Швейцарский стартап Deep Atomic AG анонсировал компактный малый модульный реактор (SMR), оптимизированный под нужды дата-центров. По данным пресс-службы компании, модель MK60 представляет собой водо-водяной реактор на лёгкой воде под давлением, способный генерировать 60 МВт электрической энергии и до 180 МВт — тепловой.

MK60 обеспечивает стабильные и управляемые поставки энергии в режиме 24/7, независимо от погодных условий или нестабильности в магистральных сетях. Это ключевое преимущество для операторов ЦОД. Модульный дизайн MK60 позволяет быстро установить дополнительные реакторы, нарастив мощность до 1 ГВт и более. Избыточная тепловая энергия от реактора и дата-центра может быть использована для отопления зданий, нужд сельского хозяйства, опреснения воды и т.д.

Источник изображения: Deep Atomic

В отличие от многих конкурентов, предпочитающих строить SMR большего размера, MK60 значительно компактнее. Для размещения реактора с сопутствующим оборудованием требуется всего 80 м², так что он может обслуживать удалённые и периферийные объекты, не подключённые к основной энергосети. Небольшой размер также снижает капитальные затраты, говорит Deep Atomic.

Источник изображения: Deep Atomic

SMR привлекают всё больше внимания операторов дата-центров. AWS вложится в строительство четырёх SMR X-energy. Google заключила соглашение о покупке энергии от нескольких SMR Kairos Power. Equinix закупила PPA на 500 МВт у компании Oklo, поддерживаемой Сэмом Альтманом (Sam Altman), а Prometheus Hyperscale (Wyoming Hyperscale) решила приобрести у неё же 100 МВт. А Oracle заявила, что запитает гигаваттный ИИ ЦОД от малых модульных реакторов.

Часть авиабазы Naval Air Station Lemoore близ Фресно (Калифорния) ВМС США совместно с энергетической компанией Ameresco намерены превратить в комплекс из солнечной электростанции мощностью 425 МВт, энергохранилища и дата-центра — всё на площади около 370 га. Ameresco реализует проекты в области солнечной энергетики в США, Канаде и Европе. Авиабаза Naval Air Station Lemoore открыта в 1961 году и является крупнейшей авиабазой ВМС США.

После получения в распоряжение участка Ameresco построит солнечную электростанцию с аккумуляторным энергохранилищем, которые будут снабжать дата-центр общей площадью 56 тыс. м². ЦОД предполагается построить в пять этапов, на каждом из которых будет возведено 20–25 МВт, так что общая ёмкость объекта, вероятно, превысит 100 МВт. По информации СМИ, электростанция и хранилище также будет выступать резервным источником питания самой авиабазы, что обеспечит ей бесперебойное энергоснабжение. Предполагаются поставки энергии и другим клиентам в регионе.

Источник изображения: ВМС США

Это не единственный проект строительства солнечных электростанций для питания дата-центров, но один из самых масштабных. Так, индийская AmpIn Energy Transition (ранее Amp Energy India) ввела в эксплуатацию солнечную электростанцию, компенсирующую потребление ЦОД AWS. Проект имеет общую мощность 100 МВт (в пике до 135 МВт). А Microsoft в прошлом году анонсировала строительство в США солнечных электростанций суммарной мощностью 2,5 ГВт.

NextEra Energy оценивает целесообразность перезапуска остановленной атомной электростанции Duane Arnold в Айове. Bloomberg сообщает, что руководство компании прямо заявило о том, что «чрезвычайно заинтересовано» в возвращении станции к жизни. Информация появилась на фоне роста в США спроса на электроэнергию — технологические компании строят ресурсоёмкие ЦОД.

В NextEra Energy подчёркивают, что у клиентов, в частности операторов дата-центров, интерес к восстановлению работы электростанции очень велик. При этом запросы есть и у других игроков рынка. Сообщается о рамочных соглашениях с двумя клиентами из рейтинга Fortune 50 на поставку 10,5 ГВт возобновляемой и иной энергии до 2030 года. Имена клиентов не называются, но подчёркивается, что это не технологические компании. Другими словами, энергодефицит носит общий характер и мало зависит от отрасли.

Источник изображения: NextEra Energy

600-МВт АЭС Duane Arnold была остановлена в 2020 году после того, как крупнейший заказчик решил отказаться от сотрудничества. После урагана в том же году станция была повреждена, из-за чего компания поспешила полностью прекратить её работу на два месяца раньше, чем планировалось.

Объект ввели в эксплуатацию ещё в 1974 году, поэтому АЭС опирается на более старые технологии чем те, что применяются на других станциях в США. Но это может оказаться преимуществом — по данным руководства компании, компоненты для станции «менее сложные», поэтому вернуть её в строй будет довольно просто. Тем не менее, как сообщают эксперты Jefferies & Co, возрождение АЭС всё равно обойдётся будет недешёвым. Более того, нет никаких гарантий, что затраты окупятся, поскольку АЭС повреждена, а в регионе активно и устойчиво развивается ветроэнергетика.

Это не первая АЭС, которую решено вернуть к работе на фоне роста спроса на электроэнергию. Не дремлют и конкуренты. В прошлом месяце Rival Constellation Energy анонсировала перезапуск АЭС Three Mile Island в Пенсильвании для поставки электричества дата-центрам Microsoft. Набирает силу и новый тренд по заключению соглашений со строителями малых модульных реакторов (SMR), но пока в коммерческой эксплуатации нет ни одного из них.

У майнеров биткоинов есть всего девять месяцев на то, чтобы подписать контракты с гиперскейлерами и компаниями в сфере ИИ, считают в аналитической компании JPMorgan, о чём сообщил ресурс Data Center Dynamics. По мнению аналитиков JPMorgan, для майнеров сейчас самое подходящее время, чтобы расширить сферу деятельности, поскольку традиционные ЦОД всё ещё испытывают трудности с поиском мощностей, подключений к энергосетям и масштабированием.

«Мы считаем, что у избранных майнеров есть около девяти месяцев, чтобы подписать выгодные сделки с несколькими хорошо финансируемыми ИИ-стартапами и гиперскейлерами, пока [остальные] дата-центры остаются в подвешенном состоянии, ожидая одобрения и/или подключения к энергосетям», — сообщили аналитики Реджинальд Л. Смит (Reginald L. Smith) и Чарльз Пирс (Charles Pearce) в отчёте, впервые опубликованном The Block. Они также отметили, что зарегистрированные в США майнеры биткоинов имеют доступ к более чем 5 ГВт электроэнергии, а ещё 6 ГВт находятся на разных стадиях освоения.

Источник изображения: Kanchanara / Unsplash

JPMorgan оценивает объём заказанных, но пока не реализованных ёмкостей ЦОД в более чем 12 ГВт, на одобрение и строительство которых может уйти до шести лет. В августе американская инвестиционная управляющая компания VanEck заявила, что майнеры биткоинов могут зарабатывать дополнительно $13,9 млрд/год благодаря партнёрству с компаниями в области ИИ.

Ряд криптомайнеров вовремя перешли на обслуживание ИИ. Так, CoreWeave полностью переключилась на поддержку ИИ/HPC-задач. Компания также подписала 12-летний контракт с майнинговой фирмой Core Scientific, в рамках которого последняя расширит ёмкости для удовлетворения потребности CoreWeave в ИИ-вычислениях. По словам Core Scientific, сделка принесёт ей за 12 лет $8,6 млрд. Ещё один игрок на рынке майнинга, Crusoe Energy, построит и сдаст в аренду Oracle крупный ИИ ЦОД. Oracle разместит там ИИ-кластеры и сдаст их в аренду Microsoft в интересах OpenAI. Hive Digital Technologies, Northern Data, Applied Digital, Iris Energy и другие майнеры теперь тоже уделяют всё больше внимания HPC/ИИ наряду со криптобизнесом.

В Министерстве экономики Тайваня поднят вопрос о создании объектов возобновляемой энергетики. При этом, как сообщает DigiTimes, они будут расположены не на территории острова, а на соседних Филиппинах — энергии не хватает, в том числе для производства чипов, и не исключается передача электричества подводными кабелями или буквально транспортировка морем. Поставщики энергии отчасти приветствуют подобные инициативы, но предупреждают, что строительство потребует тщательного учёта будущих затрат и рисков.

Во-первых, прокладка кабелей и сопутствующей инфраструктуры для передачи энергии обойдётся дороже NT$100 млрд ($3,1 млрд). Более того, не вся «зелёная» энергия одинакова. По информации издания, цены из-за инфляции растут, а крупные покупатели, включая производителей полупроводников, не готовы покупать электричество дороже $0,19 за кВт∙ч. Тем временем ветроэнергия с Филиппин может стоить и $0,25 за кВт∙ч из-за потерь при передаче. Если покупатели откажутся от подобных поставок, под угрозой окажется как энергобезопасность острова, так и доходы инвесторов.

Немалую роль играют и риски последнего времени. Не так давно Филиппины поменяли политику субсидирования бизнеса, из-за чего некоторые зарубежные инвесторы буквально терпят убытки. Компании, рассматривающие возможности инвестиций в Филиппины, могут столкнуться с серьёзными рисками, если филиппинские власти не предоставят надёжных гарантий. Кроме того, филиппинские субсидии на возобновляемую энергетику зависят от компонентов из материкового Китая, поэтому не исключено, что тайваньским генерирующим компаниям доступ к солнечной и ветряной энергии будет ограничен.

Источник изображения: Lin Jhih-Han / Unsplash

Важна и сложность технического обслуживание возможной инфраструктуры — ремонт подводных кабелей из-за инцидентов разной природы может увеличить расходы, а также привести к перебоям с поставками энергии. Например, подводные кабели станут приоритетными целями в условиях вероятного геополитического кризиса. Подводные ВОЛС острова уже пострадали в прошлом году.

Офшорная энергетика острова сегодня в тупике из-за цен, а развитие солнечной ограничено из-за недостатка земли и строгих требований властей к сосуществованию солнечных электростанций и сельскохозяйственных угодий. Лидеры энергоотрасли Тайваня уверены, что заброшенные и недоиспользованные земли острова можно было бы применять для развития солнечной энергетики. Эффективная координация действий между правительственными ведомствами могла бы снизить затраты и риски — тогда не пришлось бы прибегать к инвестициям в зарубежные «зелёные» проекты с высокими рисками.

Источник изображения: Jesse De Meulenaere/unsplash.com

От некоторых масштабных проектов передачи энергии по морскому дну уже пришлось отказаться. Например, в прошлом году Atlassian закрыла проект поставки «зелёного» электричества из Австралии в Сингапур — он тоже столкнулся с проблемами экономической целесообразности, хотя Сингапуру новые мощности не помешали бы. На самом Тайване дефицит электроэнергии мешает, в частности, развитию ИИ ЦОД.

Как заявило Международное энергетическое агентство (IEA) в ежегодном отчёте «Перспективы мировой энергетики» (World Energy Outlook), глобальный спрос на электроэнергию стремительно растёт. По данным агентства, в следующие 10 лет ежегодный прирост будет сравним с энергопотреблением целой Японии. Это повлияет на показатели сокращения выбросов, а спрос в 2035 году будет на 6 % выше, чем прогнозировалось ранее.

Что касается ЦОД, потребление будет стремительно расти из-за роста рынка ИИ и цифровизации в целом, однако на этот сектор по-прежнему будет приходиться лишь небольшая часть от общемировых энергетических затрат. Впрочем, пока прогнозы носят очень приблизительный характер, с учётом непредсказуемости проблем в цепочках поставок, увеличения энергоэффективности, политических факторов и т.п.

Долгое время рост энергопотребления сдерживался переносом нагрузок со старых корпоративных площадок в гораздо более эффективные облака. Однако этот козырь уже использован, а рост ИИ-нагрузок приведёт к взлёту энергопотребления на невиданный ранее уровень. Так, по оценкам IEA, энергопотребление дата-центров в 2022 году составило 230–340 ТВт∙ч, т.е. около 1 %–1,3 % от общемирового без учёта расходов на сети передачи данных и майнинг.

Источник изображений: IEA

Впрочем, в любом случае на долю ЦОД не будет приходиться основная доля потребления. Например, базовый сценарий предполагает, что на ЦОД будет приходиться менее 10 %% от общего роста спроса. Примерно такой же рост покажет индустрия опреснения воды, а у электромобилей запросы будут минимум втрое выше. Агентство упомянуло об агрессивных инвестициях операторов ЦОД в возобновляемые источники энергии. Другими словами, устойчивое развитие сектора вполне осуществимо.

Однако ограниченные возможности генерации и лимиты энергосетей могут оказать более серьёзное влияние «на местах», поскольку подходящих площадок для ЦОД всё меньше. Как правило, дата-центры концентрируются в одном регионе. В результате в Вирджинии (США) или Ирландии энергии недостаточно, а в Сингапуре и Амстердаме даже введены временные моратории. Дальше будет сложнее, поскольку ЦОД ёмкостью от 1 ГВт скоро станут вполне распространённым явлением.

В случае с США, по оценкам IEA, ситуация с размещением ЦОД хуже, чем с заводами, электростанциями и складами. Чтобы корректно оценить перспективы роста спроса на ЦОД, политикам, бизнесу и другим структурам следует теснее сотрудничать. В частности, в IEA отмечают участившиеся случаи аномальной жары, которые негативно влияют на энергопотребление систем охлаждения и энергоэффективность объектов в целом. Всего, по оценкам IEA, в мире насчитывается около 11 тыс. дата-центров.

По данным пресс-службы Amazon (AWS), компания готовится к инвестициям в атомную энергетику. Она анонсировала три новых энергетических проекта, предполагающих постройку нескольких малых модульных реакторов (SMR). Компания уже заявила о переходе на 100 % возобновляемую электроэнергию — на семь лет раньше, чем планировалось. Атомные проекты — часть плана по переходу на полностью безуглеродную энергетику.

AWS объявила о подписании как минимум трёх соглашений для поддержки развития атомных проектов, включая помощь в строительстве новых SMR. Гиперскейлер утверждает, что такие решения помогут удовлетворить спрос клиентов и добиться нулевого выброса CO₂ в ходе всех операций к 2040 году. Кроме того, инвестиции помогут и в разработке новых атомных технологий, которые обеспечат генерацию энергии в ближайшие десятилетия.

AWS делает ставку на решения компании X-energy. IT-гигант является одним из ключевых инвесторов раунда финансирования серии C, в ходе которого планируется привлечь $500 млн. Благодаря поддержке AWS консорциумом Energy Northwest (шт. Вашингтон) получит четыре малых модульных реактора X-energy Xe-100 мощностью 80 МВт каждый, которые используют топливо TRISO-X, разработанное совместно с Министерством энергетики США (DoE). В дальнейшем мощность планируется довести до 960 МВт, но не факт, что вся она достанется AWS. Всего к 2039 году X-energy рассчитывает построить 5 ГВт мощностей.

Источник изображения: Amazon

В Вирджинии AWS подписала соглашение с Dominion Energy. Вместе компании изучат возможность строительства SMR рядом с принадлежащей Dominion атомной станцией North Anna, которые добавят не менее 300 МВт мощностей. Ранее AWS купила за $650 млн кампус Cumulus Data, запитанный напрямую от действующей АЭС Susquehanna. В рамках сделки будет обеспечен доступ к 480–960 МВт для питания 15 дата-центров. Инвестиции в атомные проекты, помимо сохранения прежних реакторов и создания новых, будут способствовать экономическому развитию местных сообществ, говорит AWS.

Источник изображения: Amazon

AWS не единственный гиперскейлер, желающий использовать атомную энергию. Microsoft наняла специалиста для контроля разработки SMR для своих ЦОД, до этого было подписано PPA с поддерживаемым Сэмом Альтманом (Sam Altman) энергетическим стартапом Helion. Дополнительно компания заключила PPA на 20 лет с Constellation Energy, которое позволит «оживить» реактор АЭС Three Mile Island, заглушенный в 2019 году из-за нехватки финансирования.

В сентябре Oracle анонсировала получение разрешений на строительство трёх SMR для питания ЦОД ёмкостью более 1 ГВт. Собственные амбиции в этой сфере имеются и у Google, которая объявила о намерении покупать энергию от SMR Kairos Power. Впрочем, рабочих реакторов у Kairos пока нет, а коммерческие модели, вероятно, не появятся до 2035 года.

Google и Kairos Power заключили соглашение о закупке энергии с малых модульных реакторов (SMR), разрабатываемых Kairos. Первый SMR должен заработать к 2030 году, а последующие реакторы — до 2035 года. Всего речь идёт о шести-семи реакторах суммарной мощностью до 500 МВт. Проект касается только Соединённых Штатов. Он обеспечит Google безуглеродной и относительно экобезопасной энергией.

Kairos разрабатывает SMR с охлаждением расплавами солей и гранулированным в керамические шарики топливом. Генерируемое тепло передаётся в паровую турбину для выработки электроэнергии. В июле Kairos Power уже начала строить демонстрационный реактор в Теннесси. Подробная информация о сделке, её стоимости и местоположении реактора не разглашается.

Похожие проекты реализуют и другие компании. В марте 2024 года AWS купила за $650 млн кампус ЦОД Talen Energy рядом с принадлежащей последней АЭС Susquehanna Steam Electric Station. Сообщалось, что АЭС обеспечит кампусу до 960 МВт. В мае AWS получила добро на перезонирование участка площадью около 650 га для строительства 15 зданий ЦОД. В минувшем сентябре Microsoft объявила о покупке возвращаемой к жизни атомной электростанции Three Mile Island мощностью 837 МВт.

Источник изображения: Kairos Power

Oracle также сообщила, что намерена построить кампус ЦОД на 1 ГВт с питанием от трёх SMR. Наконец, Equinix готова приобрести 500 МВт атомной энергии в виде PPA-соглашений у Oklo, у неё же Wyoming Hyperscale получит 100 МВт. При этом пока SMR остаются непроверенной технологией, внедрение которой неизбежно вызовет внимание и, возможно, противодействие регуляторов.

Недавнее исследование показало, что небольшие ветряные турбины при установке на системы охлаждения дата-центров могут генерировать достаточно электроэнергии, чтобы это было экономически выгодно. По информации Dcatacenter Dynamics, соответствующие эксперименты провели на действующем ЦОД в Колумбии.

Источник изображения: Tesup

Согласно публикации в журнале Scientific Reports, исследование, проведённое Дистанционным университетом Мадрида (Universidad a Distancia de Madrid) совместно с колумбийской компанией Grupo ZFB, показало эффективность подхода. Исследователи использовали «ветер» от систем охлаждения колумбийского ЦОД. Объект имеет три чиллера с восемью блоками вентиляторов в каждом. Вентиляторы вращаются со скоростью до 900 об./мин., а их номинальная мощность составляет 2,4 кВт. Поток воздуха от них является достаточно стабильным и мощным для попутной генерации электричества. Впрочем, обычный ветер тоже принимает участие в выработке энергии.

Источник изображения: Isabel C. Gil-García, Ana Fernández-Guillamón, Álvaro H. Montes-Torres / Scientific Reports

Для эксперимента выбрали вертикальные ветряные турбины Tesup V7 — за их компактность и лёгкую конструкцию. Шесть малых турбин установили над вентиляторами. Два из трёх чиллеров работают постоянно, что, согласно подсчётам, позволяет генерировать 513,82 МВт∙ч в год. С учётом запланированных и незапланированных простоев получается 467,6 МВт∙ч ежегодно, что само по себе позволяет избежать выбросов 300 т CO₂ в год. Сами вентиляторы при номинальной мощности потребляют 336,39 МВт∙ч, так что в чистом остатке получается 131,2 МВт∙ч, которые можно направить на нужды другого инженерного оборудования ЦОД.

Источник изображения: Isabel C. Gil-García, Ana Fernández-Guillamón, Álvaro H. Montes-Torres / Scientific Reports

Данное исследование — часть более масштабных изменений в секторе ЦОД. Операторы пытаются нарастить эффективность дата-центров. Так, многие из них начали активно инвестировать в системы использования «мусорного» тепла, передавая, его, например, в районные системы отопления или для обогрева бассейнов. Использование малых ветряных турбин может стать ещё одним способом оптимизации работы дата-центров для улучшения общей эффективности и достижения целей по обеспечению нулевых выбросов. Экономическая выгода будет зависеть от стоимости турбин и затрат на их обслуживание, а также срока эксплуатации. Но предварительные расчёты показывают, что данный подход оправдан.

Американская криптомайнинговая компания MARA (Marathon Digital Holdings) объединила усилия с компанией NGON. По данным Datacenter Dynamics, партнёры запустили микро-ЦОД на 25 МВт с питанием от попутного (факельного) газа с нефтяных скважин в Техасе и Северной Дакоте. Объекты планируется окончательно ввести в эксплуатацию к январю 2025 года.

ЦОД будут питаться только за счёт излишков газа, сопутствующего нефти на месторождениях. В противном случае они были бы просто сожжены. Это поможет местным энергокомпаниям более эффективно снизить выбросы метана. Эффективность утилизации метана при сжигании в факелах составляет 92 %, а в газовых генераторах — до 99 %. Всё это позволит значительно снизить операционные расходы, в то же время повысив экоустойчивость нефтедобычи. Дополнительно появится возможность генерации углеродных кредитов в реестре Verra.

Источник изображения: MARA

MARA располагет 760 МВт майнинговых мощностей. Часть работает на возобновляемых источниках энергии, но в основном электричество поступает из американских магистральных электросетей, на 80 % зависящих от ископаемого топлива. Компания намерена перейти на более экологичные меотды работы. В 2023 году был запущен пилотный проект с переработкой метана со свалок в Юте с установкой по добыче биткоинов на 280 кВт. В Финляндии MARA подключила свой ЦОД к районной системе центрального отопления.

Источник изображения: MARA

Операторы ЦОД, использующие электричество, получаемое в ходе сжигания попутного газа, подчёркивают, что процесс полезен окружающей среде, поскольку применяется «мусорная» энергия, которая тратилась бы впустую. При этом энергетические установки позволяют утилизировать больше метана, являющегося одним из самых опасных парниковых газов. При сгорании метана выделяется CO₂ — тоже парниковый газ, причём значительно более устойчивый. Тем не менее, для окружающей среды он считается намного менее опасным. Аналогичные проекты уже активно реализуются по всему миру. Такие решения есть, например, у Crusoe, CryptoBlox, White Rock и др.