Жажда энергии: зачем ИT-корпорациям мобильные атомные реакторы
Сразу несколько американских ИТ-гигантов в середине октября объявили о планах инвестировать в атомную энергетику. И если Microsoft решила попросту забронировать законсервированный ранее мощный реактор АЭС на 20 лет под свои нужды, то Amazon и Google собираются в партнерстве с энергетическими предприятиями развивать направление малых модульных реакторов (ММР). Новые центры обработки данных (ЦОДы) Oracle тоже будут питаться от ММР, о чем компания сообщила в сентябре. Чем вызван интерес ИТ-корпораций к атомной отрасли?
Что такое ММР
Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ) таким образом классифицирует реакторы: высокой (свыше 700 МВт), средней (от 300 до 700 МВт) и малой (до 300 МВт) электрической мощности. ММР относятся к последним. Их отличительными чертами являются автономность и модульность, то есть возможность объединять несколько реакторов в единую систему. В октябрьском отчете Международного агентства по атомной энергии (IAEA) также говорится, что малые модульные реакторы могут эффективно работать в связке с возобновляемыми источниками энергии (ветряками и солнечными панелями). Кроме того, стоит отметить небольшие сроки строительства: если для мощных реакторов это, как правило, десять лет и более, то ММР реально возвести с нуля за пять лет. Однако при всех плюсах ММР в мире очень мало. В отчете IAEA перечисляются в общей сложности 68 проектов. Из них четыре действующих, в том числе в Китае и России, еще четыре строятся и 60 находятся на более или менее ранней стадии разработки. В США, к слову, откуда родом упомянутые ранее ИT-корпорации, нет ни одного малого модульного реактора.
Причин тому несколько. Прежде всего запуск ММР оправдан в малонаселенных регионах, где дорогие высокомощные электростанции будут избыточными. Небольшие города требуют 10–50 МВт мощности – как раз задача для ММР. Вот только распределение малых мобильных реакторов по небольшим регионам автоматически повышает риски, связанные с безопасностью. Контролировать распределенную и удаленную сеть небольших реакторов куда сложнее, чем группу мощных станций, которые направляют электричество по энергосетям.
Передавать энергию на большие расстояния, конечно, обходится дороже, но говорить об экономии применительно к атомной энергетике в целом преждевременно. Несмотря на то, что стоимость производства электроэнергии на атомной станции постепенно снижается, она пока все равно заметно выше тепловой (газовой или угольной) энергии – примерно в 1,5–2 раза. Да и ТЭС сами по себе дешевле в строительстве и обслуживании, их проще масштабировать в зависимости от задач региона. Так почему вдруг речь вновь зашла про атомную энергетику, и при чем здесь ИT-индустрия? ТЭС на гусеницах
Технология малых модульных реакторов отнюдь не нова. Собственно, первая в мире АЭС относится к малым реакторам – ее мощность составляла всего 5 МВт. Она была запущена в 1954 году в советском Обнинске, дав старт мировой атомной энергетике. И проработала без малого 50 лет – ее закрыли только в 2002-м из экономических соображений: поддерживать безопасность стало слишком дорого.
В те же годы прорабатывались концепции мобильных атомных реакторов. В частности, за пять лет, с 1956-го по 1961-й, была спроектирована и создана ТЭС-3 (Т в данном случае – не «тепловая», а «транспортабельная») – мобильная электростанция, которую можно было перемещать на гусеничных шасси.
Современная энергетика, конечно, ушла далеко вперед, и нынешние ММР схожи со своими прародителями только в основополагающих физических принципах. Сегодня они развиваются за счет того, что технологии производства и эксплуатации таких опасных объектов становятся доступнее, дешевле и при этом надежнее. Что, в свою очередь, подстегивает интерес со стороны ИT и других инвесторов. Вчера, сегодня, завтра
IAEA выделяет два глобальных тренда, влияющих на развитие сегмента ММР. Это заинтересованность со стороны государств, пока не имеющих собственных проектов в малой атомной энергетике (по оценкам аналитиков, в 2025-м такие проекты запустят 25 стран), и интересы ИT-отрасли.
В дополнительной энергии нуждаются три ИT-сегмента: центры обработки данных (ЦОДы, они же дата-центры), кластеры искусственного интеллекта (ИИ) и майнинговые фермы, где «добываются» криптовалюты. В 2022 году они в общей сложности, по данным отчета, потребляли 2% всей электроэнергии в мире, в 2026-м прогнозируется увеличение объема более чем вдвое – с 460 ТВт·ч до 1000 ТВт·ч.
Потребности ни одной другой индустрии не растут столь стремительно. И далеко не все мировые энергосистемы готовы даже к сегодняшним объемам ИT-потребления, не говоря уже о перспективе, поэтому решение кажется очевидным: технологическим компаниям нужно вкладываться в развитие энергетики. Но во что инвестировать? В недорогие ТЭС нельзя – это неэкологично. «Зеленая» возобновляемая энергетика пока не справляется даже с базовыми потребностями, что уж говорить об ИT-амбициях. Что остается? Атомная.
В этом контексте проекты Microsoft, Amazon, Google, Oracle выглядят логично. Ведь атом обладает еще одним преимуществом – он углеродно нейтрален. Экологи справедливо напоминают о ядерных отходах и тех же рисках безопасности, но по крайней мере проблему глобального потепления, которая остро стоит перед всем миром, атомная энергетика не усугубляет.
К тому же айтишники не были бы верны себе, если бы не попытались и здесь все оптимизировать и автоматизировать. Каждый ЦОД, ИИ-кластер или ферма требуют разного количества энергии, которое к тому же может меняться с течением времени. Соответственно, источник энергии должен быть масштабируемым, и модульность ММР здесь как нельзя кстати. Ну а поскольку такие реакторы отличаются автономностью, то и управлять ими проще: что с одним, что с десятком справится практически тот же штат специалистов.
Есть еще один аспект. Директор группы аналитики в энергетике компании Kept Сергей Роженко, говоря об атомной энергетике в контексте развития ИT-технологий, отмечает: «ИT-отрасль живет гораздо более быстрыми темпами с точки зрения разворачивания своих мощностей. Поэтому задача – в правильном совместном планировании использования существующей инфраструктуры, с ее заделами на свободные мощности и перспективу развития энергосистем».
Если к 2026-му потребление энергии в ИT-сегменте, как было сказано выше, увеличится вдвое по сравнению с 2022 годом, значит, уже сегодня нужно значительно больше станций, генерирующих электроэнергию. То есть начинать строить новые нужно было даже не в 2021-м, а в 2010-х – ведь мы помним, что срок реализации одного проекта атомной станции составляет 5–10 лет.
Энергетики не исключают возможностьпривлечения ИT-отрасли в качестве партнера Shutterstock/FOTODOM Ресурсы можно экономить
Российские ИT-гиганты по большей части не ответили на запрос «Профиля» о перспективе инвестирования в энергетические проекты. Вместе с тем «Яндекс» предложил взглянуть на проблему энергоэффективности, что называется, с другой стороны.
«Мы давно и системно занимаемся вопросом оптимизации потребления ресурсов, – рассказали в пресс-службе компании. – Например, разработаны библиотека для языковых ИИ-моделей YaFSDP, которая ускоряет их обучение на 25%, и новые методы сжатия больших языковых моделей, позволяющие бизнесу сократить расходы на вычислительные ресурсы до восьми раз».
Отметим, что подобные решения критично важны для ИТ. В индустрии, где потребление электроэнергии исчисляется мега- и гигаваттами, даже незначительная оптимизация может привести к существенной экономии. Что, в свою очередь, позитивно повлияет и на экономику, и на экологию. Вместе мы – энергосила
К сожалению, перспективы глобальной ИT-индустрии и, соответственно, ее потребности более-менее прояснились только сейчас. И стало ясно, что без участия ИT-компаний в развитии энергосистем, похоже, не обойтись. Судя по заявленным планам, корпорации уже опоздали.
Атомный реактор, который хочет эксплуатировать Microsoft, должен заработать только в 2028 году. И это, напомним, не новый проект, а расконсервация существующего. Первый малый модульный реактор для Google предполагается запустить только к 2030-му, еще несколько ММР – до 2035-го. Amazon планирует свои проекты и вовсе на перспективу пятнадцати лет – до 2039 года.
«Росатом» согласен с тем, что ИТ- и энергоиндустрии есть смысл работать в связке. В пресс-службе, отвечая на запрос «Профиля», так обозначили возможности учета растущих потребностей технологической отрасли: «Ожидается, что в течение ближайших трех–пяти лет проекты, требующие значительных объемов электроэнергии, будут активно развиваться, и это станет одним из факторов роста интереса к атомным станциям как источнику надежного и стабильного энергоснабжения. Партнерство с энергетическими компаниями может стать ключевым шагом к реализации инфраструктурных ИТ-проектов».
Здесь важно понимать, что ни одна корпорация не использует энергию напрямую от электростанций. Сергей Роженко объясняет, что источником для ИT-кластеров (например, ЦОДов) всегда, без исключения, выступает энергосистема, в которой, в свою очередь, работают генераторы различных типов. В этом плане атомная энергия является и в перспективе останется частью большого «топливного микса» в большой энергетической системе.
«Существует практика колокации источников энергии и ЦОДов, – развивает мысль эксперт. – Так можно сократить объемы и дистанцию передачи, сделать несколько дешевле всю инфраструктуру. Но и в этом случае ЦОДы питаются не от конкретной электростанции, а в целом от энергосистемы, которая обеспечивает надежность. А ближний источник обеспечивает наибольший объем физического потока энергии».
Это не особенность российских реалий – такую колокацию предусматривают в своих проектах и американские IT-корпорации. Amazon, например, планирует заключить партнерство с консорциумом государственных коммунальных предприятий Energy Northwest и с коммунальной компанией Dominion Energy. А исследовательская энергетическая компания Kairos Power, в связке с которой будет работать Google, «выросла» из университетских и исследовательских лабораторий США.
Встаньте, ЦОДы, встаньте в круг
Будут ли в России реализованы проекты атомных станций, инициированные ИT-компаниями? Скорее, нет: острого дефицита энергии у нас не наблюдается. Малые модульные реакторы разрабатываются и без помощи айтишников: в стране сейчас в общей сложности 18 таких проектов на различных стадиях реализации. Всего же, согласно планам «Росэнергоатома», за следующие 20 лет планируется построить 29 новых атомных реакторов различной мощности.
Тем не менее энергетики не исключают возможность привлечения ИT-отрасли в качестве партнера: потребность в энергии со стороны технокластеров в любом случае будет расти, и это нужно учитывать. «Необходимо двигаться в направлении строительства ЦОДов вокруг атомных станций и, возможно, синхронизировать развитие энергетики строительства АЭС и дата-центров, – комментирует пресс-служба «Росатома». – Учитывая ограничение по доступной мощности и высокой цене электроэнергии в крупных городах, где традиционно располагаются ЦОДы, такие проекты становятся все более актуальными».
Размещение ЦОДов рядом с атомными станциями, полагают в компании, не только позволит оптимизировать затраты на электроэнергию и снизить нагрузку на существующие электрические сети в крупных агломерациях, но и не потребует от государства дополнительных затрат на создание инфраструктуры для дата-центров. Иными словами, ИT-компаниям придется подстраиваться под энергосистему, и в российских реалиях это, вероятно, действительно самый оптимальный подход.
При этом важно отметить, что в целом энергетика будет развиваться не только под эгидой атома, несмотря на стремительно растущий спрос на него. Мощность генерации на возобновляемых источниках энергии также будет увеличиваться. А поскольку ММР в силу модульности легко объединяется с иными способами добычи энергии, эти направления, вероятно, будут идти в будущее «рука об руку».
В России, несмотря на развитие атомной и наличие проектов «зеленой» энергетики, доминируют иные типы электрогенерации. «Атом – часть общего энергобаланса, в России это порядка 20%, а в перспективе – 25%. Но вся остальная выработка электроэнергии обеспечивается другими источниками, – напоминает Сергей Роженко. – В первую очередь это тепловая генерация (а в ней наибольшую долю играет газовая). Масштабное строительство новых тепловых электростанций, особенно на газовом топливе, является одной из значимых задач по развитию российской энергосистемы».
На ближайшие десятилетия, уверен эксперт, возрастающие энергопотребности, в том числе со стороны ЦОДов, будут обеспечивать в России атомная, газовая и в какой-то мере угольная генерация. Именно их энергию продолжат использовать для обеспечения больших мощностей по обработке данных на горизонте до 2050-го и, вероятно, до 2100 года.