انتظار می‌رود تقاضای انرژی مرکز داده طی پنج سال آینده افزایش یابد و مصرف ایالات متحده احتمالاً از ۱۷ گیگاوات در سال ۲۰۲۲ به ۳۵ گیگاوات در سال ۲۰۳۰ افزایش یابد. مراکز داده مخصوص هوش مصنوعی، محرک اصلی این رشد خواهند بود، زیرا هر کدام به بیش از ۸۰ مگاوات ظرفیت انرژی نیاز دارند، در مقایسه با ۳۲ مگاوات مورد نیاز برای مراکز خارج از قفسه.
با این حال، از آنجایی که اکثر اپراتورهای اصلی اهداف بلندپروازانه انتشار خالص صفر را برای عملیات خود تعیین کرده‌اند، تعادل بین تامین انرژی بیشتر و در عین حال تضمین کاهش انتشار به یک نگرانی بزرگ تبدیل شده است. در نتیجه، اپراتورهای مراکز داده به طور فزاینده‌ای در حال بررسی امکان منابع جدید انرژی هستند و انرژی هسته‌ای به عنوان یکی از راه‌حل‌های ممکن در حال ظهور است.
علیرغم پتانسیل عظیم آن، سوالاتی در مورد فناوری SMR باقی می‌ماند!چرا انرژی هسته ای؟ شرکت‌های مرکز داده در سال‌های اخیر به طور مداوم روی انرژی کم کربن سرمایه‌گذاری کرده‌اند. خدمات وب آمازون (AWS) تا سال ۲۰۲۰ بزرگترین خریدار شرکتی انرژی‌های تجدیدپذیر در سراسر جهان است، در حالی که شرکت‌هایی مانند مایکروسافت، گوگل و متا روی گیگاوات انرژی تجدیدپذیر سرمایه‌گذاری کرده‌اند. با این حال، انرژی‌های تجدیدپذیر اغلب متناوب و وابسته به مکان هستند و قابلیت حیات آن به عنوان منبع انرژی اولیه برای مراکز داده را زیر سوال می‌‍برند. انرژی هسته‌ای به عنوان یک راه حل ممکن برای این چالش‌ها ظاهر شده است، زیرا منبع انرژی ثابت و قابل اعتمادی را ارائه می‌دهد که برای تامین انرژی به یک موقعیت جغرافیایی خاص وابسته نیست. جیمز واکر، مدیر عامل شرکت میکرو راکتور نانو هسته‌ای، می‌گوید مراکز داده «به طور فزاینده‌ای انرژی مصرف می‌کنند و دیگر نمی‌توانند تنها به شبکه برق تکیه کنند.»
واکر می‌گوید آنها باید انرژی خود را تولید کنند. او می افزاید: «با این حال، بسیاری از سیستم‌های انرژی با کربن صفر به موقعیت جغرافیایی بستگی دارند و انرژی هسته‌ای را به گزینه‌ای مناسب تبدیل می‌کند». حتی اگر نیروگاه‌های زغال‌سنگ یا گاز استفاده می‌شد، این نیروگاه‌ها نیز به مکان آن بستگی دارد. انرژی هسته‌ای بهترین راه‌حل است زیرا به مکان‌های خاصی وابسته نیست و ثابت‌ترین تولید انرژی را فراهم می‌کند.
این قابلیت اطمینان در حال حاضر ابر مقیاس‌کننده‌ها را به سمت راه‌حل‌های هسته‌ای سوق داده است. در مارس ۲۰۲۴، AWS قراردادی را با Talen Energy برای به دست آوردن یک مرکز داده ۹۶۰ مگاواتی با نیروگاه هسته‌ای Susquehanna در پنسیلوانیا امضا کرد که نشان‌دهنده اعتماد فزاینده صنعت به انرژی هسته‌ای است.
یکی از سخنگویان آمازون، در اظهار نظر در مورد این قرارداد، گفت که این قرارداد برای «تکمیل پروژه‌های بادی و خورشیدی ما است که برای تولید برق به شرایط آب و هوایی بستگی دارد.» توافق ما با Talen Energy برای انرژی بدون کربن یک طرح برای این است.
برنامه‌های هایپراسکیلر برای افزایش اندازه پردیس در اوایل این ماه با شکست مواجه شد، زیرا کمیسیون تنظیم مقررات انرژی فدرال (FERC) درخواست اتصال را رد کرد، که باعث می شد ۱۸۰ مگاوات برق اضافی به سایت اعطا کند. شرکت‌های انرژی شکایت کرده بودند که این پیشنهاد به طور ناعادلانه به نفع AWS و Talen خواهد بود. در جایی دیگر در پنسیلوانیا، مایکروسافت در سپتامبر فاش کرد که از راه‌اندازی مجدد نیروگاه هسته‌ای غیرفعال Three Mile Island پشتیبانی می‌کند و یک PPA را امضا می‌کند که به آن اجازه می‌دهد از مجموع خروجی ۸۳۷ مگاواتی این تاسیسات برای تامین انرژی مراکز داده خود در این ایالت استفاده کند.
این علاقه مجدد باعث شده است که تولیدکنندگان سنتی انرژی در ایالات متحده به دنبال افزایش عمر دارایی‌های هسته‌ی خود یا راه اندازی مجدد آنها باشند. شرکت‌هایی مانند Vistra در نتایج سه ماهه سوم خود اعلام کردند که علاقه صنعت مرکز داده به دستیابی به منبع انرژی هسته ای در حال افزایش است که نشان‌دهنده علاقه فزاینده است.
علاوه بر این، جان کچام، مدیر عامل NextEra گزارش داد که شرکت آمریکایی به دلیل علاقه شدید مراکز داده، در حال بررسی راه‌اندازی مجدد نیروگاه هسته ای Duane Arnold در آیووا است. با توجه به تمام تقاضایی که برای مراکز داده و کاهش عرضه و سایت‌های آماده راه‌اندازی می‌بینیم، امتیاز بیشتری برای سایر صنایع خارج از مراکز داده ایجاد می‌کند که به دنبال دریافت انرژی‌های تجدیدپذیر کم‌هزینه هستند.
علاقه به بازار ایالات متحده محدود نمی شد. تایوان، خانه غول تولید تراشه TSMC، نشان داده است که برای پاسخگویی به تقاضای رو به رشد انرژی از سوی سازندگان تراشه در این کشور، که با رشد هوش مصنوعی شتاب گرفته است، “بسیار باز” برای توسعه انرژی هسته ای است.
این اقدامات نمونه ای از رویکردی است که معتقد است هیچ راه حل واحدی برای گذار به انرژی بدون کربن وجود ندارد. همه ابزارهای قابل اجرا بررسی و آزمایش می‌شوند تا مشخص شود کدام یک برای هر سایت مرکز داده بیشترین کاربرد را دارد. پس از تصمیم FERC، جالب است که ببینیم چگونه شرکت‌ها و مراکز داده در این محیط نظارتی ناپایدار حرکت می‌کنند. با این حال، با وجود نگرانی ها، اکثر شرکت ها به رشد این بخش خوش بین هستند و معتقدند که انرژی هسته ای منبع انرژی کلیدی برای مراکز داده در آینده باقی خواهد ماند.
آیا انرژی هسته ای در مقیاس بزرگ راه حلی است؟
انرژی هسته‌ای به خوبی برای نیازهای مراکز داده مناسب است، زیرا انرژی ثابتی را که آنها برای آنلاین ماندن نیاز دارند، فراهم می‌کند. آرون بینکلی، معاون ESG در Digital Realty، هم‌افزایی واضحی را بین انرژی هسته‌ای و مشخصات مصرف انرژی مراکز داده می‌بیند. بینکلی می‌گوید: «امید و وعده انرژی هسته‌ای تولید ۲۴ ساعته بدون کربن است که به خوبی با مشخصات بار یک مرکز داده مطابقت دارد.
علاوه بر این، انرژی هسته‌ای به سه موضوع حیاتی برای مراکز داده می‌پردازد: مقرون به صرفه بودن، کاهش انتشار گازهای گلخانه ای و امنیت انرژی. اگرچه ساخت نیروگاه‌های هسته‌ای پرهزینه و زمان بر است، اما نیروگاه‌های مقیاس بزرگ پس از بهره‌برداری سودآور هستند. افزایش عمر نیروگاه‌های هسته‌ای موجود می‌تواند به حفظ منابع انرژی به ویژه در کشورهای غربی کمک کند. آژانس بین‌المللی انرژی (IEA) تخمین می‌زند که توسعه این نیروگاه‌ها بین ۵۰۰ تا ۱۱۰۰ دلار به ازای هر کیلووات در سال ۲۰۳۰ هزینه خواهد داشت که در نتیجه هزینه‌های برق کمتر از ۴۰ دلار در هر مگاوات ساعت خواهد بود و انرژی هسته‌ای را در بسیاری از مناطق با انرژی خورشیدی و بادی قابل رقابت می‌کند.
پاتریک اوبراین، مدیر امور دولتی و ارتباطات در Holtec International که تجهیزات و خدمات انرژی هسته‌ای را ارائه می‌کند، می‌گوید: «ارائه یک منبع انرژی پاک، مستقیم و دائمی برای این نیازهای رو به رشد منطقی است. اگر آنها سعی نکنند راکتورهای کوچک ماژولار (SMR) را پیاده‌سازی کنند و سعی در به دست آوردن انرژی از شبکه نداشته باشند، این مشکل به وجود می‌آید که به سیستم فشار وارد می‌کند. از دیدگاه توسعه‌دهنده، توانایی خرید انرژی پاک با هزینه ثابت می‌تواند به نیاز هر دو طرف برای ساخت و ساز و هزینه‌های عملیاتی پایدار کمک کند و نیازهای انرژی را برای سرمایه‌گذاری‌های قابل توجه انجام شده توسط هر دو طرف از نظر هزینه تضمین کند. در نتیجه، به ویژه در اروپا و ایالات متحده، که سرمایه‌گذاری در انرژی هسته‌ای در مقیاس بزرگ در سال‌های اخیر محدود شده است، SMRها به عنوان یک مورد تجاری امیدوارکننده برای تقاضای فزاینده انرژی داده ظاهر شده‌اند.
ظهور SMR
در حالی که نیروگاه‌های هسته‌ای سنتی گزینه خوبی برای نیازهای انرژی در مقیاس بزرگ هستند، SMRها به عنوان یک جایگزین جذاب به ویژه برای مراکز داده در حال ظهور هستند. SMR ها راه حلی انعطاف‌پذیرتر و مقیاس پذیرتر با ظرفیت متوسط ۳۰۰ مگاوات ارائه می دهند که برای مراکز داده منفرد یا خوشه های کوچک ایده آل است.
جیمز واکر از نانو هسته‌ای خاطرنشان می‌کند: «SMRها را می‌توان تقریباً در هر مکانی قرار داد و ضریب ظرفیت استثنایی، معیاری کلیدی برای ثبات انرژی، حتی از گاز یا زغال‌سنگ را ارائه می‌دهد. با توجه به این مزایا، جای تعجب نیست که شرکت های فناوری انرژی هسته ای را به عنوان راه حل ارجح معرفی کرده‌اند.
مزیت کلیدی SMRها طراحی خلاقانه آن‌هاست که برای تعدیل و خنک کردن نوترون به آب معمولی متکی نیست. در عوض از گاز با دمای بالا یا نمک مذاب استفاده می کنند که ایمنی و کارایی را بهبود می بخشد. علاوه بر این، SMRها به فضای بسیار کمتری نیاز دارند و به منطقه برنامه ریزی اضطراری ۱۰ مایلی مورد نیاز نیروگاه های هسته‌ای سنتی نیاز ندارند. این امر از لحاظ نظری آنها را برای جوامع قابل قبول تر می کند زیرا نگرانی های ایمنی کمتری دارند و ممکن است نیاز به بررسی نظارتی کمتری داشته باشند، اگرچه از آنجایی که این فناوری هنوز در مراحل اولیه خود است هنوز آزمایش نشده است. کلایتون اسکات، مدیر بازرگانی شرکت SMR NuScale، می‌گوید: «فناوری SMR راه‌حلی مقیاس‌پذیر، ایمن و مقرون‌به‌صرفه در مقایسه با منابع انرژی تجدیدپذیر و انرژی هسته‌ای سنتی ارائه می‌دهد».
توسعه SMRها به مشارکت قوی و قابلیت های زنجیره تامین بستگی دارد. اسکات خاطرنشان می کند: «زمانی که ما ماژول‌های خود را تولید می‌کنیم، روابط ما با شرکای زنجیره تأمین بلندمدت خود، که بسیاری از آنها سرمایه‌گذاران استراتژیک هستند، منبع مهمی از قدرت است. این مشارکت‌ها برای ارائه قطعات با کیفیت بالا و مقرون به صرفه بسیار مهم هستند و ما همچنان متعهد به توسعه یک زنجیره تامین جهانی برای پاسخگویی به تقاضای رو به رشد برای فناوری NuScale هستیم.
این رویکرد قابلیت اطمینان و مقرون به صرفه بودن فناوری SMR را تضمین می‌کند و به اپراتورهای مرکز داده اجازه می‌دهد تا SMR را به سرعت و کارآمد اجرا کنند.
O’Brien از Holtec پتانسیل SMRها را برای برآوردن نیازهای مختلف انرژی برجسته می‌کند: «من فکر می‌کنم SMRها نقش کلیدی ایفا خواهند کرد.» اندازه کوچک یک مولد انرژی پاک ثابت به بسیاری از صنایع این امکان را می‌دهد که منبع جدیدی از انرژی را برای نیازهای خود در نظر بگیرند که می‌تواند فرصتی برای رشد به آنها ارائه دهد. علاوه بر این، توانایی استقرار در هر منطقه و شرایطی به مناطق در حال توسعه جهان این امکان را می‌دهد که انرژی پاک و پایداری داشته باشند.
صنعت SMR اخیراً با اعلامیه‌های متعددی از سوی ابر مقیاس‌کننده‌های مراکز داده که متعهد به استقرار راه‌حل‌های خود در سایت‌های خود هستند، تقویت شده است.
از آوریل تا اکتبر، چندین ابر مقیاس بزرگ قراردادهای SMR را امضا کردند، از جمله PPA های امضا شده توسط Equinix و Prometheus، با Oklo با حمایت سم آلتمن. گوگل نیز به این ابتکار ملحق شد و 500 مگاوات انرژی از Karios Power در شش راکتور به دست آورد.
AWS بزرگترین تعهد را با امضای سه قرارداد جداگانه در صنعت انجام داده است. قراردادهای تامین با Energy Northwest و Dominion در واشنگتن و ویرجینیا امضا شد. علاوه بر این، به طور مستقیم در X-energy، یک توسعه دهنده SMR، برای حمایت از ساخت بیش از 5 گیگاوات پروژه های جدید انرژی هسته ای تا سال 2039 سرمایه گذاری کرده است. به نوبه خود، SMR ها به عنوان بخشی از توافق AWS با Energy Northwest پیاده سازی خواهند شد.
برای ایوان پاولوویچ، متخصص انرژی و انتقال در Natixis، این یک پیوند آسان است. به گفته وی، «همسویی فوق العاده‌ای بین اپراتورهای مراکز داده و توسعه دهندگان SMR وجود دارد، زیرا مراکز داده به برق ثابت و کم کربن نیاز دارند و SMRها می توانند قدرت بار پایه قابل اعتماد را ارائه دهند.»
در نتیجه، شرکت‌های SMR مراکز داده را به عنوان یک گزینه پیشگام در نظر می‌گیرند و راه‌حل‌های سفارشی‌سازی‌شده‌تری را برای صنعت ایجاد می‌کنند. نمونه‌ای از این استارت‌آپ Deep Atomic است که در ماه اکتبر یک مفهوم SMR را اعلام کرد که مستقیماً با بخش مرکز داده سازگار است. یکی از سخنگویان شرکت گفت: «ما از نظر اندازه با هم تفاوت داریم… بسیاری از رقبا در محدوده SMR رده بالا هستند و به نظر ما برای یک راه حل برق جزیره ای در پشت شبکه برای مراکز داده بسیار بزرگ هستند.» در نتیجه، به نظر می‌رسد که SMRها شریکی در صنعت مرکز داده پیدا کرده اند که می‌تواند به رشد آنها کمک کند. نگرانی‌ها در مورد مقیاس‌پذیری و قابلیت مالی SMR برای استفاده گسترده در صنعت مرکز داده وجود دارد. در نتیجه، حمایت مالی قابل توجه برای جلوگیری از مشکلات تامین مالی پروژه ضروری است. در حال حاضر، هیچ بانکی از SMRها پشتیبانی نمی‌کند، زیرا به فناوری اثبات شده و قابل اعتماد با ترتیبات خارج کردن برای کاهش خطرات جریان نقدی پروژه نیاز دارند. بنابراین، نقش مراکز داده در حمایت از گسترش این فناوری‌ها و ایجاد اطمینان در تولید جریان نقدی، که برای واجد شرایط بودن برای تامین مالی پروژه‌ها بدون مکانیسم‌های حمایتی دولت حیاتی است، حیاتی است. چالش ها و فرصت‌ها
علیرغم وعده SMR ها، چندین چالش باقی مانده است. مانند انرژی هسته‌ای «سنتی»، این بخش با تأخیرهای بالقوه و افزایش هزینه‌ها مواجه است که می‌تواند رقابت‌پذیری آن را در مقایسه با منابع انرژی تجدیدپذیر تضعیف کند. علاوه بر این، تنوع پروژه های SMR که در حال حاضر در حال توسعه هستند، عدم اطمینان در مورد اینکه کدام فناوری موفق خواهد بود ایجاد می‌کند.
Binkley از Digital Realty این موضوع را برجسته می‌کند و می‌گوید: «چندین فن‌آوری راکتور در صنعت SMR ترویج می‌شوند. من فکر می کنم منحنی پذیرش بازار نیز وجود دارد که به ما اجازه می دهد بپرسیم: «آیا این به اندازه وعده داده شده است؟»
این بخش همچنین از فرسایش زنجیره تامین هسته‌ای بدنبال سکون ساخت‌وساز هسته‌ای در دهه‌های ۱۹۸۰ و ۱۹۹۰ رنج می‌برد، که بازسازی قابلیت‌ها و تشکیل اتحادهای استراتژیک برای پروژه‌های اولیه SMR را ضروری می‌سازد.
پذیرش عمومی یکی دیگر از عوامل مهم است. ارتباط انرژی هسته‌ای با فجایعی مانند چرنوبیل و فوکوشیما به نگرانی‌ها در مورد این فناوری دامن می‌زند. با این حال، شرکت‌هایی مانند Nano Nuclear می گویند که ایمن هستند و نگرانی های مفهومی را با ایجاد اتحادهای نزدیک‌تر با سهامداران برطرف می‌کنند. Walker می‌گوید: «رویکرد ما فقط ارائه راه‌حل‌ها نیست، بلکه در مورد ایجاد مشارکت‌های نزدیک‌تر برای درک نیازهای خاص مشتریانمان است. دولت ها همچنین در موفقیت راه حل های مرکز داده هسته ای نقش دارند. سیاست هایی که چارچوب نظارتی را ساده می کند، از ساخت نیروگاه های هسته ای جدید و گسترش نیروگاه های موجود حمایت می کند که بسیار مهم است. با این حال، نگرانی‌ها در مورد زمان انتظار فرآیند نظارتی همچنان وجود دارد، و بینکلی معتقد است که “برخی از مهلت‌های موجود احتمالاً از نظر زمان لازم کمی تهاجمی هستند.»
هم Nano Nuclear و هم NuScale توسط فروشنده کوتاه مدت Hunterbrook Media متهم شده‌اند که ضرب‌الاجل آنها غیرواقعی است و ممکن است محصولات آنها ادعاهای بلندپروازانه را برآورده نکنند. NuScale یک پروژه را در سال ۲۰۲۳ به دلیل کمبود تقاضا لغو کرد. نه شرکت و نه رقبایی مانند Oklo و Rolls Royce یک SMR کاربردی را پیاده‌سازی نکرده‌اند.
جمع بندی
از آنجایی که نیاز به انرژی مراکز داده همچنان در حال افزایش است، انرژی هسته ای، به ویژه راکتورهای SMR، گزینه جذابی هستند، مشروط بر اینکه بتوان کارکرد آنها را ثابت کرد. در حالی که نیروگاه های هسته ای سنتی انرژی مقرون به صرفه و کم کربن را ارائه می دهند، با چالش هایی مانند هزینه های اولیه بالا، مقررات سختگیرانه و نگرانی‌های عمومی روبرو هستند. «انرژی هسته ای را می توان در هر جایی اجرا کرد»
جیمز واکر، نانو هسته ای
SMRها یک جایگزین بالقوه با نرخ‌های پایین‌تر، توسعه سریع تر و ویژگی‌های امنیتی بهبود یافته ارائه می‌دهند که نسخه وعده داده شده را برای مراکز داده‌ای که به قدرت قابل اعتماد و مقیاس‌پذیر نیاز دارند عالی می‌کند. واکر خلاصه می‌کند: «انرژی هسته‌ای را می‌توان در هر جایی مستقر کرد. «این وابسته به مکان نیست و پایدارترین انرژی خروجی را دارد. این قابلیت اطمینان دلیل روی آوردن شرکت های فناوری به راه حل های هسته ای است.
برای اینکه انرژی هسته‌ای در مقیاس کوچک به یک منبع انرژی کلیدی برای مراکز داده تبدیل شود، یک تلاش هماهنگ توسط سیاست‌گذاران، سهامداران صنعت و مردم برای غلبه بر چالش‌های اقتصادی، نظارتی و اجتماعی لازم است. با این حال، ابتدا باید بر تردیدها در مورد توانایی شرکت‌های SMR برای تحویل پروژه‌ها در زمان مقرر و بودجه غلبه کرد که این اولین مورد برای بخش هسته‌ای است.
