以下文章來源於Data Center Knowledge ，作者Bill Kleyman
編者按
“AI的盡頭是能源”，一句話道盡規模越來越大的數據中心與供應日趨緊張的能源之間的關係。相比其他能源，核能無論從碳足跡、經濟性、穩定性等方面，都更適配數據中心用電需求，也被當作緩解緊張關係的理想選擇。
通過多年技術積累及研發，體積更小、部署擴展更快、建設成本更低的小型模塊化核反應堆應運而生，並在運行靈活性、調度高效性、需求匹配性等方面展現出優勢，更加適配數據中心的規模體量、交付節奏和運行規律，相信“核能+數據中心”的完美融合將很快“照進”現實。
在過去的幾年裏，關於數據中心行業能源消耗的討論持續增加。然而，在過去的一年裏，技術發生的重大變化，加劇了圍繞可再生能源和清潔能源的討論的緊迫性。
根據市場研究公司Omdia的統計數據，在2023年第二季度，Omdia估計英偉達出貨了超過900噸（180萬磅）的用於人工智能（AI）和高性能計算（HPC）應用的H100計算GPU。沒錯，我們現在是用重量而不是銷售數量來衡量GPU的出貨量。在最近的一次會議上，Compass Data Centers的CEO克里斯·克羅斯比進行了一些簡單的估算。如果一次性啓動所有這些GPU，它將消耗超過30吉瓦的電力。
生成式人工智能消耗的能量可能相當驚人。一次谷歌搜索可以爲一個100瓦的白熾燈供電大約11秒鐘。與單個谷歌搜索相比，類似GPT的實例的功率可能是其600到800倍。
我們如何適應這麼大的能源消耗？
01 轉向新的動力來源：核能
正如生成式人工智能迅速佔領市場一樣，人們對長期存在的動力來源進行了新的討論。具體來說，是核能。“我們想象一個沒有能源限制的世界，” Last Energy的首席執行官佈雷特·庫格爾馬斯說，該公司是一家爲私營部門實體提供小型模塊化反應堆（SMR）的開發商，包括數據中心在內。“我們希望人們過上高能量的生活。爲了實現這一點，能源生產需要脫離環境影響，因此，清潔能源需要豐富且價格低廉。”
同時，佈雷特提出了幾個關鍵點，即核電部門需要做些什麼來應對數據中心激增的能源需求。首先，它必須保持對可交付性的高度關注，以技術爲出發點。現在有很多新的反應堆設計，從工程角度看都很吸引人。然而，獲勝的設計將利用經過驗證的技術爲這個市場服務，並在商業上取得成功。Last Energy使用經過現代化擴展的經過驗證的輕水反應堆設計。通過產品化設計，並將其合適地調整到商業用途，比如數據中心，他們可以更快、更經濟地交付，並最大程度地減少融資和項目交付風險。Last Energy的SMR可以預先組裝95%，通過卡車運輸，並在現場組裝。儘管每個單元是一個20兆瓦的SMR，但他們可以根據客戶的需要安裝多少個，而不是建造（和許可）定製的發電廠設計。這一方案正在得到認可，該公司已經簽署了PWR-20電廠的幾個機組的合同。
Last Energy 的 20 兆瓦 "微型 "核電站原型
根據庫格爾馬斯的說法，核能不僅是該行業前進的最佳途徑 - 它可能是唯一的途徑：“數據中心行業是現場核電的理想應用場所。在開發進度和供應鏈允許的情況下，一個行業的發展速度越來越快，但卻越來越面臨電力供應的限制。該行業致力於採購無碳電力，但需要天然氣或燃煤發電廠傳統提供的基本負荷功率。核能是答案，該行業迅速意識到了這一點。”
Last Energy並不是唯一一家支持我們行業使用更多核能的公司。核監管委員會已經批准了美國另一種小型模塊化反應堆（SMR）設計：NuScale的先進“輕水”SMR，發電超過400兆瓦。
2023年10月，託管提供商Standard Power宣佈計劃使用NuScale的SMR在俄亥俄州和賓夕法尼亞州建造兩座核電站，到2029年爲附近的數據中心提供近2吉瓦的電力。如果我們看一下弗吉尼亞北部市場，在2023年4月，房地產和項目開發公司Green Energy Partners購買了641英畝土地，用於一個項目，該項目包括使用四至六個SMR爲20至30個數據中心提供動力，生成氫燃料，併爲弗吉尼亞州電網提供備用電力。此外，如果我們看一下最新的發展，我們已經看到數據中心運營商支付數百萬美元來獲取核能。Equinix剛剛向核反應堆公司Oklo支付了2500萬美元的預付款，以採購高達500兆瓦的核能。
02 日益增長的興趣
數據中心領域對核系統的興趣日益增長。根據AFCOM數據中心現狀報告，今年與去年之間，表示將更多地利用或至少考慮核能的受訪者比例增加了一倍多，達到了近四分之一（21%，而去年爲10%）。
今年，在AFCOM數據中心世界活動上，現任白宮科學和技術政策辦公室（OSTP）核技術和戰略助理主任的Rian Bahran博士探討了清潔能源使用的動態變化以及重塑我們世界的政策。
在他的主題演講中，巴赫蘭博士深入探討了核技術在加強能源網絡方面的關鍵作用，爲間歇性的可再生能源如太陽能和風能提供穩定和高效的電力來源。他的一個重點是討論核能與數字基礎設施的交匯點。
“就在去年十月，政府發佈了一項里程碑式的行政命令，以確保美國在抓住人工智能的機遇和管理風險方面處於領先地位，包括在創新和競爭方面走在前列，” Bahran博士說。
“事實上，與人工智能相關的就業市場正在迅速增長，目前佔美國新增工作崗位的2%。所有這些技術進步都給我們的電力生成基礎設施增加了額外的負荷，並有可能極大地影響能源和電力行業。
巴赫蘭博士補充說：“我們的最佳估計表明，數據中心目前消耗美國年度電力消耗量的約1-2%，而廣義的IT行業佔美國總消耗量的約5%。在亞特蘭大、弗吉尼亞北部、鳳凰城以及德克薩斯和加利福尼亞州的部分地區，數據中心佔區域負荷的比例要高得多，給爲它們供電的電網和公用事業公司帶來了巨大壓力。許多國家估計，到2030年，數據中心的負荷可能會翻一番。”
關於生成式人工智能和圍繞數據的新應用，巴赫蘭博士深入探討了核能以及其對數字基礎設施的影響。“人工智能約佔數據中心負荷的40%，是未來增長的主要驅動因素。儘管這些預測存在明顯的不確定性，例如人工智能採用的速度、人工智能業務模式的形式以及未來效率的潛力，但我們知道，將數據中心與能夠在未來數十年中帶來高質量、高收入的工作崗位的核反應堆配對是一個好主意。”
“這是一個‘先有雞還是先有蛋’的情況，” 安德魯·博奇曼說，他是全球能源中心的非常駐高級研究員，也是愛達荷國家實驗室（INL）的高級電網戰略家和基礎設施防禦者。“我們現在是在2024年中期，進入了一種被一些人稱爲‘電氣化考驗’的情況。它由一個老舊的電網組成，即將被要求支持大量新的工作負載，以幫助減少碳排放並支撐經濟。”
然而博奇曼指出，這種電氣化現代化並不容易。“而且更困難的是，我們必須在不向大氣層添加更多二氧化碳或甲烷的情況下完成這一切，”他說。
“答案可能在我們在上世紀中葉利用的物理學領域。儘管核能面臨着公衆認知和成本方面的諸多挑戰，但當氣候問題超越核能問題時，每個人都會想要一個SMR或微型反應堆。”
爲了更好地說明這一點，博奇曼舉了幾個例子，說明這些覈資源將如何影響當前的人工智能電力約束。“如果它們獲得了核監管委員會的批准，並且有能力在今天進行規模化建設，特別是爲了支持GenAI的發展，您會看到它們熱銷。但這存在一定的滯後期。不過，我所在的愛達荷國家實驗室、工業界和其他地方的人員正在日夜不停地努力，以希望快速且安全地將新設計變爲現實。”
寫在最後
新興的計劃和政府倡議支持SMR和先進核系統。這些計劃處於核技術的最前沿，提供了更安全、更靈活、更具成本效益的解決方案，與我們現代能源需求保持一致。
我還想再簡要談一下安全性。Last Energy的佈雷特表示：“基於水的反應堆，即使是舊型號，也不具備人們認爲的固有風險概況。”此外，現代設計使核技術比以往任何時候都更安全。
爲了向人工智能提供動力，我們需要變得有創造力。與一兩年前相比，我們要求數據中心領導者以數倍的能耗來部署物理基礎設施。一個簡單的現實是，我們必須尋找新的、穩定的、清潔的能源來源，以補充間歇性可再生能源的不足。我認爲，人工智能的興起也將促使新型的創新動力解決方案迅速崛起，以支持現代數字基礎設施。