به نظر می‌رسد انرژی هسته‌ای به عنوان بخشی از زیرساخت‌ انرژی‌های نو خواهد بود که به منظور پاسخ‌گویی به حجم تقاضای فزاینده برق در مراکز داده‌ هوش مصنوعی قرار است به کار گرفته شود. آنچه واضح است، اینکه به‌کارگیری انرژی هسته‌ای به تنهایی برای تامین این حجم عظیم از انرژی مصرفی مراکز داده کافی نخواهد بود. براساس تحقیقات شرکت گلدمن ساکس، نیروگاه‌های برق مبتنی بر گاز طبیعی، انرژی‌های تجدیدپذیر و سیستم‌های ذخیره انرژی باتری، نقش مهمی در برآورده کردن نیاز مراکز داده به انرژی برق در آینده ایفا خواهند کرد.

به گزارش پایگاه خبری و تحلیلی «فلزات‌آنلاین» و به‌ نقل از وب‌سایت شرکت «Goldman Sachs»، چندین شرکت بزرگ فناورمحور در سال گذشته میلادی در راستای دسترسی ۲۴ ساعته به انرژی مورد نیاز خود با تمرکز بر توسعه مراکز داده هوش مصنوعی، قراردادهایی را با چندین نیروگاه هسته‌ای به امضا رساندند. چنین تلاش‌هایی در حالی انجام می‌شود که طبق گزارش‌هایی که توسط برایان سینگر، جیم اشنایدر و کارلی داونپورت به عنوان تحلیلگران شرکت نامبرده منتشر شده است، انتظار می‌رود میزان مصرف برق در مراکز داده هوش مصنوعی تا سال ۲۰۳۰، بیش از دو برابر افزایش را تجربه کند.

طبق پیش‌بینی این تحلیلگران، حدود ۸۵ تا ۹۰ گیگاوات ظرفیت تولید جدید در نیروگاه هسته‌ای برای تامین حجم تقاضای برق مراکز داده تا سال ۲۰۳۰ نیاز خواهد بود. براساس ارزیابی‌های انجام شده، کمتر از ۱۰ درصد از این حجم پیش‌بینی شده برای سال ۲۰۳۰ از طریق راه‌اندازی نیروگاه‌های هسته‌ای جدید تامین خواهد شد.

در همین راستا و در نمودار شماره یک، میزان افزایش مصرف برق در مراکز داده هوش مصنوعی در آمریکا و سایر بخش‌های جهان نشان داده شده است.

نمودار ۱٫ میزان افزایش مصرف برق در مراکز داده هوش مصنوعی در آمریکا و سایر بخش‌های جهان

به گفته داونپورت، تحلیلگر بخش تحقیقاتی برق ایالات متحده آمریکا فعال در شرکت گلدمن ساکس، با افزایش نیاز به انرژی، رشد بهره‌وری در زیرساخت‌های مرتبط با مراکز داده در حال کاهش است. رشد چشمگیر هوش مصنوعی، افزایش تقاضا برای توسعه مراکز داده و کاهش بهره‌وری انرژی، از جمله عواملی به شمار می‌آیند که منجر به افزایش مصرف برق در این مراکز شده است.

ارزیابی میزان مصرف برق ناشی از رشد استفاده از هوش مصنوعی

طبق نتایج پروژه تحقیقاتی انجام شده از سوی شرکت گلدمن ساکس، انتظار می‌رود حجم تقاضای برق از سوی مراکز داده تا سال ۲۰۳۰، رشد بیش از ۱۶۰ درصدی را در مقایسه با رقم اعلام شده در سال ۲۰۲۳ به ثبت برساند. براساس یک سناریوی از قبل پیش‌بینی شده، ۶۰ درصد از افزایش تقاضا برای این مراکز داده از طریق برخی منابع انرژی حرارتی مانند گاز طبیعی تامین خواهد شد و منجر به افزایش انتشار ۲۱۵ تا ۲۲۰ میلیون تن گازهای گلخانه‌ای شده که معادل ۰٫۶ درصد از کل کربن تولیدی در سطح جهان است.

جیم اشنایدر، تحلیلگر بخش زیرساخت‌های دیجیتال فعال در شرکت گلدمن ساکس بر این باور است که اگرچه انرژی‌های تجدیدپذیر از پتانسیل قابل‌توجهی برای تامین حجم زیادی از نیاز روزافزون به انرژی برق در مراکز داده برخوردار هستند اما امکان تامین انرژی مصرفی از طریق سیستم‌های تولید برق از انرژی‌های تجدیدپذیر ممکن نیست. از این رو، نمی‌توان از آن‌ها به عنوان تنها گزینه برای برآورده کردن انرژی مورد نیاز در مراکز داده استفاده کرد.

به گفته وی، در صورت به‌کارگیری سیستم‌های ذخیره انرژی باتری، حدود ۸۰ درصد از انرژی مورد نیاز مراکز داده از طریق نیروگاه‌های بادی و خورشیدی تامین خواهد شد. با این حال، برای دسترسی ۲۴ ساعته به انرژی تولیدی از این روش، راه‌اندازی نیروگاه‌های بار پایه که به طور پیوسته حداقل توان الکتریکی مورد نیاز شبکه را تامین می‌کنند، امری ضروری به نظر می‌رسد.

اشنایدر خاطرنشان کرد: نیروگاه هسته‌ای، گزینه مناسب‌تری به منظور ساخت نیروگاه‌های بار پایه به شمار می‌رود اما با توجه به دشواری راه‌اندازی نیروگاه‌های هسته‌ای، گزینه‌هایی مانند گاز طبیعی و انرژی‌های تجدیدپذیر را به انتخاب معقول‌تری در کوتاه‌مدت تبدیل می‌کند.

در خصوص انرژی هسته‌ای می‌توان بیان کرد که میزان انتشار دی‌اکسید کربن آن تقریبا صفر خواهد بود. با این حال، پسماندهای هسته‌ای به جا مانده از تولید انرژی خود به تنهایی معضل بزرگی‌ است که در خصوص نیروگاه‌های نامبرده باید مورد توجه قرار بگیرد. کمبود نیروی کار متخصص، چالش‌های کسب مجوز راه‌اندازی نیروگاه‌های هسته‌ای و سختی در تامین اورانیوم کافی، از جمله مهم‌ترین مشکلاتی به شمار می‌آیند که توسعه این نیروگاه‌ها را دشوار کرده است.

انتظار می‌رود راه‌اندازی نیروگاه‌های انرژی هسته‌ای جدید و پیشرفت‌های به دست آمده در هوش مصنوعی موجب شود میزان انتشار کربن در مراکز داده، روند نزولی چشمگیری را تجربه کند.

برایان سینگر، مدیر طرح «GS SUSTAIN» در شرکت گلدمن ساکس اظهار داشت: شرکت‌هایی که سعی در تامین انرژی برای مراکز داده خود دارند، احتمالا برق مورد نیاز خود را از چندین منبع انرژی مختلف تهیه خواهند کرد.

تولید برق از نیروگاه‌های هسته‌ای تا چه میزان افزایش خواهد یافت؟

با توجه به ثبت قراردادهای اخیر برای راه‌اندازی تاسیسات انرژی هسته‌ای همراه با افزایش تمایل تعدادی از کشورها به استفاده از این نوع انرژی، به نظر می‌رسد حجم سرمایه‌گذاری در بخش مذکور طی پنج سال آینده و همچنین روند صعودی تامین برق از طریق انرژی هسته‌ای در بازه زمانی سال‌های ۴۰-۲۰۳۰ افزایش خواهد یافت.

گسترش مراکز داده هوش مصنوعی باعث شده است پیش‌بینی شود تقاضای برق در آینده افزایش خواهد یافت. هم‌زمان با این مسئله، شرکت‌های بزرگ فناورمحور به دنبال تامین انرژی قابل‌اتکا و کم‌کربن هستند. شرایط به وجود آمده در خصوص مصرف انرژی موجب شده است شرکت‌های مذکور گزینه‌هایی نظیر راه‌اندازی مجدد نیروگاه‌های هسته‌ای برچیده شده و حتی ساخت نیروگاه‌های جدید را در نظر بگیرند.

در سال ۲۰۲۴، چندین شرکت فناورمحور آمریکایی در همین راستا قراردادهای جدیدی را برای تامین برق مورد نیاز مراکز داده خود از طریق ساخت تعدادی نیروگاه هسته‌ای جدید با ظرفیت تولید بیش از ۱۰ گیگاوات در سال را منعقد کردند. طبق بررسی‌های انجام شده، احتمال می‌رود سه نیروگاه هسته‌ای جدید تا سال ۲۰۳۰ در آمریکا احداث شود.

آن‌طور که به نظر می‌رسد، بسیاری از دولت‌های جهان نیز از ساخت نیروگاه‌های هسته‌ای جدید حمایت خود را اعلام کرده‌اند. در همین رابطه، دولت سوئیس در حالی بررسی مجدد استفاده از ژنراتورهای هسته‌ای برای تامین برق مصرف کنندگان را در دستور کار خود قرار داده است که کنگره آمریکا و حزب اپوزیسیون استرالیا، طرح‌هایی برای ساخت راکتورهای هسته‌ای جدید را برای تصویب ارائه کرده‌اند.

گفتنی است که شرکت‌کنندگان در کنفرانس تغییر اقلیم سازمان ملل متحد ۲۰۲۳، متفق‌القول توافق کردند که ظرفیت تولید برق از انرژی هسته‌ای در سطح جهانی تا سال ۲۰۵۰، سه برابر نسبت به سال ۲۰۲۳ افزایش پیدا کند.

راهکار ساخت مراکز داده سبز تا چه اندازه عملیاتی خواهد بود؟

به نظر می‌رسد ارائه‌دهندگان هوش مصنوعی، سرمایه‌گذاری قابل‌توجهی در منابع انرژی تجدیدپذیر انجام خواهند داد. طبق پیش‌بینی‌های ارائه شده، حدود ۴۰ درصد از ظرفیت انرژی جدید راه‌اندازی شده به منظور تامین افزایش تقاضای برق از مراکز داده، مربوط به پروژه‌ انرژی‌های تجدیدپذیر خواهد بود. واضح است که نیروگاه‌های خورشیدی و بادی اگرچه محدودیت‌هایی را به ویژه در خصوص دسترسی‌ به آن‌ها در ۲۴ ساعت شبانه‌روز به همراه دارند اما نسبت به نیروگا‌ه‌های مبتنی بر سوخت گاز طبیعی، صرفه اقتصادی بیشتری در تولید برق دارند.

در عمل، نیروگاه‌های خورشیدی در مقیاس تجاری فقط حدود ۶ ساعت در روز امکان فعالیت دارند؛ این در حالی بوده که میزان فعالیت نیروگاه‌های بادی در طول روز، حدود ۹ ساعت گزارش شده است؛ البته وضعیت آب‌وهوا و میزان وزش باد نیز بر فعالیت نیروگاه‌های خورشیدی و بادی تاثیر خواهد گذاشت.

در نمودار شماره ۲، نرخ بهره‌برداری برق تولیدی در نیروگاه‌های خورشیدی و بادی آمریکا در سال ۲۰۲۳ به تصویر کشیده شده است.

نمودار ۲٫ نرخ بهره‌برداری برق تولیدی در نیروگاه‌های خورشیدی و بادی آمریکا در سال ۲۰۲۳

هزینه‌های گذار به انرژی‌های تجدیدپذیر نیز یکی دیگر از مواردی بوده که توجه توسعه‌دهندگان مراکز داده را جلب کرده است. در همین راستا، از آنجایی که به منظور توسعه منابع انرژی تجدیدپذیر اغلب فضای بیشتری نسبت به نیروگاه‌های گاز طبیعی یا هسته‌ای نیاز خواهد بود، به همین دلیل ساخت چنین پروژه‌هایی به احتمال زیاد به خارج از شهرها انتقال می‌یابد. بر همین اساس، می‌توان مطرح کرد که انتقال برق تولیدی در پروژه‌های تجدیدپذیر، هدررفت انرژی بیشتری با توجه به فاصله دورتر آن‌ها نسبت به سایر نیروگاه‌های تولید برق خواهد داشت.

از مزایای توسعه نیروگاه‌های حرارتی مانند هسته‌ای و نیروگاه‌های سیکل ترکیبی مانند گاز طبیعی این است که این نیروگاه‌ها می‌توانند در طول روز و به طور متناوب فعالیت داشته باشند. با توجه به مسائل مطرح شده، به نظر می‌رسد توسعه‌دهندگان فناوری و مراکز داده هوش مصنوعی، برق مورد نیاز خود را از نیروگاه‌هایی با سوخت‌های متفاوت تامین خواهند کرد.

در همین رابطه، چندین شرکت فعال در حوزه فناوری و شرکت‌های رایانش ابری، قراردادهای متعددی برای راه‌اندازی راکتورهای هسته‌ای در مقیاس بزرگ و نصب راکتورهای ماژولار کوچک‌مقیاس (SMR) در راستای تامین برق مورد نیاز خود و گذار به سمت فرایند کربن‌زدایی به امضا رساندند.

حفظ سهم نیروگاه‌های گازی برای تامین انرژی شرکت‌های فناورمحور

برای دسترسی به برق به صورت شبانه‌روزی، مراکز داده به دنبال تامین انرژی خود از طریق نیروگاه‌های خورشیدی و بادی به همراه نصب سیستم‌های ذخیره انرژی باتری و همچنین نیروگاه‌های مبتنی بر گاز طبیعی هستند. ارزیابی‌های انجام شده نشان می‌دهد که تامین برق مورد نیاز مراکز داده هوش مصنوعی، استفاده ترکیبی از نیروگاه‌های خورشیدی به همراه سیستم ذخیره انرژی باتری و نیروگاه‌های گازی، میزان انتشار گازهای گلخانه‌ای را حدود ۶۷ درصد در مقایسه با تولید برق از طریق نیروگاه‌های سیکل ترکیبی با سوخت گاز طبیعی کاهش می‌دهد.

اگرچه یافتن منابع انرژی تجدیدپذیر، یک راه‌حل مناسب برای تامین انرژی مورد نیاز مراکز داده خواهد بود اما با استفاده از فناوری‌های به‌ روز نیز می‌توان علاوه بر کاهش میزان انتشار گازهای گلخانه‌ای، بهره‌وری انرژی مصرفی این مراکز داده را به طور قابل‌توجهی کاهش داد.

در همین رابطه، می‌توان به بازه زمانی سال‌های ۱۹-۲۰۱۵، درست زمانی که حجم تقاضای برق مراکز داده حدود سه برابر افزایش را تجربه کرد اما میزان مصرف برق در این مراکز به دلیل بهبودهای ایجاد شده در بهره‌وری انرژی ثابت باقی ماند، اشاره کرد؛ البته روند افزایش توجه به مولفه افزایش بهره‌وری انرژی مراکز داده از سال‌ ۲۰۲۰ به بعد بیشتر نمایان شد. از این رو، در حال حاضر شرکت‌های فناور محور در تلاش هستند تا با استفاده از تکنولوژی‌های به روز بهره‌وری انرژی در مراکز داده را در آینده به شدت افزایش دهند.

در پایان می‌توان حجم تقاضای برق مراکز داده در بازه‌ زمانی سال‌های ۱۹-۲۰۱۵ در مقایسه با میزان مصرف برق در این مراکز را مشاهده کرد.

نمودار ۳٫ حجم تقاضای برق مراکز داده در بازه‌ زمانی سال‌های ۱۹-۲۰۱۵ در مقایسه با میزان مصرف برق در این مراکز

انتهای پیام//