Le problème énergétique de l'IA transforme les opérateurs de centres de données en clients de l'énergie nucléaire

L'énergie nucléaire est passée de mode dans l'industrie technologique de la même manière qu'ailleurs : lentement après Three Mile Island en 1979, puis brusquement après Tchernobyl en 1986, et presque totalement après Fukushima en 2011. Les centres de données, comme la plupart des gros consommateurs d'électricité, ont construit leurs stratégies de durabilité autour d'accords d'achat d'électricité (PPA) éoliens et solaires, acheté des certificats d'énergie propre et poussé les fournisseurs à s'engager sur des sources renouvelables.

Cette stratégie se heurte à un mur. L'entraînement et l'inférence des modèles d'IA nécessitent d'immenses quantités de calcul, ce qui nécessite d'immenses quantités d'électricité, et cette électricité doit être disponible 24 heures sur 24, 7 jours sur 7, avec une tension et une fréquence constantes. L'éolien et le solaire produisent de l'électricité de manière intermittente. Les batteries peuvent combler les écarts à court terme mais sont loin d'avoir la capacité nécessaire pour soutenir des centres de données à l'échelle du gigawatt pendant des périodes de calme ou de couverture nuageuse de plusieurs jours. La comptabilité de l'énergie propre de l'industrie était déjà tendue ; le déploiement de l'IA l'a complètement brisée.

L'énergie nucléaire possède une propriété que l'éolien, le solaire et les batteries n'ont pas : elle produit une électricité constante, à haute densité et sans carbone, 24 heures sur 24, quelles que soient les conditions météorologiques. Et elle est de retour.

Les accords qui signalent le virage

Microsoft a fait le geste le plus visible en septembre 2023, en signant un accord d'achat d'électricité de 20 ans avec Constellation Energy pour redémarrer l'unité 1 de la centrale nucléaire de Three Mile Island en Pennsylvanie — l'unité qui n'a pas été endommagée lors de l'accident de 1979 et qui avait fonctionné avec succès jusqu'à son arrêt en 2019 pour des raisons économiques. La centrale redémarrée, rebaptisée Crane Clean Energy Center, est revenue en service en septembre 2024 et fournit désormais environ 835 mégawatts au réseau, Microsoft étant contractuellement engagé à en prendre la totalité. Le projet a nécessité 1,6 milliard de dollars d'investissement et a démontré que le redémarrage d'une centrale nucléaire américaine mise sous cocon est techniquement et économiquement viable.

Google a signé un accord avec Kairos Power en octobre 2023 pour acheter de l'électricité provenant d'une flotte de petits réacteurs modulaires (SMR), la première unité devant être mise en service d'ici 2030. Amazon Web Services a investi dans le programme SMR de X-energy et a acheté un site de centre de données adjacent à une installation nucléaire en Pennsylvanie pour permettre une connexion électrique directe. Les trois grands hyper-scalers ont désormais engagé des capitaux réels dans le nucléaire spécifiquement pour l'alimentation électrique des centres de données.

Oracle a annoncé en septembre 2024 qu'il conçoit un campus de centre de données alimenté par trois SMR. Constellation Energy est en pourparlers avec plusieurs entreprises technologiques concernant d'autres redémarrages de centrales fermées pour des raisons économiques plutôt que de sécurité.

Ce que sont les petits réacteurs modulaires (SMR)

Une centrale nucléaire conventionnelle produit 1 000 mégawatts ou plus à partir d'un seul réacteur. Sa construction prend de 10 à 20 ans et coûte entre 10 et 30 milliards de dollars, avec un historique significatif de dépassements de coûts. Les SMR sont généralement définis comme des réacteurs d'une puissance inférieure à 300 mégawatts, conçus pour être fabriqués en usine sous forme de modules et assemblés sur site. Le modèle de fabrication en usine promet des coûts plus bas, des délais de construction plus courts et un meilleur contrôle qualité que la construction traditionnelle sur site.

L'entreprise SMR la plus avancée aux États-Unis est NuScale Power, qui a reçu en 2023 la toute première certification de conception de la NRC pour un SMR — le VOYGR-6, une centrale de 462 mégawatts utilisant six modules de 77 MW. Le projet phare de NuScale, le Carbon Free Power Project dans l'Idaho, a été annulé en 2023 lorsque les coûts projetés ont grimpé à 9,3 milliards de dollars pour 462 MW, le rendant non compétitif par rapport à d'autres sources d'énergie pour ses clients utilitaires initiaux. Ce fut un revers pour l'argument économique à court terme de l'industrie des SMR.

Le réacteur de Kairos Power, qui utilise du sel de fluorure fondu comme caloporteur et des particules de combustible TRISO, fonctionne à pression atmosphérique — éliminant les dangers de vapeur à haute pression des réacteurs à eau légère conventionnels. Kairos a achevé en 2023 la première construction d'un réacteur nucléaire non refroidi à l'eau aux États-Unis, un réacteur d'essai à Hermes, dans le Tennessee. Son partenariat avec Google représente le premier accord commercial significatif d'achat d'électricité pour un SMR par une entreprise technologique.

Le Xe-100 de X-energy est un réacteur à lit de galets (pebble bed) qui utilise également du combustible TRISO dans des galets de graphite, conçu pour être intrinsèquement « walk-away safe » — la physique du réacteur empêche une réaction en chaîne incontrôlée sans aucune intervention active de sécurité. Ces conceptions de sécurité passive sont centrales dans l'argument selon lequel les SMR peuvent être construits à proximité des centres de charge comme les campus de centres de données, plutôt que dans des sites éloignés.

Les mathématiques du réseau

Goldman Sachs estimait en 2024 que la demande d'électricité des centres de données croîtrait d'environ 160 % entre 2023 et 2030, atteignant environ 8 % de la consommation électrique américaine. Les accélérateurs d'IA à pleine utilisation consomment beaucoup plus d'énergie que les serveurs polyvalents. Un Nvidia H100 à 700 watts, dans un cluster de 10 000 GPU, nécessite 7 mégawatts — avant de prendre en compte le refroidissement, qui ajoute généralement 30 à 50 % de frais généraux supplémentaires. Les plus grands clusters d'entraînement construits en 2025-2026 se mesurent en centaines de mégawatts de consommation électrique continue.

Les PPA d'énergie renouvelable peuvent égaler cette capacité sur le papier — un accord solaire à long terme pour 500 MW semble bien sur une feuille de calcul de comptabilité carbone. En pratique, cette installation solaire produit de l'électricité pendant 5 à 7 heures par jour dans de bonnes conditions et rien la nuit. Sans production de secours adaptée à la charge (généralement du gaz naturel), le centre de données ne peut pas fonctionner uniquement à l'énergie solaire. Le nucléaire produit à pleine capacité 24h/24 et 7j/7, avec des facteurs de capacité supérieurs à 90 %, ce qui en fait une bien meilleure correspondance pour le profil de demande continue du calcul IA.

Le problème du calendrier

Le principal inconvénient du nucléaire est le temps. Le redémarrage de Three Mile Island a pris environ 2 ans de l'annonce à la mise en service — exceptionnellement rapide car l'infrastructure existait déjà. Les SMR de Kairos Power ne devraient pas entrer en service avant 2030 au plus tôt. Le revers de NuScale en 2023 a montré que l'économie des SMR à grande échelle n'est pas encore prouvée. Les hyper-scalers ont besoin d'électricité maintenant, pas en 2030.

À court terme, cela crée une dépendance continue au gaz naturel comme combustible de transition. Ironiquement, plusieurs centres de données qui affichent des engagements de durabilité sont en réalité soutenus par la production au gaz lorsque l'offre renouvelable est insuffisante — une réalité que la comptabilité au niveau des services publics rend rarement visible.

La trajectoire à long terme est plus intéressante. Si les SMR peuvent être déployés à un coût et dans des délais raisonnables — tous deux encore incertains — la capacité à implanter une centrale nucléaire de 300 MW à côté d'un campus de centre de données, plutôt que de se connecter à un réseau de transport sous pression par une demande concurrente, change fondamentalement l'économie du calcul massif pour l'IA. L'intérêt renouvelé de l'industrie technologique pour le nucléaire n'est pas de la nostalgie. C'est de l'arithmétique.