điện cực lớn đe dọa kế hoạch mở rộng cơ sở hạ tầng của các ông lớn công nghệ toàn cầu. Sự lệch pha nghiêm trọng giữa cung và cầu đồng nghĩa với chi tiêu vốn khổng lồ mà thị trường kỳ vọng cho AI đang đối mặt với nguy cơ "không thể thực hiện", trong khi cuộc đấu giữa lưới điện, người dân và các ông lớn công nghệ đang bước vào giai đoạn nóng nhất.

Theo ước tính mới nhất của chuyên gia phân tích Stephen Byrd thuộc Morgan Stanley, các nhà phát triển trung tâm dữ liệu tại Mỹ sẽ đối mặt với khoảng thiếu hụt điện lên tới 70GW trước năm 2028. Dù tận dụng mọi giải pháp tiềm năng, bao gồm năng lượng hạt nhân, pin nguyên liệu và chuyển một phần nhu cầu sang châu Á, khoảng thiếu hụt ròng vẫn lên tới 43GW. Con số này đã tăng gấp đôi chỉ trong vòng một năm, làm nổi bật giới hạn cơ sở hạ tầng vật lý với sự phát triển của ngành AI.

Sự mất cân bằng cung cầu này đang nhanh chóng định hình lại giá cả thị trường và dòng vốn đầu tư. Một mặt, các nhà cung cấp thiết bị có thể cung ứng giải pháp “thời gian giao điện” (time to power) đang nhận được mức giá rất cao, giá các thiết bị cốt lõi như tua-bin khí đã tăng gấp đôi; mặt khác, khi chi phí điện tăng cao và tiếng nói phản đối địa phương ngày càng gay gắt, thị trường tín dụng ngày càng khó tính với khoản nợ liên quan đến AI. Nhà đầu tư ngày càng lo ngại rằng một số kế hoạch xây dựng trung tâm dữ liệu khổng lồ cuối cùng sẽ bị hoãn hoặc hủy bỏ.

Trong bối cảnh chi phí điện tăng vọt, sự phản đối của người dân Mỹ đối với việc xây dựng mới các trung tâm dữ liệu ngày càng mạnh mẽ, nhiều chính quyền bang đã bắt đầu đóng băng việc phê duyệt dự án. Thị trường đang đối mặt với một thực tế phũ phàng: hoặc các ông lớn công nghệ buộc phải cắt giảm kế hoạch năng lực sản xuất rộng lớn, hoặc phải chịu chi phí và hoãn chưa từng có khi tiếp cận nguồn điện.

Dù dữ liệu mới nhất của Cơ quan Thông tin Năng lượng Mỹ (EIA) cho thấy lưới điện Mỹ vào tháng 9 đã tăng công suất mạnh nhất trong một thập kỷ qua, điều này che giấu một cuộc khủng hoảng cấu trúc sâu sắc. Loại hình công suất mới, vị trí địa lý và thời gian hòa lưới hoàn toàn không phù hợp với nhu cầu vận hành 24/7 của các trung tâm dữ liệu. Toàn ngành đang mắc kẹt trong chuỗi dây chuyền thiết bị thiếu hụt, lao động chưa đáp ứng và những cản trở chính sách, tạo thành những nút thắt gọng kìm.

Thiếu hụt 70GW: Ràng buộc quan trọng nhất vẫn là điện năng

Khảo sát AlphaWise của Morgan Stanley đã chỉ ra rõ căn nguyên của khủng hoảng này.

Khảo sát cho thấy, "tốc độ tiếp cận điện" là nút thắt hàng đầu do các nhà vận hành trung tâm dữ liệu toàn cầu phản ánh, chiếm 27%; tại Mỹ, tỷ lệ này lên tới 45%, vượt xa bất kỳ quốc gia nào khác. "Sự sẵn có của đất đã có điện" xếp thứ hai, Mỹ cũng đứng đầu toàn cầu với 26%.

Khuôn khổ tính toán của Morgan Stanley như sau: các nhà phát triển trung tâm dữ liệu tại Mỹ cần tổng cộng 116GW điện vào năm 2028. Trung tâm dữ liệu đang xây dựng (bao gồm dự án cấp điện độc lập) đáp ứng được 25GW, điện lưới có thể tiếp cận được 21GW, do đó tạo ra khoảng thiếu hụt thô là 70GW. Cộng thêm giải pháp "cấp điện nhanh" – vị trí nhà máy điện hạt nhân phù hợp (2GW), tua-bin và động cơ đã công bố (20GW), pin nguyên liệu Bloom (5GW), nhu cầu tại Mỹ chuyển sang châu Á (5GW) – khoảng thiếu hụt ròng vẫn là 38GW, tương đương 33% tổng lưu lượng điện cần thiết.

Đội ngũ trung tâm dữ liệu tại Mỹ của Morgan Stanley diễn giải lại số liệu theo phương pháp của các công ty điện: năm 2028, nhu cầu là 180GW, nguồn cung là 137GW, thiếu hụt 43GW – gần gấp ba so với mức thiếu hụt 15GW hiện tại.

Nhu cầu tăng vọt và nguồn cung “không hiệu quả”: lệch lạc cấu trúc điện lưới

Các ngân hàng đầu tư Phố Wall đang điều chỉnh kỳ vọng về nhu cầu điện lớn chưa từng thấy.

Nhà phân tích Sunaina Ocalan của Bernstein đã nâng dự báo tốc độ tăng trưởng kép hàng năm (CAGR) nhu cầu điện của Mỹ đến năm 2030 từ 3% lên 4%.

Đơn vị này dự báo, từ năm 2025 đến 2030, Mỹ sẽ tăng thêm khoảng 1000 TWh nhu cầu điện, trong đó hơn một nửa do các trung tâm dữ liệu đóng góp.

Mô hình của Goldman Sachs cũng cho thấy đến năm 2030, nhu cầu điện của các trung tâm dữ liệu Mỹ sẽ tăng từ 39GW năm 2025 lên 108GW.

Tuy nhiên, lệch lạc cấu trúc ở nguồn cung khiến sự tăng trưởng nhu cầu này cực kỳ bất ổn. Dữ liệu của Goldman Sachs cho thấy, tháng 9 hệ thống điện Mỹ tăng ròng 5,6GW công suất phát điện, nhưng chủ yếu từ năng lượng mặt trời (3,0GW) và pin lưu trữ (1,6GW). Với những trung tâm dữ liệu cần vận hành 24/7, hệ số công suất của năng lượng mặt trời chỉ khoảng 25%, không thể cung cấp điện nền ổn định.

Công suất phát điện khí thiên nhiên – đáp ứng nhu cầu này – lại đang xây dựng cực kỳ chậm. Tháng 9, nhà máy điện khí đốt tổ hợp – trụ cột nguồn điện cơ sở – không tăng thêm công suất nào. Goldman Sachs chỉ ra, các dự án phát điện khí tập trung sẽ chỉ giao hàng từ 2028–2030, và lỡ mất thời điểm đỉnh thiếu hụt mà Morgan Stanley dự báo. Sự lệch thời gian này khiến lưới điện trong vài năm tới hoàn toàn không thể cung cấp đủ điện thích hợp để hỗ trợ sự mở rộng của AI.

Còng số kép: chuỗi cung ứng và lao động

Ngay cả khi vốn dồi dào, chuỗi cung ứng thực tế và sự thiếu hụt lao động cũng là rào cản khó vượt qua.

Ở phía thiết bị, Morgan Stanley cho biết, đơn hàng tua-bin khí của GE Vernova đã kéo dài tới năm 2029, giá thiết bị tăng từ 1000 USD/kW đầu những năm 2020 lên tới 3000 USD/kW. Máy biến áp điện lớn phải đợi 3–4 năm mới giao hàng, thiết bị chuyển mạch cũng cần 1–2 năm. Chi phí thiết bị tăng toàn diện khiến chi phí xây dựng trung tâm dữ liệu tăng vọt, ước tính cuối thập niên này chi phí xây dựng mỗi GW sẽ tăng từ 30 tỷ USD (2022/23) lên 50–60 tỷ USD.

Nhân lực còn nan giải hơn thiết bị. Goldman Sachs ước tính, đến năm 2030 ngành điện Mỹ sẽ cần hơn 500.000 lao động mới. Dù giả định đào tạo học nghề một cách lạc quan, lĩnh vực truyền tải và phân phối điện vẫn thiếu 78.000 lao động đến năm 2030.

Nhà phân tích Chad Dillard của Bernstein xây dựng mô hình dựa trên năng lực xây dựng thực tế của thợ điện, thợ ống nước và kỹ thuật viên HVAC, cho thấy sự thiếu hụt lao động có thể trở thành ràng buộc lớn nhất, giới hạn trần triển khai công suất IT năm 2030 ở mức 142GW – thấp hơn nhiều so với kỳ vọng lạc quan của thị trường.

Tự cứu của các ông lớn và xu hướng phát điện “đằng sau đồng hồ điện”

Đối diện với hệ thống điện lưới chậm trễ, các ông lớn công nghệ đang áp dụng biện pháp tự cứu, tránh hệ thống lưới truyền thống. Goldman Sachs dự kiến, đến năm 2030, cấp điện độc lập (Behind-the-Meter, BTM, tức không qua lưới điện công cộng mà cấp trực tiếp cho người dùng) sẽ cung cấp điện cho 25% trung tâm dữ liệu. Morgan Stanley còn dự báo mạnh mẽ hơn, rằng nhu cầu BTM ở Mỹ sẽ đạt 47GW năm 2030.

Kịch bản cơ sở của Morgan Stanley dự đoán sẽ có thêm khoảng 20GW tua-bin khí BTM và động cơ trước năm 2028 (từ 6–38GW), cộng thêm 6GW công suất đang xây dựng và 6GW pin nguyên liệu Bloom. Đội ngũ trung tâm dữ liệu Mỹ của Morgan Stanley theo dõi số đơn hàng sản xuất từ năm 2026–2028 lên tới 25–30GW, dự kiến các nhà phát triển từ năm 2028 mỗi năm bổ sung hơn 15GW công suất BTM. Tuy nhiên, ngay cả phương án "cấp điện nhanh" lạc quan nhất vẫn còn lại khoảng thiếu hụt ròng 17GW (kịch bản cơ sở là 38GW).

Năng lượng hạt nhân trở thành lựa chọn được săn đón. Google, Amazon và các ông lớn khác gần đây liên tục ký hợp đồng với các nhà vận hành điện hạt nhân như Constellation, cố gắng lấy điện qua việc tái khởi động các lò phản ứng hiện tại hoặc nâng công suất hiện hữu. Tuy nhiên, điều này vẫn chưa đủ đáp ứng kịp thời. Morgan Stanley cho biết, xây dựng mới nhà máy điện hạt nhân cỡ lớn mất tới 15 năm, còn lò phản ứng mô-đun nhỏ (SMR) phải đến giữa thập niên 2030 mới thương mại hóa, hoàn toàn không thể lấp đầy khoảng thiếu hụt năm 2028.

Trong quá trình này, các ông lớn công nghệ gần như không nhạy cảm với giá điện. Phân tích của Morgan Stanley cho thấy, dù giá điện tăng 17% (từ 120 USD/MWh lên 140 USD/MWh), suất sinh lợi trên vốn chủ sở hữu (ROE) của một trung tâm dữ liệu AI 100MW chỉ giảm khoảng 60 điểm cơ bản, vẫn mạnh trên 30%. Sự không nhạy cảm này đang dồn áp lực lên người nộp thuế thông thường và hệ thống điện lưới.

Phản ứng của người dân và lực cản chính sách: Ai sẽ trả giá?

Các ông lớn công nghệ chấp nhận trả giá điện cao, nhưng người dân bình thường và cử tri không muốn chịu khoản chi phí này. Morgan Stanley ước tính năm nay giá điện toàn cầu tăng khoảng 20%. Trong bốn lần đấu giá năng lực gần nhất của PJM (nhà vận hành lưới điện khu vực lớn nhất nước Mỹ), trung tâm dữ liệu chiếm tới 46% chi phí.

Giá điện tăng vọt đã kích hoạt phản ứng chính trị mạnh mẽ. Khảo sát của Gallup mới đây cho thấy 70% người Mỹ phản đối xây dựng trung tâm dữ liệu tại cộng đồng địa phương, và sự phản đối này vượt qua ranh giới đảng phái. Chính quyền các bang đã bắt đầu hành động: Texas tháng 9 ra lệnh dừng xây trung tâm dữ liệu mới và tiến hành kiểm toán toàn bộ dự án trong quy trình liên kết của ERCOT (lưới điện Texas); bang Pennsylvania hủy kênh phê duyệt nhanh; bang New York dừng cấp phép môi trường cho trung tâm dữ liệu trên 50MW.

Rào cản chính sách khiến chi tiêu vốn đầu tư bị đình trệ. Dữ liệu từ Morgan Stanley cho thấy, năm 2023 có khoảng 156 tỷ USD dự án trung tâm dữ liệu bị hủy hoặc hoãn, quý I/2024 con số này đạt 130 tỷ USD. Khi khối lượng nợ liên quan đến AI năm nay lên tới 471 tỷ USD, thị trường tín dụng ngày càng thận trọng.

Nếu điện vật lý không được đảm bảo, kế hoạch chi tiêu vốn khổng lồ có nguy cơ buộc phải hoãn lại. Trong bối cảnh đến năm 2030 trung tâm dữ liệu dự kiến tiêu thụ một phần bảy lượng điện của Mỹ, giữa lưới điện, người dân và các ông lớn AI, nhất định sẽ có bên phải nhường bước.