مشكلة الطاقة في الذكاء الاصطناعي تحول مشغلي مراكز البيانات إلى زبائن للطاقة النووية

خرجت الطاقة النووية عن الموضة في صناعة التكنولوجيا بنفس الطريقة التي خرجت بها في أي مكان آخر: ببطء بعد حادثة ثري مايل آيلاند في 1979، ثم بحدة بعد تشيرنوبيل في 1986، وتقريباً بالكامل بعد فوكوشيما في 2011. بنت مراكز البيانات، مثل معظم مستهلكي الكهرباء الكبار، استراتيجيات الاستدامة الخاصة بها حول اتفاقيات شراء الطاقة (PPA) من الرياح والطاقة الشمسية، واشترت شهادات الطاقة النظيفة، وضغطت على الموردين للحصول على التزامات بالمصادر المتجددة.

هذه الاستراتيجية تصطدم الآن بجدار. يتطلب تدريب نماذج الذكاء الاصطناعي والاستدلال كميات هائلة من الحوسبة، والتي تتطلب كميات هائلة من الكهرباء، ويجب أن تكون الكهرباء متاحة 24 ساعة يومياً، 7 أيام في الأسبوع، بجهد وتردد ثابتين. تنتج الرياح والطاقة الشمسية الكهرباء بشكل متقطع. يمكن للبطاريات سد الفجوات قصيرة المدى لكنها بعيدة كل البعد عن السعة اللازمة لدعم مراكز البيانات بمقياس غيغاواط عبر فترات هدوء الرياح أو الغيوم لعدة أيام. كانت محاسبة الطاقة النظيفة للصناعة ممتدة بالفعل إلى أقصى حد؛ لقد كسرها بناء الذكاء الاصطناعي تماماً.

للطاقة النووية خاصية واحدة لا تمتلكها الرياح والشمس والبطاريات: فهي تنتج كهرباء ثابتة وعالية الكثافة وخالية من الكربون على مدار الساعة بغض النظر عن الطقس. وهي عائدة.

الصفقات التي تشير إلى التحول

قامت مايكروسوفت بأبرز خطوة في سبتمبر 2023، عندما وقعت اتفاقية شراء طاقة لمدة 20 عاماً مع كونستليشن إنيرجي لإعادة تشغيل الوحدة 1 من محطة ثري مايل آيلاند النووية في بنسلفانيا — الوحدة التي لم تتضرر في حادث 1979 وكانت تعمل بنجاح حتى إغلاقها في 2019 لأسباب اقتصادية. عادت المحطة المعاد تشغيلها، التي أعيد تسميتها إلى مركز كرين للطاقة النظيفة، إلى الإنترنت في سبتمبر 2024 وتوفر الآن حوالي 835 ميغاواط للشبكة، مع تعاقد مايكروسوفت على استلامها بالكامل. تطلب المشروع استثماراً رأسمالياً قدره 1.6 مليار دولار وأظهر أن إعادة تشغيل محطة نووية أمريكية متوقفة أمر ممكن تقنياً واقتصادياً.

وقعت غوغل اتفاقاً مع كايروس باور في أكتوبر 2023 لشراء الكهرباء من أسطول من SMR، على أن يتم تشغيل الوحدة الأولى بحلول عام 2030. استثمرت أمازون ويب سيرفيسز في برنامج SMR لشركة إكس-إنيرجي واشترت موقعاً لمركز بيانات مجاور لمنشأة نووية في بنسلفانيا لتمكين الاتصال المباشر بالطاقة. جميع مشغلي الحوسبة السحابية الثلاثة الكبار الآن خصصوا رأس مال حقيقي للطاقة النووية خصيصاً لتزويد مراكز البيانات بالكهرباء.

أعلنت أوراكل في سبتمبر 2024 أنها تقوم بتصميم حرم لمركز بيانات يعمل بثلاثة SMR. كونستليشن إنيرجي في محادثات مع عدة شركات تكنولوجيا بشأن إعادة تشغيل إضافية لمحطات أغلقت لأسباب اقتصادية وليس لأسباب تتعلق بالسلامة.

ما هي المفاعلات المعيارية الصغيرة (SMR)

تنتج محطة نووية تقليدية 1000 ميغاواط أو أكثر من مفاعل واحد. يستغرق بناء واحدة من 10 إلى 20 عاماً وتكلف من 10 إلى 30 مليار دولار، مع تاريخ كبير من تجاوز التكاليف. تُعرف SMR عادة بأنها مفاعلات ذات خرج أقل من 300 ميغاواط، مصممة ليتم تصنيعها في المصنع على شكل وحدات وتجميعها في الموقع. يعد نموذج التصنيع في المصنع بتكاليف أقل، وجداول زمنية بناء أقصر، ومراقبة جودة أفضل من البناء التقليدي في الموقع.

أكثر شركات SMR تقدماً في أمريكا هي نوسكيل باور، التي حصلت على أول شهادة تصميم من NRC لمفاعل SMR في 2023 — VOYGR-6، محطة بقدرة 462 ميغاواط تستخدم ست وحدات بقدرة 77 ميغاواط لكل منها. تم إلغاء مشروع نوسكيل الرائد، مشروع الطاقة الخالية من الكربون في أيداهو، في 2023 عندما ارتفعت التكاليف المتوقعة إلى 9.3 مليار دولار مقابل 462 ميغاواط، مما جعله غير تنافسي مع مصادر الطاقة الأخرى لعملائه الأصليين من المرافق. كانت هذه نكسة لحجة الاقتصاد قصير المدى لصناعة SMR.

مفاعل كايروس باور، الذي يستخدم ملح الفلورايد المنصهر كمبرد وجزيئات وقود TRISO، يعمل تحت الضغط الجوي — مما يزيل مخاطر البخار عالي الضغط لمفاعلات الماء الخفيف التقليدية. أكملت كايروس في 2023 أول بناء لمفاعل نووي غير مبرد بالماء في أمريكا، وهو مفاعل اختباري في هيرميس، تينيسي. تمثل شراكتها مع غوغل أول اتفاقية شراء طاقة تجارية مهمة لـ SMR من شركة تكنولوجيا.

Xe-100 من إكس-إنيرجي هو مفاعل طبقة حصوية (pebble bed) يستخدم أيضاً وقود TRISO في كريات الجرافيت، مصمم ليكون آمنًا بشكل متأصل دون تدخل — فزياء المفاعل تمنع تفاعلًا هارباً دون أي تدخل أمان نشط. تعتبر تصميمات الأمان السلبية هذه مركزية في الحجة القائلة بأنه يمكن بناء SMR بالقرب من مراكز الأحمال مثل أحرم مراكز البيانات، بدلاً من المواقع النائية.

رياضيات الشبكة

قدرت جولدمان ساكس في 2024 أن طلب الكهرباء من مراكز البيانات سينمو بنحو 160% بين 2023 و2030، ليصل إلى حوالي 8% من استهلاك الكهرباء في أمريكا. تستهلك مسرعات الذكاء الاصطناعي عند الاستخدام الكامل طاقة أكثر بكثير من الخوادم العامة. يتطلب Nvidia H100 بقدرة 700 واط، في مجموعة من 10000 GPU، 7 ميغاواط — قبل حساب التبريد، الذي يضيف عادةً 30-50% إضافية. يتم قياس أكبر مجموعات التدريب التي يتم بناؤها في 2025-2026 بمئات الميغاواط من سحب الطاقة المستمر.

يمكن لاتفاقيات شراء الطاقة المتجددة مطابقة هذه السعة على الورق — اتفاقية شمسية طويلة الأجل بقدرة 500 ميغاواط تبدو جيدة في جدول بيانات محاسبة الكربون. في الممارسة العملية، ينتج هذا التركيب الشمسي الطاقة لمدة 5-7 ساعات يومياً في ظروف جيدة ولا شيء في الليل. بدون توليد احتياطي لتتبع الحمل (عادةً الغاز الطبيعي)، لا يمكن لمركز البيانات العمل على الطاقة الشمسية فقط. تنتج الطاقة النووية السعة الكاملة 24/7، مع عوامل سعة أعلى من 90%، مما يجعلها مطابقة أفضل بكثير لملف الطلب المستمر لحوسبة الذكاء الاصطناعي.

مشكلة الجدول الزمني

العيب الرئيسي للطاقة النووية هو الوقت. استغرقت إعادة تشغيل ثري مايل آيلاند حوالي عامين من الإعلان إلى التشغيل — بسرعة غير عادية لأن البنية التحتية كانت موجودة بالفعل. لا يُتوقع أن تدخل SMR لكايروس باور إلى الإنترنت قبل عام 2030 على أقرب تقدير. أظهرت نكسة نوسكيل في 2023 أن اقتصاديات SMR على نطاق واسع لم تثبت بعد. يحتاج مشغلو الحوسبة السحابية إلى الطاقة الآن، وليس في 2030.

على المدى القصير، يخلق هذا اعتماداً مستمراً على الغاز الطبيعي كوقود جسر. ومن المفارقات، أن العديد من مراكز البيانات التي تعلن التزامات الاستدامة مدعومة بشكل فعال بتوليد الغاز عندما يكون العرض المتجدد غير كافٍ — وهي حقيقة نادراً ما تجعلها محاسبة المرافق مرئية.

المسار طويل المدى أكثر إثارة للاهتمام. إذا كان من الممكن نشر SMR بتكلفة ومعقولة ضمن جداول زمنية معقولة — وكلاهما لا يزال غير مؤكد — فإن القدرة على وضع محطة نووية بقدرة 300 ميغاواط بجوار حرم مركز بيانات، بدلاً من الاتصال بشبكة نقل مضغوطة بالطلب المنافس، يغير اقتصاديات حوسبة الذكاء الاصطناعي واسعة النطاق بشكل أساسي. الاهتمام المتجدد لصناعة التكنولوجيا بالطاقة النووية ليس حنيناً. إنها حسابات.