Nhu cầu điện của các trung tâm dữ liệu dành cho AI ngày càng tăng. Ảnh: Goldman Sachs
Trong năm qua, những tập đoàn như Meta, Amazon, Microsoft và Google đưa ra nhiều thông báo liên quan đến năng lượng hạt nhân như thỏa thuận mua điện từ các nhà máy hiện có hoặc đầu tư thúc đẩy công nghệ tiên tiến. Những mối quan hệ hợp tác này có thể mang lại lợi ích cho cả ngành công nghiệp điện hạt nhân và công ty công nghệ lớn. Tập đoàn công nghệ cần nguồn năng lượng đảm bảo và tìm kiếm nguồn phát thải thấp để đạt mục tiêu khí hậu. Đối với nhà vận hành nhà máy điện hạt nhân và nhà phát triển công nghệ hạt nhân, hỗ trợ tài chính từ khách hàng lớn có thể giúp duy trì hoạt động đồng thời thúc đẩy các công nghệ mới tiến xa hơn.
Theo Michael Terrell, giám đốc cấp cao về năng lượng sạch và giảm carbon tại Google, nhận định năng lượng hạt nhân có nhiều lợi thế như sạch, ổn định, không thải carbon và có thể đặt gần như ở bất cứ đâu. Tuy nhiên, có một trở ngại tiềm ẩn là thời gian xây dựng. Nhiều công ty công nghệ cần lượng điện lớn trong 3-5 năm tới nhưng việc xây dựng nhà máy hạt nhân mới có thể mất gần một thập kỷ.
Sự không khớp về thời gian này có nghĩa ngay cả khi công ty công nghệ quảng bá kế hoạch sử dụng năng lượng hạt nhân, thực tế họ vẫn cần dựa chủ yếu vào nhiên liệu hóa thạch, duy trì hoạt động của các nhà máy than, và thậm chí xây dựng các nhà máy khí đốt tự nhiên mới có thể hoạt động trong nhiều thập kỷ. AI và năng lượng hạt nhân thực sự có thể giúp nhau phát triển, nhưng quá trình sẽ rất chậm.
Nhu cầu tốc độ của AI
Chỉ riêng nước Mỹ có khoảng 3.000 trung tâm dữ liệu, và dự báo hiện tại cho thấy sự bùng nổ AI có thể tăng thêm hàng nghìn trung tâm nữa vào cuối thập kỷ. Theo phân tích gần đây từ Goldman Sachs, cơn sốt này có thể tăng nhu cầu điện toàn cầu của các trung tâm dữ liệu lên tới 165% vào năm 2030. Tại Mỹ, ước tính từ ngành công nghiệp và học thuật cho thấy nhu cầu năng lượng cho trung tâm dữ liệu có thể lên tới 400 terawatt-giờ vào năm 2030, tăng từ dưới 100 terawatt-giờ vào năm 2020 và cao hơn tổng nhu cầu điện của cả nước Mexico. Có những dấu hiệu cho thấy sự bùng nổ trung tâm dữ liệu có thể đang chậm lại nhưng ngay cả những dự báo thận trọng nhất như phân tích gần đây từ Cơ quan Năng lượng Quốc tế cũng dự đoán nhu cầu năng lượng sẽ tăng.
Nhiều tập đoàn công nghệ lớn đang gấp rút xây dựng trung tâm dữ liệu cũng đặt ra mục tiêu khí hậu, cam kết không tạo ra khí thải trong vài thập kỷ tới. Năng lượng hạt nhân nổi lên như ứng cử viên mạnh mẽ cho các công ty muốn cung cấp năng lượng cho trung tâm dữ liệu trong khi giảm lượng phát thải. Khác với turbine gió và pin mặt trời tạo ra điện không liên tục, nhà máy điện hạt nhân thường cung cấp nguồn năng lượng ổn định cho lưới điện, phù hợp với nhu cầu của trung tâm dữ liệu.
Vấn đề là làm thế nào để xây dựng nhà máy hạt nhân do cơ sở hiện có bị hạn chế và công nghệ mới mất thời gian để xây dựng. Năm 2022, tất cả lò phản ứng hạt nhân ở Mỹ cung cấp khoảng 800 terawatt-giờ điện cho lưới điện, con số duy trì ổn định trong hai thập kỷ qua. Để đáp ứng nhu cầu điện dự kiến từ trung tâm dữ liệu vào năm 2030 bằng năng lượng hạt nhân, số lượng lò phản ứng ở Mỹ cần tăng thêm 50%.
Những dự án hợp tác phát triển năng lượng hạt nhân
Tháng 10/2024, Google ký thỏa thuận với Kairos Power, công ty hạt nhân thế hệ tiếp theo gần đây được cấp phép xây dựng cho hai lò phản ứng thử nghiệm từ Ủy ban Điều tiết Hạt nhân Mỹ (NRC). Công ty đang làm việc để xây dựng các lò phản ứng nhỏ làm mát bằng muối nóng chảy, được cho là an toàn và hiệu quả hơn công nghệ truyền thống. Thỏa thuận giữa Kairos Power và Google là hợp đồng mua điện dài hạn. Tập đoàn công nghệ này sẽ mua lên 500 megawatt điện vào năm 2035 từ bất kỳ nhà máy nào mà Kairos xây dựng, với nhà máy đầu tiên dự kiến hoạt động năm 2030.
Amazon cũng tham gia phát triển công nghệ hạt nhân thế hệ tiếp theo với một khoản đầu tư trực tiếp vào X-energy có trụ sở tại Maryland. Công ty khởi nghiệp này nằm trong số những công ty đang làm việc để tạo ra lò phản ứng nhỏ tiêu chuẩn hóa có thể xây dựng nhanh với chi phí thấp hơn.
Tháng 10/2024, Amazon ký thỏa thuận với Energy Northwest, một công ty điện ở bang Washington, trong đó Amazon sẽ tài trợ giai đoạn đầu của dự án lò phản ứng module nhỏ X-energy dự kiến đặt tại bang này. Amazon sẽ có quyền mua điện từ một trong các module trong dự án đầu tiên, có thể tạo ra 320 megawatt điện và mở rộng để tăng công suất lên 960 megawatt.
Nhiều trung tâm dữ liệu mới tập trung vào AI đang xây dựng sẽ cần 500 megawatt điện hoặc hơn, vì vậy dự án chỉ đủ lớn để cung cấp năng lượng cho một địa điểm duy nhất. Dự án sẽ giúp đáp ứng nhu cầu năng lượng bắt đầu từ đầu những năm 2030. X-energy đang trong quá trình chuẩn bị nộp đơn xin cấp phép lên NRC để có thể xúc tiến dự án ở Washington.
Các kế hoạch dài hạn, vững chắc mang đến trợ giúp lớn trong việc đưa công nghệ năng lượng hạt nhân thế hệ tiếp theo vào thực tế. Tuy nhiên, những dự án đầu tiên này không đủ để đáp ứng nhu cầu. Lò phản ứng thế hệ tiếp theo mà Amazon và Google đang tài trợ là thử nghiệm quy mô nhỏ, không thể đáp ứng nhu cầu năng lượng dự kiến từ các trung tâm dữ liệu mới vào năm 2030. Để cung cấp một phần đáng kể trong số terawatt-giờ điện mà những công ty công nghệ lớn sử dụng mỗi năm, công ty hạt nhân có thể cần xây dựng hàng chục nhà máy mới thay vì một vài lò phản ứng.
Không có công nghệ nào bao gồm cả năng lượng hạt nhân có thể trở thành giải pháp duy nhất cho nhu cầu năng lượng của AI. Thay vào đó, cần kết hợp năng lượng gió, quang điện, địa nhiệt, và hạt nhân để đáp ứng cả nhu cầu năng lượng và mục tiêu khí hậu.
An Khang (Theo MIT Technology Review, Goldman Sachs, DOE)
