ЦОД + АЭС: серверные фермы с модульными реакторами уже на горизонте

Начало 2023 года ознаменовалось изобилием публичных заявлений о центрах обработки данных, снабжаемых электроэнергией за счет «мирного атома». Соответствующие новости звучали крайне многообещающе и футуристично. Но важно понимать реализуемость обсуждаемых технологий и концепций в краткосрочной перспективе.

Например, обороты набирает технология малых модульных реакторов (ММР), позволяющая организовать выработку электричества рядом с уже существующими / вновь возводимыми ЦОД без привязки к традиционным АЭС. Эксперты ожидают, что эта технология получит широкое распространение лишь к концу текущего десятилетия. Но процесс вполне может ускориться, что подтверждают приведенные ниже новости.

Гораздо более практичным и реализуемым является именно «традиционный» подход. Вместо применения специализированных ядерных реакторов, развертываемых под нужды центров обработки данных, он предполагает создание кампусов ЦОД рядом с уже существующими атомными электростанциями. Начнем с него.

Реализованные и реализуемые проекты

Подобные проекты активно реализуются. Например, в Тверской области РФ функционирует центр обработки данных «Калининская АЭС», располагающийся вблизи одноименной электростанции. Такое соседство обеспечивает гарантированно бесперебойное электропитание на уровне до 80 МВт. ЦОД проектировался и возводился «с нуля» на специально выбранной площадке с учетом требований к надежности инфраструктуры уровня Tier III.

В середине января 2023 года компания Cumulus Data, занимающаяся предоставлением колокейшн-услуг, объявила о завершении строительства центра обработки данных мощностью 48 мегаватт с прямым подключением к парогенератору атомной электростанции Саскуэханна на северо-востоке американского штата Пенсильвания. Первый блок этой АЭС был запущен в 1983 году, а второй — в 1985 году.

Поскольку АЭС способна производить 2,5 ГВт в год, Cumulus Data планирует добавить два дополнительных корпуса ЦОД мощностью по 48 МВт. Якорным заказчиком колокейшн-провайдера является компания по майнингу биткоинов TeraWulf, нацеленная на минимизацию выбросов двуокиси углерода при эксплуатации IT-инфраструктуры. Данная фирма в начале 2023 года сообщала о намерении увеличить чистую мощность майнингового оборудования до 50 МВт.

Американская энергетическая компания Dominion Energy, в последние годы активно вкладывающая свободный капитал в индустрию центров обработки данных, планирует построить кампус ЦОД рядом со своей атомной электростанцией Millstone. АЭС находится в центре американского штата Коннектикут и способна производить чуть более 2 ГВт электричества в год. Проект называется NE Edge. План включает строительство двух зданий ЦОД площадью в 100 тыс. квадратных метров и 40 тыс. квадратных метров.

АЭС Millstone находится в эксплуатации с середины 1960-х годов. Ее первый реакторный блок был выведен из эксплуатации в 1995 году. Второй энергоблок мощностью 869 МВт находится в эксплуатации с 1975 года. Третий имеет мощность 1,2 ГВт и работает с 1986 года.

Иногда компании, занимающиеся строительством АЭС, строят собственные ЦОД рядом с генерирующими мощностями, а затем, получив достаточно опыта, начинают возводить серверные фермы вдали от АЭС.

Так, в 2019 году Росэнергоатом представил проект по строительству дата-центра в Иннополисе (город-спутник Казани, Республика Татарстан). Проект получил название «Атомдата-Центр». Ввод в эксплуатацию первой очереди серверной фермы на 1 тыс. стоек запланирован на 2023 год. Второй этап проекта предполагает развертывание еще 1 тыс. сеток. В состав кампуса ЦОД войдут четыре машинных зала, рассредоточенные по двум зданиям площадью по 7 тыс. квадратных метров каждое.

Эксплуатация ЦОД рядом с АЭС обеспечивает надежность и экономическую выгоду

Возможно, самым большим преимуществом прямого подключения ЦОД к атомной электростанции является устранение любых промежуточных звеньев в цепи. Речь о, как правило, устаревших системах передачи и распределения электроэнергии. Это повышает надежность и зачастую снижает стоимость электроэнергии, поступающей в ЦОД.

Источником для беспокойства может выступать разве что лицензия на эксплуатацию самой электростанции. В странах Запада многие АСЭ выводятся из эксплуатации под влиянием как политических, так и технических проблем, и владельцам ЦОД необходимо следить за этим.

Компании, разрабатывающие ММР, стали одним из главных источников инфоповодов

Но гораздо более перспективной, конечно, считается концепция эксплуатации ЦОД в тандем с малыми модульными реакторами, которая, как ожидается, будет активно развиваться в ближайшие годы. Растущую перспективность технологии ММР подтверждает тот факт, что соответствующие устройства берут на вооружение энергетические компании, а регулирующие органы активно их сертифицируют.

В частности, в конце 2022 года Комиссия по лицензированию и выработке стандартов в области ядерной энергии США (Nuclear Regulatory Commission; NRC) разрешила размещение малых модульных реакторов поблизости от районов с повышенной плотностью населения.

В середине января 2023 года NRC завершила сертификацию малого модульного реактора NuScale, способного обеспечивать мощность до 50 МВт на один энергоблок. Министерство энергетики США планирует к 2029 году запустить первую в США демонстрационную систему NuScale в Национальной лаборатории Айдахо.

Реакторы NuScale спроектированы так, чтобы их можно было быстро собирать из заранее изготовленных элементов. Компоненты системы изготавливаются на заводе в соответствии со стандартными спецификациями и развертывается на месте – подобно модульным ЦОД.

В начале 2023 группа компаний-партнеров во главе с GE Hitatchi получила первый коммерческий контракт на строительство подключенных к центральной электросети ММР мощностью до 300 МВт. Планируется, что первый энергоблок из соответствующей серии будет развернут по заказу энергетической компании Ontario Power Generation на площадке в Кларингтоне, Онтарио (Канада).

В конце марта 2023 года GE Hitachi Nuclear Energy (GEH), Ontario Power Generation (OPG) и Synthos Green Energy (SGE) и TVA объединили усилия для инвестирования в разработку малого модульного реактора GEH BWRX-300. Инициатива также предполагает продвижение и глобальное развертывание малых модульных реакторов.

В марте 2023 года американская компания Last Energy объявила о сделке по продаже 24 малых модульных реакторов клиентам из Великобритании за 2,4 миллиарда фунтов стерлингов. Реакторы компании относятся к водо-водяному типу и обеспечивают мощность 20 МВт каждый при стоимости 100 миллионов фунтов за единицу.

Другим потенциальным поставщиком мини-АЭС для дата-центров является Rolls-Royce, чей ММР (также использующий проверенную технологию водо-водяного реактора) уже проходит сертификацию регулирующими органами Великобритании. Ожидается, что ММР мощностью 470 МВт от компании Rolls-Royce будут стоить около 1,8 миллиарда фунтов стерлингов каждый и будут готовы в течение четырех-семи лет.

В Rolls-Royce утверждают, что крупные центры обработки данных могут помочь финансировать установку ММР в отдельных городах / промышленных кластерах через групповые соглашения о покупке электроэнергии.

Вместо заключения

Компании, предлагающие ММР, заявляют, что они могут добиться большего успеха, используя реакторы, которые собираются быстрее обычных. Причина кроется в применении стандартных деталей, которые производятся централизованно на заводах и могут быть предварительно одобрены, имея стандартную конструкцию.

По мере развития технологий востребованность и полезность ММР для индустрии ЦОД, несомненно, будут расти. Возможно, они не только смогут обеспечить электроэнергией более отдаленные районы и связанные с ними периферийные центры обработки данных, но и превратятся в резервный источник электропитания для более традиционных дата-центров, заменив гораздо менее экологичные дизельные генераторы.