O problema energético da IA está transformando operadores de data centers em clientes de energia nuclear

A energia nuclear saiu de moda na indústria de tecnologia da mesma forma que em qualquer outro lugar: lentamente após Three Mile Island em 1979, depois bruscamente após Chernobyl em 1986, e quase completamente após Fukushima em 2011. Os data centers, como a maioria dos grandes consumidores de eletricidade, construíram suas estratégias de sustentabilidade em torno de acordos de compra de energia (PPA) eólica e solar, adquiriram certificados de energia limpa e pressionaram os fornecedores por compromissos de fornecimento renovável.

Essa estratégia está esbarrando em uma parede. O treinamento e a inferência de modelos de IA exigem enormes quantidades de computação, o que exige enormes quantidades de eletricidade, e a eletricidade deve estar disponível 24 horas por dia, 7 dias por semana, com tensão e frequência constantes. A energia eólica e solar produzem eletricidade de forma intermitente. As baterias podem cobrir lacunas de curto prazo, mas estão longe da capacidade necessária para suportar data centers em escala de gigawatts durante períodos de vários dias de calmaria ou tempo nublado. A contabilidade de energia limpa da indústria já estava esticada ao limite; a expansão da IA a rompeu completamente.

A energia nuclear tem uma propriedade que a eólica, a solar e as baterias não têm: ela produz eletricidade consistente, de alta densidade e livre de carbono 24 horas por dia, independentemente do clima. E está voltando.

Os acordos que sinalizam a mudança

A Microsoft fez o movimento mais visível em setembro de 2023, quando assinou um acordo de compra de energia de 20 anos com a Constellation Energy para reiniciar a Unidade 1 da usina nuclear Three Mile Island, na Pensilvânia — a unidade que não foi danificada no acidente de 1979 e operou com sucesso até seu fechamento em 2019 por razões econômicas. A usina reiniciada, renomeada como Crane Clean Energy Center, voltou a operar em setembro de 2024 e agora fornece aproximadamente 835 megawatts à rede, com a Microsoft contratada para absorver toda a produção. O projeto exigiu US$ 1,6 bilhão em investimento de capital e demonstrou que reiniciar uma usina nuclear norte-americana desativada é técnica e economicamente viável.

O Google assinou um acordo com a Kairos Power em outubro de 2023 para comprar eletricidade de uma frota de reatores modulares pequenos (SMR), com a primeira unidade prevista para entrar em operação até 2030. A Amazon Web Services investiu no programa SMR da X-energy e comprou um terreno para data center adjacente a uma instalação nuclear na Pensilvânia para permitir uma conexão direta de energia. Todos os três grandes hyperscalers agora comprometeram capital real em energia nuclear especificamente para o fornecimento de eletricidade a data centers.

A Oracle anunciou em setembro de 2024 que está projetando um campus de data center alimentado por três SMRs. A Constellation Energy está em conversas com várias empresas de tecnologia sobre reinicializações adicionais de usinas que foram fechadas por razões econômicas e não de segurança.

O que são os reatores modulares pequenos (SMR)

Uma usina nuclear convencional produz 1.000 megawatts ou mais a partir de um único reator. Construir uma leva de 10 a 20 anos e custa entre US$ 10 e 30 bilhões, com um histórico significativo de estouro de orçamento. Os SMRs são tipicamente definidos como reatores com potência abaixo de 300 megawatts, projetados para serem fabricados em módulos na fábrica e montados no local. O modelo de fabricação em fábrica promete custos mais baixos, prazos de construção mais curtos e melhor controle de qualidade do que a construção tradicional no local.

A empresa de SMR mais avançada dos EUA é a NuScale Power, que recebeu a primeira certificação de projeto da NRC para um SMR em 2023 — o VOYGR-6, uma usina de 462 megawatts usando seis módulos de 77 MW. O projeto principal da NuScale, o Carbon Free Power Project em Idaho, foi cancelado em 2023 quando os custos projetados subiram para US$ 9,3 bilhões para 462 MW, tornando-o não competitivo com outras fontes de energia para seus clientes utilitários originais. Isso foi um revés para o argumento econômico de curto prazo da indústria de SMR.

O reator da Kairos Power, que usa sal de fluoreto fundido como refrigerante e partículas de combustível TRISO, opera em pressão atmosférica — eliminando os perigos de vapor de alta pressão dos reatores de água leve convencionais. A Kairos concluiu em 2023 a primeira construção de um reator nuclear não resfriado a água nos EUA, um reator de teste em Hermes, Tennessee. Sua parceria com o Google representa o primeiro acordo comercial significativo de compra de energia para um SMR por parte de uma empresa de tecnologia.

O Xe-100 da X-energy é um reator de leito de seixos (pebble bed) que também usa combustível TRISO em esferas de grafite, projetado para ser inerentemente seguro contra fugas — a física do reator impede uma reação descontrolada sem qualquer intervenção ativa de segurança. Esses projetos de segurança passiva são centrais para o argumento de que os SMRs podem ser construídos perto de centros de carga, como campi de data centers, em vez de locais remotos.

A matemática da rede

O Goldman Sachs estimou em 2024 que a demanda de eletricidade dos data centers cresceria cerca de 160% entre 2023 e 2030, atingindo aproximadamente 8% do consumo de eletricidade dos EUA. Os aceleradores de IA em plena utilização consomem substancialmente mais energia do que servidores de uso geral. Um Nvidia H100 a 700 watts, em um cluster de 10.000 GPUs, requer 7 megawatts — antes de considerar o resfriamento, que normalmente adiciona outros 30-50% de custos indiretos. Os maiores clusters de treinamento sendo construídos em 2025-2026 são medidos em centenas de megawatts de consumo contínuo.

Os PPAs de energia renovável podem igualar essa capacidade no papel — um acordo solar de longo prazo para 500 MW parece bom em uma planilha de contabilidade de carbono. Na prática, essa instalação solar produz energia por 5 a 7 horas por dia em boas condições e nada à noite. Sem geração de backup de acompanhamento de carga (normalmente gás natural), o data center não pode funcionar apenas com energia solar. A nuclear produz capacidade total 24 horas por dia, 7 dias por semana, com fatores de capacidade acima de 90%, tornando-se uma correspondência muito melhor para o perfil de demanda contínua da computação de IA.

O problema do cronograma

A principal desvantagem da nuclear é o tempo. A reinicialização de Three Mile Island levou cerca de 2 anos do anúncio à operação — excepcionalmente rápido porque a infraestrutura já existia. Os SMRs da Kairos Power não devem entrar em operação antes de 2030. O revés da NuScale em 2023 mostrou que a economia dos SMRs em escala ainda não foi comprovada. Os hyperscalers precisam de energia agora, não em 2030.

No curto prazo, isso cria uma dependência contínua do gás natural como combustível de transição. Ironicamente, vários data centers que proclamam compromissos de sustentabilidade são efetivamente suportados por geração a gás quando a oferta renovável é insuficiente — uma realidade que a contabilidade em nível de concessionária raramente torna visível.

A trajetória de longo prazo é mais interessante. Se os SMRs puderem ser implantados a um custo e dentro de prazos razoáveis — ambos ainda incertos — a capacidade de instalar uma usina nuclear de 300 MW adjacente a um campus de data center, em vez de se conectar a uma rede de transmissão estressada pela demanda concorrente, muda fundamentalmente a economia da computação de IA em grande escala. O renovado interesse da indústria de tecnologia pela nuclear não é nostalgia. É aritmética.