Atomenergiára vágynak az adatközpontok üzemeltetői

Elképesztő mennyiségű energiát fogyasztanak a szerverek, ezért az IT-cégek kénytelenek erőműveket építeni, de így nem tudják teljesíteni klímacéljaikat. A Microsoft atomenergiát szeretne használni adatközpontjainak működtetéséhez és nem ők az egyedüliek ebben.

A cég álláshirdetésben keres valakit, aki "felelős lesz egy kis moduláris reaktor (SMR) és a globális mikroreaktoros energiastratégia kitalálásáért és megvalósításáért". A SMR egy kis, moduláris, maghasadásos erőmű, amely sorozatgyártható és kellően szállítható ahhoz, hogy sokféle környezetben elhelyezhető legyen. A hagyományos atomerőművek egyedi tervezésűek, és rendkívül drága a megépítésük. Az SMR-ek kevésbé bonyolultak, és ezért kevésbé kockázatosak. Teljesítményük lényegesen kisebb, megawattos nagyságrend, szemben a tipikus nyomottvizes reaktorok által termelt gigawattokkal. Eddig még egyetlen SMR sem lépett működésbe, bár a kínai Linglong One 2023 júliusában átesett egy átvételi teszten és Oroszország is engedélyezett egy SMR-t. A támogatók azzal érvelnek, hogy az SMR-eket a meglévő fosszilis tüzelésű erőművek helyére lehetne telepíteni, hogy kihasználják a meglévő hálózati kapcsolataikat.

A kis méret és a fokozott biztonság ellenére az atomenergia egyedi kockázatokat hordoz, és az üzemeltetőknek nehéz engedélyt szerezni arra, hogy az adatközpontok közelében helyezzék el őket. Az adatközpontok pedig általában sok ember közelében vannak, többek között a késleltetési idő miatt. A Microsoft érdeklődése az SMR-ek iránt nem a vállalat első kitérője az atomenergia irányába. Májusban bejelentették, hogy 2028-tól kezdődően energiát vásárolnak a fúziós energiával foglalkozó Helion startup cégtől, annak ellenére, hogy a vállalatnak még be kell bizonyítania, hogy a technológiája működik. Az elmúlt hónapokban pedig számos adatközpont-üzemeltető jelentette be, hogy a fosszilis tüzelőanyagoktól való függőségük megszüntetésének eszközeként az atomenergiát választják.

A múlt hónapban a Green Energy Partners és az IP3 ismertette azt a tervét, hogy egy hatalmas adatközpontot építenek Virginiában, amely teljes egészében kis moduláris reaktorokkal (SMR) működik. A svéd adatközpont-üzemeltető Bahnhof szintén vizsgálja a miniatürizált reaktorok használatát, hogy ne csak a saját működését, hanem akár 30 000 környező háztartást is ellásson energiával. A svédországi adatközpontok jelenleg évi 3 terawattórát (TWh) fogyasztanak, és ez a becslések szerint néhány éven belül meg fog duplázódni. A Cumulus Data idén januárban megnyitotta egy nukleáris energiával működő adatközpont kapuit Pennsylvaniában. A 48 megawattos létesítmény a 2,45 gigawattos Susquehanna erőmű mellett található.


A Linglong One magmodulja - a világ első kereskedelmi célú kis moduláris reaktora 125 megawattos
Mi áll e mögött a legújabb trend mögött? Egyszerű: az adatközpontok minden eddiginél több energiát fogyasztanak, részben a generatív mesterséges intelligencia robbanásszerű növekedésének köszönhetően. A helyzetet szemléltetendő, ma egy viszonylag nagy felhő vagy adatközpont 50 megawatt kapacitású lehet. Aki azonban figyeli a GPU-kat és más gyorsítókat, amelyeken az MI-munkaterhelések futnak, az tudja, hogy ezek sokkal több energiát fogyasztanak.

Az AMD vezérigazgatója, Lisa Su az év elején az International Solid-State Circuits Conference-en tartott beszédében rávilágított erre a kellemetlen igazságra. A probléma az, magyarázta, hogy miközben a CPU-k és GPU-k teljesítménye nagyjából 2,4 évente megduplázódott, az energiahatékonyság nem tartott ezzel lépést. Su becslése szerint egy zettaflop-osztályú szuperszámítógép - amely 1000-szer gyorsabb, mint az amerikai Frontier rendszer, amely a listák élén áll - már csak egy évtizedre van, de ehhez kb. 500 megawattnyi energiára lenne szükség. "Ez olyan nagyságrendű, amekkorához már egy reaktor kellene" - mondta. "A hatékonyság hanyatlása a legnagyobb kihívás, amelyet meg kell oldanunk, mind technológiai, mind fenntarthatósági szempontból. A mi kihívásunk az, hogy kitaláljuk, hogyan gondolkodjunk a következő évtizedben a számítási hatékonyságról, mint első számú prioritásról." Ráadásul az Intel szerint már 2027-re átlépjük a zettafloppos küszöböt, persze csak akkor, ha addigra a számítási architektúrák drasztikusan hatékonyabbak lesznek.

"Igen, de az egy szuperszámítógép", mondhatnánk, de tény, hogy az OpenAI GPT-4-hez hasonló nagy nyelvi modellek betanítására használt mesterséges intelligencia-klaszterek sokszor ugyanazokból az építőelemek állnak. A Microsoft, a Google és a Meta által telepített számos modern MI-klaszter elméletileg a Top500 szuperszámítógépek rangsorában a 10 legerősebb rendszer között szerepelhetne.

A létesítmények által fogyasztott energiamennyiség miatt előfordulhat, hogy az adatközpontok üzemeltetői nem mindig tudják a hálózatból lehívni a szükséges energiát. Az olyan helyeken, mint Észak-Virginia vagy az írországi Dublin, ahol sok adatközpont gyűlik össze, az áram gyakran olcsó, de hihetetlenül nagy a kereslet is. A csúcsidőszakokban nem ritka, hogy az adatközpontok ezeken a piacokon tartalék generátorokkal egészítik ki a hálózati áramot. Egyes adatközpont-üzemeltetők odáig mentek, hogy saját erőműveket - néha "mikrohálózatoknak" nevezik őket - építettek, hogy kezeljék az áramellátás instabilitását. A Microsoft például júliusban zöld utat kapott egy 170 megawattos földgázgenerátor építésére, amely a Dublin melletti, 900 millió eurós adatközpontjában biztosítja a stabilitást. A 22 egyedi generátorból álló erőmű építése 100 millió euróba került, és úgy tervezték, hogy olyan időszakokban müködjön, amikor az országos hálózat már nem képes kiszolgálni az igényeket.

A Microsoft nincs egyedül. Az Amazon azt tervezi, hogy földgáz üzemanyagcellákat alkalmaz néhány oregoni adatközpontjában, miután a hírek szerint nehézségekbe ütközött az igényeinek megfelelő hálózati kapacitás biztosítása. Bár mindkét példa azt mutatja, hogy megoldhatók a felhőszolgáltatók energiaellátási kihívásai, ezek még mindig fosszilis tüzelőanyagokra támaszkodnak. Nehéz azt mondani egy cégről, hogy komolyan gondolja a szén-dioxid-kibocsátás csökkentését, ha továbbra is gázok elégetésével működteti az adatközpontjait. És ez az a pont, ahol az SMR kezd értelmet nyerni. A normál működés során alig vagy egyáltalán nem bocsátanak ki CO2-t, és viszonylag kis lábnyom mellett jelentős mennyiségű energiát képesek előállítani.


Az SMR-ek lényegében miniatürizált atomreaktorok, amelyeket - elméletileg - tömegesen lehet gyártani, és a további energiaigénynek megfelelően méretezni. Bár a kereskedelmi felhasználása csak mostanában kap lendületet, az alaptechnológia az 1950-es évekre nyúlik vissza, az olyan atom-tengeralattjárókhoz épített reaktorokig, mint a USS Nautilus. A Nemzetközi Atomenergia-ügynökség (NAÜ) szerint a szóban forgó SMR-től függően - a NuScale, a TerraPower, a Westinghouse és más cégek tervei közül már jó néhány létezik - ezek a reaktorok több tíz és több száz megawatt közötti elektromos teljesítményt képesek előállítani. A NuScale SMR-tervei különösen figyelemre méltóak, mivel a közelmúltban megkapták a nukleáris szabályozó hatóságtól a kereskedelmi üzembe helyezéshez szükséges tanúsítványt. A NuScale honlapja szerint reaktorkonstrukciója körülbelül 77 megawatt teljesítmény előállítására alkalmas.

Egy tavaly közzétett jelentésben az Omdia elemzői arra a következtetésre jutottak, hogy az SMR-ek életképes alternatívát jelenthetnek a fosszilis tüzelőanyaggal működő generátorokkal szemben, különösen, ha a szabályozási és pénzügyi ellenszél leküzdhető. Mindazonáltal az SMR-ek körüli legújabb fejlesztések és a technológia iránti médiaérdeklődés ellenére a termék valószínűleg még évekre van a megvalósulástól. Legoptimistább becslések szerint 2030 körül lesz az első telepítés, és az adatközponti használat még onnan legalább egy évtizedre van. Mert nem a kis atomreaktor megépítése a nehéz rész, hiszen az már évtizedek óta megoldott, hanem hogy a technológia árban versenyképes legyen más energiaforrásokkal szemben.

A NuScale azt állítja, hogy 40 és 65 dollár/MWh közötti költségbecsléssel (LCOE) dolgoznak, és az évtized második felében érik el a kereskedelmi rendelkezésre állást. Összehasonlításképpen: a földgáz LCOE-je 37 dollár/MWh körül van. A fejlesztési költségeket is beleszámolva viszont ez a cél még nagyon messze van, mindazonáltal számos induló vállalkozás dolgozik éppen ennek a problémának a megoldásán. Ugyanakkor a fosszilis tüzelőanyagok ára a következő években valószínűleg tovább fog emelkedni, és az adatközpontok csak egyre éhesebbek lesznek.