Технологические гиганты ищут больше энергии, но строительство новых реакторов требует времени.
В гонке вооружений в сфере искусственного интеллекта все основные игроки заявляют, что хотят стать ядерными.
За последний год такие компании, как Meta, Amazon, Microsoft и Google, опубликовали целый ряд объявлений, связанных с атомной энергетикой. Некоторые из них касаются соглашений о покупке электроэнергии с существующих электростанций, другие — инвестиций в развитие непроверенных передовых технологий.
Эта статья является частью серии статей MIT Technology Review «Энергоемкие: ИИ и наше энергетическое будущее», посвященной энергетическим потребностям и стоимости выбросов углерода в результате революции искусственного интеллекта.
Эти несколько неожиданные партнёрства могут стать выигрышными как для атомной энергетики, так и для крупных технологических компаний. Технологическим гигантам нужны гарантированные источники энергии, и многие из них ищут источники с низким уровнем выбросов для достижения своих климатических целей. Для операторов АЭС и разработчиков ядерных технологий финансовая поддержка крупных постоянных клиентов может помочь сохранить старые атомные электростанции открытыми и продвинуть новые технологии.
«У ядерной энергетики множество преимуществ», — говорит Майкл Террелл, старший директор по чистой энергетике и сокращению выбросов углерода в Google. Среди них, по его словам, то, что она «чистая, надёжная, безуглеродная и может быть размещена практически где угодно». (Надежные источники энергии — это те, которые обеспечивают постоянное электроснабжение.)
Но есть одно очевидное потенциальное препятствие: сроки. «Существуют потребности, возникающие в разных временных масштабах», — говорит Патрик Уайт, бывший директор по исследованиям Альянса ядерных инноваций. По словам Уайта, многим из этих технологических компаний потребуются большие объёмы электроэнергии в ближайшие три-пять лет, но строительство новых атомных электростанций может занять почти десять лет.
Создание некоторых ядерных технологий следующего поколения, особенно малых модульных реакторов, может потребовать меньше времени, однако компании, обещающие быструю реализацию, еще не построили свои первые реакторы, а в некоторых случаях им еще предстоит пройти годы, прежде чем они начнут проводить даже скромные демонстрационные испытания.
Такое несоответствие во времени означает, что, даже когда технологические компании активно рекламируют планы развития ядерной энергетики, на самом деле они будут в основном полагаться на ископаемое топливо, сохраняя угольные электростанции открытыми и даже строя новые электростанции на природном газе, которые могут работать десятилетиями. Искусственный интеллект и ядерная энергетика действительно могли бы способствовать взаимному росту, но реальность такова, что этот рост может быть гораздо медленнее, чем предполагают заголовки.
Потребность ИИ в скорости
Только в США насчитывается около 3000 центров обработки данных, и, согласно текущим прогнозам, бум искусственного интеллекта может добавить тысячи к концу десятилетия. Согласно недавнему анализу Goldman Sachs, этот ажиотаж может привести к увеличению мирового спроса на электроэнергию для центров обработки данных на целых 165% к 2030 году. В США, по оценкам представителей промышленности и академических кругов, спрос на электроэнергию для центров обработки данных может достичь 400 тераватт-часов к 2030 году — по сравнению с менее чем 100 тераватт-часов в 2020 году и превысить общий спрос на электроэнергию во всей Мексике.
Есть признаки того, что бум в сфере центров обработки данных может замедлиться: некоторые компании в последние недели замедлили или приостановили реализацию некоторых проектов. Но даже самые взвешенные прогнозы, например, в недавнем отчёте Международного энергетического агентства, предсказывают рост спроса на энергию. Вопрос лишь в том, насколько сильно.
Многие из тех же технологических гигантов, которые сейчас активно строят центры обработки данных, также поставили перед собой цели по борьбе с изменением климата, пообещав достичь нулевых выбросов или безуглеродной энергетики в течение следующих нескольких десятилетий. Поэтому они кровно заинтересованы в том, откуда берётся эта электроэнергия.
Атомная энергетика стала серьёзным кандидатом для компаний, стремящихся обеспечить центры обработки данных электроэнергией, одновременно сокращая выбросы. В отличие от ветряных турбин и солнечных батарей, которые генерируют электроэнергию с перерывами, атомные электростанции, как правило, обеспечивают постоянную подачу энергии в сеть, что хорошо соответствует потребностям центров обработки данных. «Компании, занимающиеся центрами обработки данных, практически хотят работать на полную мощность круглосуточно», — говорит Роб Грэмлих, президент Grid Strategies, консалтинговой компании, специализирующейся на электроснабжении и передаче энергии.
Не помешает и то, что, в то время как возобновляемые источники энергии все больше политизируются и подвергаются нападкам со стороны нынешней администрации США, ядерная энергетика пользуется широкой поддержкой с обеих сторон.
Проблема заключается в том, как наращивать ядерные мощности: существующие мощности ограничены, а внедрение новых технологий потребует времени. В 2022 году все ядерные реакторы США в совокупности выработали около 800 тераватт-часов электроэнергии в энергосистеме, и этот показатель практически не менялся на протяжении последних двух десятилетий. Чтобы удовлетворить ожидаемый спрос на электроэнергию со стороны центров обработки данных к 2030 году за счёт ядерной энергии, нам потребуется увеличить парк реакторов в стране вдвое.
Новые ядерные новости
Некоторые из самых захватывающих заголовков, касающихся развивающейся связи между искусственным интеллектом и ядерными технологиями, касаются крупных, авторитетных компаний, вмешивающихся в поддержку инноваций, которые могут вывести ядерную энергетику в XXI век.
В октябре 2024 года Google подписала соглашение с Kairos Power, компанией, работающей в сфере атомной энергетики нового поколения, которая недавно получила одобрение Комиссии по ядерному регулированию США (NRC) на строительство двух демонстрационных реакторов. Компания работает над созданием небольших реакторов с жидкосолевым теплоносителем, которые, по её словам, будут безопаснее и эффективнее традиционных технологий. Сделка с Google представляет собой долгосрочное соглашение о закупке электроэнергии: технологический гигант будет закупать до 500 мегаватт электроэнергии к 2035 году у всех станций, которые построит Kairos, при этом первый из них должен быть введен в эксплуатацию к 2030 году.
Amazon также участвует в разработке ядерных технологий нового поколения, инвестируя напрямую в компанию X-energy, базирующуюся в Мэриленде. Этот стартап входит в число тех, кто работает над созданием небольших, более стандартизированных реакторов, которые можно строить быстрее и с меньшими затратами.
В октябре Amazon подписала соглашение с Energy Northwest, коммунальной компанией в штате Вашингтон, по которому Amazon профинансирует начальный этап запланированного проекта строительства малого модульного реактора X-energy в этом штате. Технологический гигант получит право покупать электроэнергию с одного из модулей первого проекта, который может вырабатывать 320 мегаватт электроэнергии и может быть расширен до 960 мегаватт. Многие строящиеся новые центры обработки данных, ориентированные на ИИ, потребуют 500 мегаватт и более электроэнергии, поэтому этого проекта может быть достаточно для обеспечения электроэнергией только одной площадки.
Согласно информации на сайте Amazon, проект поможет удовлетворить потребности в энергии «с начала 2030-х годов». В настоящее время X-energy находится на этапе предварительной заявки в NRC, которая должна получить одобрение, прежде чем проект в Вашингтоне сможет быть реализован.
Твёрдые, долгосрочные планы могут существенно помочь в запуске технологий следующего поколения. «В ближайшие пару лет важно будет увидеть более твёрдые обязательства и реальные инвестиции в эти проекты», — говорит Джессика Ловеринг, соучредитель Good Energy Collective, исследовательской организации, выступающей за использование ядерной энергии.
Однако этих первых проектов будет недостаточно, чтобы снизить спрос. Реакторы следующего поколения, поддерживаемые Amazon и Google, представляют собой небольшие демонстрационные проекты — первые коммерческие установки новых технологий. Их масштабы не смогут удовлетворить ожидаемый спрос на энергию от новых центров обработки данных к 2030 году.
Чтобы обеспечить значительную часть тераватт-часов электроэнергии, потребляемой крупными технологическими компаниями каждый год, атомным компаниям, скорее всего, придется построить десятки новых электростанций, а не только пару реакторов.
Покупательная способность
Одним из подходов к решению этой проблемы является воздействие на существующие реакторы.
В прошлом году компания Microsoft оказалась в центре внимания общественности, подписав долгосрочное соглашение о закупках электроэнергии с компанией Constellation, владельцем первого энергоблока АЭС «Три-Майл-Айленд» в Пенсильвании. Constellation планирует вновь открыть один из реакторов на этой станции и переименовать его в Центр чистой энергии Крейн. Соглашение с Microsoft гарантирует наличие потребителя электроэнергии с АЭС в случае её успешного возобновления работы. (В настоящее время планируется, что это произойдёт в 2028 году.)
«Если вы не хотите ждать десять лет, пока появятся новые технологии, один из самых мощных инструментов, имеющихся в нашем арсенале сегодня, — это поддержка повторного лицензирования действующих электростанций», — говорит Урви Парех, руководитель отдела глобальной энергетики компании Meta. Более старые электростанции могут подать заявку в Комиссию по электроэнергетике на 20-летнее продление лицензии. Потребители, покупающие электроэнергию, могут помочь в этом процессе, поскольку он, как правило, дорогой и длительный, говорит Парех.
Хотя эти существующие реакторы предоставляют технологическим гигантам некоторую возможность приобрести ядерную энергию уже сейчас, ограниченное количество из них находится в достаточно хорошем состоянии для расширения или повторного открытия.
В США 24 реактора имеют лицензии, которые подлежат продлению до 2035 года, что составляет примерно четверть от всех действующих сегодня. По словам Уайта, помимо Три-Майл-Айленда, потенциально могут быть возобновлены работы ещё нескольких реакторов. Атомная электростанция «Палисейдс» в Мичигане получила от Министерства энергетики США кредитную гарантию в размере 1,52 миллиарда долларов на возобновление работы, а владелец Энергетического центра имени Дуэйна Арнольда в Айове подал запрос в регулирующие органы, который может инициировать процесс возобновления работы.
Согласно недавнему отчёту Министерства энергетики, на некоторых объектах имеются реакторы, которые можно модернизировать для увеличения мощности без строительства новой инфраструктуры, что позволит увеличить общую мощность от двух до восьми гигаватт. Этого хватит для питания нескольких центров обработки данных среднего размера, но спрос на электроэнергию для отдельных проектов растёт — OpenAI предполагает потребность в центрах обработки данных мощностью не менее пяти гигаватт.
В конечном итоге для значительного увеличения мощности потребуются новые реакторы, независимо от того, будут ли они использовать уже существующие технологии или конструкции нового поколения. Эксперты сходятся во мнении, что ни то, ни другое не сможет быть реализовано в больших масштабах как минимум до начала 2030-х годов.
Между тем, решения, принятые сегодня в ответ на этот бум спроса на энергию, будут иметь резонансный эффект в течение многих лет. Большинство электростанций могут прослужить несколько десятилетий и более, поэтому то, что построено сегодня, вероятно, останется в энергосистеме до 2040 года и дольше. Приведет ли бум ИИ к закреплению в энергосистеме ядерной энергетики, ископаемого топлива или других источников электроэнергии, будет зависеть от того, какие решения будут приняты для удовлетворения спроса сейчас.
Ни одна из технологий, включая ядерную, вряд ли станет единственно верным решением. Как отмечает Террелл из Google, для удовлетворения как спроса на энергию, так и климатических целей потребуется всё: от ветроэнергетики и солнечной энергетики до накопления энергии, геотермальной и, конечно же, ядерной. «Я думаю, ядерная энергетика пользуется большой популярностью», — говорит он. «Но всё это не менее важно».
Жаждущие власти:
ИИ и наше энергетическое будущее
Источник: www.technologyreview.com
