Велика вероятность, что дата-центры будущего будут комплектоваться встроенными ядерными реакторами или, как минимум, размещаться рядом с действующими АЭС. Развитие искусственного интеллекта и другие технологии повышают спрос на инфраструктуру ЦОД. Нужно гораздо большей вычислительной мощности. Для обслуживания IT-инфраструктуры требуется больше электричества. Как с этим справиться, учитывая дороговизну энергоносителей? Особенно на Западе, где решили отказаться от ископаемых углеводородов в пользу альтернативной энергетики, что привело к дефициту генерирующих мощностей.

В условиях дефицита требовать все больше электроэнергии из центральной электросети означает конкурировать с домохозяйствами и другими отраслями экономики. Это точно не поможет индустрии ЦОД завоевать новых друзей и сохранить имеющихся. Особенно, если результатом станут массовые отключения электроэнергии (блэкауты). По мнению ряда экспертов, индустрии ЦОД нужно искать другой источник энергии. Им может стать “мирный атом”. Причем ряд аналитиков даже предсказывают, что в не столь отдаленном будущем дата-центры будут иметь собственные специализированные встроенные ядерные реакторы.

Малые модульные реакторы в ЦОД

Речь идет о широко разрекламированных малых модульных реакторах (ММР). Это усовершенствованные системы, производящие примерно на две трети электроэнергии меньше, чем традиционная крупная атомная электростанция. Пока коммерческих ММР нет. Но Китай уже их строит. И подобная технология уже используется на атомных подводных лодках.

Ряд университетов, включая Имперский колледж Великобритании в Лондоне, уже много лет эксплуатируют прототипы малых ядерных реакторов в целях обучения и подготовки кадров. Собственный реактор Имперского колледжа, расположенный недалеко от Лондона, работал с 1965 по 2010 гг.

Сегодня большинство компаний, разрабатывающих малые модульные реакторы для коммерческого использования, сосредоточены на том, чтобы помочь городам сохранить свет включенным. Однако в ряде специализированных фирм решили, что центры обработки данных – лучший потенциальный потребитель ММР.

Реализуется около полусотни проектов по коммерциализации ММР. Задача – обеспечивать конвейерное производство, стандартизируя производственные линии. Процесс усложняет необходимость получения «зеленого света» от местных регуляторов.

В США один такой проект от компании NuScale уже получил добро от Управления по атомной энергии. В Великобритании местный регулирующий орган продолжает изучать проекты Rolls-Royce и американской технологической компании Holtec International. Базирующаяся в США энергетическая компания Westinghouse хочет построить четыре ММР на северо-востоке Англии – недалеко от существующей атомной электростанции Хартлпул, и ей также требуется “зеленый свет”.

Атомные подлодки как довод в пользу ММР; коммерциализацию ускорят IT-корпорации

Атомные подводные лодки считаются многими экспертами убедительным аргументом в пользу безопасности технологии ММР – в том числе и в ЦОД. В их случае создается реактор, который помещается в подлодку. Члены команды спят в считанных метрах от него.

Но высокая стоимость ММР может оказаться слишком большим барьером. Многие владельцы и операторы обычных дата-центров испугаются, когда появятся первые прейскуранты, которые сделают ММР неконкурентоспособными по сравнению с условными возобновляемыми источниками энергии. Гринпис также выступает против атомной энергетики по соображениям безопасности, указывая на риск аварий и необходимость обращения с радиоактивными отходами.

Поэтому, как прогнозируют аналитики, участие субъектов высокотехнологического сектора, располагающих энергозатратными ЦОД и большими финансовыми резервами, окажется решающим фактором в развитии и коммерциализации этой технологии.

Калифорнийский стартап Oklo планирует производить ММР, построить которые можно будет быстро и безопасно. У компании уже якобы есть система, почти готовая к запуску. Ее команда считает искусственный интеллект (ИИ), повышающий нагрузку на ЦОД, катализатором и главной движущей силой проекта.

В Oklo не сообщают, подписала ли уже фирма контракты с какими-либо компаниями, занимающимися дата-центрами, но отмечают «заинтересованность крупных операторов ЦОД». Так как же будет выглядеть собственная атомная электростанция дата-центра, если исходить из версии Oklo? Концепция предполагает размещение большого резервуара из нержавеющей стали, содержащего ММР, в яму глубиной 15 м (50 футов). Затем над ним будет построен дата-центр (на фото выше).

Судя по концепции фирмы, связь между ММР, искусственным интеллектом и дата-центрами для совета директоров Oklo предельно очевидна. И в этом нет ничего удивительно, поскольку его председателем с 2015 года является главный исполнительный директор OpenAI Сэм Олтмен.

Рекрутинговые усилия как “лакмусовая бумажка” настроений в индустрии ЦОД

В марте 2024 года стартап Oklo объявил о поиске управленца для принятия решений, касающихся индустрии ЦОД. Кандидаты должны обладать обширными знаниями в области планирования электропитания дата-центров, выбора места размещения ЦОД, проектирования инфраструктуры, разработки и эксплуатации серверных ферм.

ММР стартапа Oklo получат мощность до 15 МВт и смогут работать в течение 10 и более лет без дозаправки. Компания находится в процессе выхода на биржу, который, как ожидается, состоится в июле 2024 года. Но она еще не получила одобрения со стороны американского Управления по атомной энергии на свои разработки.

Oklo уже давно рассматривает дата-центры как потенциальный рынок, но новое объявление о найме управленца предполагает, что теперь компания готова начать агрессивное продвижение своих решений среди потенциальных клиентов из индустрии ЦОД. И среди таких клиентов могут оказаться мега-корпорации.

В январе 2024 года корпорация Microsoft, располагающая многочисленными гипермасштабными ЦОД, наняла Арчи Манохарана на должность директора по ядерным технологиям и Эрин Хендерсона на должность руководителя отдела ускорения ядерных разработок. Это показывает рост интереса софтверного гиганта к ММР.

Microsoft явно “играет в долгую”. В 2023 году корпорация подписала соглашение о покупке электроэнергии с компанией Helion Energy, базирующейся в штате Вашингтон и поставившей амбициозную целью: строительство первой в мире действующей термоядерной электростанции. Компания оптимистично прогнозирует, что производство электроэнергии начнется к 2028 году.

В марте 2023 стало известно, что еще один владелец многочисленных гипермасштабных ЦОД Google нанимает сотрудников для «сокращения углеродного следа бизнеса». Одним из элементов новой энергетической стратегии этой корпорации также могут стать малые модульные реакторы.

Не все технологические корпорации спешат перейти на ММР, предпочитая традиционные АЭС

Интерес Google и Microsoft к ММР основан на том факте, что они небольшие и модульные, а также теоретически могут быть изготовлены заранее в другом месте, а затем отправлены в дата-центр и установлены там. Это должно сделать их более доступными, чем крупномасштабные реакторы АЭС, которые питают города или целые регионы.

Но, как поясняют эксперты, это все еще крайне долгосрочные проекты. Аналитик заявляют, что при наиболее оптимистичном сценарии развертывание ММР произойдет к 2030 году, а их внедрение в ЦОД, вероятно, начнется через 10–15 лет.

Именно поэтому еще один IT-гигант Amazon пока делает ставку на традиционные АЭС. В начале марта 2024 года корпорация запустила переход на атомную энергетику, купив кампус ЦОД рядом с атомной электростанцией в рамках сделки стоимостью 650 миллионов долларов. Продавцом выступила компания Talen Energy – владелец и оператор многочисленных объектов по производству и организации передачи электроэнергии в США.

В результате приобретения AWS получит во владение комплекс ЦОД под названием Cumulus (на фото выше), который инженеры Talen Energy построили рядом со своей АЭС Саскуэханна мощностью 2,5 гигаватта на северо-востоке Пенсильвании.

Когда кампус Cumulus открылся в начале 2023 года, его мощность составляла 48 мегаватт. В Talen Energy планировали увеличить мощность объекта до 475 мегаватт после завершения. После перехода во владение Amazon кампус ЦОД может стать еще больше. Согласно условиям сделки, Amazon приобретет объект Cumulus и связанную с ним энергетическую инфраструктуру. Пока не совсем понятно, что будет означать продажа этого объекта AWS для арендаторов, уже работающих на территории Cumulus.

Talen Energy также продолжит предоставлять Amazon прямой доступ к электричеству, производимому на АЭС. В ближайшие годы AWS рассчитывает получить в свое распоряжение генерирующие мощности размером максимум 960 мегаватт.

Эта сделка знаменует собой очередную инвестицию Amazon в безуглеродную и возобновляемую энергетику для удовлетворения растущих потребностей своих дата-центров. Месяцем ранее гигант электронной коммерции подписал соглашение о покупке электроэнергии с ветряной электростанцией в округе Гиллиам, штат Орегон (США). В проекте, которым управляет компания Avangrid, задействованы 40 турбин, способных вырабатывать в общей сложности 90 мегаватт электроэнергии (или около 2,4 мегаватта каждая – при сильном ветре).

Корпорация Amazon также исследовала альтернативы традиционным электростанциям. В начале 2023 года сообщалось о ее планах обеспечить электроэнергией три ЦОД, используя топливные элементы на природном газе мощностью около 75 мегаватт. Эти генераторы работают аналогично водородным топливным элементам, установленным на космических кораблях, но производят CO2 наряду с электричеством и водой. Хотя эти генераторы первоначально будут работать на природном газе, в будущем их можно будет переоборудовать для работы на водороде.

Гарантированная бесперебойная работа инфраструктуры и непрерывность бизнес-процессов

У атомной энергетики есть еще один аспект, который в первую очередь привлекателен для поставщиков облачных услуг и услуг ЦОД в целом. Это связано с уменьшением числа переменных, от которых зависит электроснабжение. Например, ветряные электростанции зависят от погоды, а производство энергии с помощью солнечных батарей происходит только до тех пор, пока есть дневной свет. Но серверы должны работать в ночное время и штиль. Поэтому дата-центры не могут к нормально адаптироваться к работе в тандеме с гелиоэлектростанциями и ветряками без значительных вложений в системы хранения энергии.

Обеспечить непрерывность работы ЦОД крайне важно. Отключение электроэнергии не позволяет компаниям использовать инфраструктуру ЦОД. Клиентам, которые полностью запускают программы в облаке, приходится принудительно прекращать работу. Именно поэтому некоторые дата-центры оснащены аварийными генераторами, работающим на дизельном или биотопливе. Владельцы ЦОД даже заключают контракты с местными заправочными станциями на поддержание работы аварийного генератора в случае стихийного бедствия.

Таким образом, приобретение AWS — разумный шаг на нескольких уровнях. Сделка обеспечивает решение растущих энергетических потребностей ЦОД в связи с развитием искусственного интеллекта, попутно гарантируя надежное энергоснабжение. Поэтому не стоит удивляться, узнав, что в ближайшие годы подобные приобретения станут нормой для растущего числа поставщиков облачных услуг.

Европейцы не отстают

Может сложиться впечатление, что реализацией тандема АЭС и ЦОД заинтересованы только в США. Но таких проектов хватает и в других регионах. Например, в Европе. В сентябре 2023 года шведская компания Kärnfull Next объявила о планах построить на побережье скандинавской страны кампус малых модульных реакторов, которые будут использоваться для электроснабжения дата-центров.

Кампус планируется построить в Нючёпинге на восточном побережье Швеции, где компания Studsvik, занимающаяся программным обеспечением для нужд ядерной энергетики, уже эксплуатирует испытательные реакторы. Ввод в эксплуатацию запланирован на 2030 год.

Команда Kärnfull Next – открытые сторонники ММР. Компания ведет подготовку технико-экономического обоснования использования площадки Studsvik. Фирма Instance Architects была назначена потенциальным архитектором будущего проекта, если он будет реализован.

Российские ЦОД рядом с АЭС

Операторы и владельцы ЦОД на территории Российской Федерации, известной успехами в использовании “мирного атома”, также отдают предпочтение традиционным АЭС. Например, вблизи Калининской АЭС в Тверской области уже эксплуатируется одноименный дата-центр с общей мощностью инфраструктуры для размещения оборудования в 32 МВт.

В 2022 году стало известно о намерениях Росэнергоатома спроектировать и развернуть модульный дата-центр на промышленной площадке Кольской АЭС в Мурманской области. Общая мощность нового ЦОД составит 1 МВт. Он рассчитан на 48 стоек (предусмотрена возможность дальнейшего расширения до 96 стоек). Запуск в эксплуатацию должен состояться в 2024 году.

Дата-центр рядом с Кольской АЭС должен стать элементом базовой инфраструктуры для новых высоконагруженных цифровых платформ и сервисов Северного морского пути и Арктической зоны. Они необходимы для обеспечения логистики, управления сервисами «умного города», развития туризма и других отраслей, важных для региона.