"Cơn khát" năng lượng của AI: Điện hạt nhân có phải là "vị cứu tinh", hay chỉ là một giải pháp còn quá xa vời?

[Hoàng Khang]

Các tập đoàn công nghệ lớn như Google, Amazon đang tích cực tìm đến năng lượng hạt nhân như một nguồn cung cấp điện sạch và ổn định cho các trung tâm dữ liệu AI. Tuy nhiên, trở ngại lớn nhất là thời gian xây dựng một lò phản ứng mới có thể lên tới cả thập kỷ, không theo kịp tốc độ phát triển của AI.

AI "khát" năng lượng, Big Tech tìm đến điện hạt nhân​

Trong năm qua, những tập đoàn công nghệ hàng đầu thế giới như Meta, Amazon, Microsoft và Google đã liên tục đưa ra nhiều thông báo quan trọng liên quan đến năng lượng hạt nhân. Họ thực hiện các thỏa thuận mua điện từ các nhà máy hạt nhân hiện có, hoặc thậm chí là đầu tư trực tiếp để thúc đẩy các công nghệ hạt nhân tiên tiến thế hệ mới.

Mối quan hệ hợp tác này có thể mang lại lợi ích cho cả hai phía. Các tập đoàn công nghệ đang cần một nguồn năng lượng cực lớn, ổn định và đảm bảo để có thể vận hành các trung tâm dữ liệu AI ngày càng "ngốn" nhiều điện. Đồng thời, họ cũng đang tìm kiếm các nguồn năng lượng phát thải thấp để có thể đạt được các mục tiêu về khí hậu đã cam kết. Đối với các nhà vận hành nhà máy điện hạt nhân và các nhà phát triển công nghệ hạt nhân, sự hỗ trợ về mặt tài chính từ những khách hàng lớn như Big Tech có thể giúp họ duy trì hoạt động và có thêm nguồn lực để thúc đẩy các công nghệ mới tiến xa hơn.

Theo ông Michael Terrell, giám đốc cấp cao về năng lượng sạch và giảm carbon tại Google, năng lượng hạt nhân có rất nhiều lợi thế: nó sạch, ổn định, không thải ra carbon và có thể được đặt ở gần như bất cứ đâu.

Bài toán "lệch pha" về thời gian​

Tuy nhiên, có một trở ngại tiềm ẩn rất lớn: đó là thời gian xây dựng. Nhiều công ty công nghệ cần một lượng điện khổng lồ trong vòng 3 đến 5 năm tới, nhưng việc xây dựng một nhà máy điện hạt nhân mới có thể mất gần một thập kỷ.

Sự không khớp về mặt thời gian này có nghĩa là, ngay cả khi các công ty công nghệ đang quảng bá rầm rộ về các kế hoạch sử dụng năng lượng hạt nhân trong tương lai, thì trên thực tế, để đáp ứng nhu cầu trước mắt, họ vẫn sẽ phải dựa chủ yếu vào các loại nhiên liệu hóa thạch, duy trì hoạt động của các nhà máy nhiệt điện than, và thậm chí là xây dựng các nhà máy điện khí tự nhiên mới, những nhà máy có thể sẽ còn hoạt động trong nhiều thập kỷ tới.

Trí tuệ Nhân tạo và năng lượng hạt nhân thực sự có thể giúp nhau cùng phát triển, nhưng quá trình này được dự báo sẽ diễn ra rất chậm.

Nhu cầu năng lượng "khủng" của AI​

Chỉ riêng tại Mỹ đã có khoảng 3.000 trung tâm dữ liệu, và các dự báo hiện tại cho thấy sự bùng nổ của AI có thể sẽ làm tăng thêm hàng nghìn trung tâm dữ liệu nữa vào cuối thập kỷ này. Theo một phân tích gần đây từ ngân hàng đầu tư Goldman Sachs, "cơn sốt" AI có thể sẽ làm tăng nhu cầu điện toàn cầu của các trung tâm dữ liệu lên tới 165% vào năm 2030.

Tại Mỹ, các ước tính từ ngành công nghiệp và giới học thuật cho thấy nhu cầu năng lượng cho các trung tâm dữ liệu có thể lên tới 400 terawatt-giờ (TWh) vào năm 2030, tăng mạnh từ mức dưới 100 TWh vào năm 2020 và cao hơn cả tổng nhu cầu điện của toàn bộ đất nước Mexico.

Trong khi đó, các tập đoàn công nghệ lớn này cũng đã đặt ra các mục tiêu tham vọng về khí hậu, cam kết sẽ không tạo ra khí thải trong vài thập kỷ tới. Năng lượng hạt nhân đã nổi lên như một "ứng cử viên" mạnh mẽ. Khác với các tuabin gió và các tấm pin mặt trời chỉ tạo ra điện một cách không liên tục (phụ thuộc vào thời tiết), các nhà máy điện hạt nhân thường cung cấp một nguồn năng lượng ổn định cho lưới điện, rất phù hợp với nhu cầu hoạt động 24/7 của các trung tâm dữ liệu.

Vấn đề là làm thế nào để có thể xây dựng thêm các nhà máy hạt nhân, khi cơ sở hạ tầng hiện có đã bị hạn chế và các công nghệ mới lại mất rất nhiều thời gian để xây dựng. Năm 2022, tất cả các lò phản ứng hạt nhân ở Mỹ chỉ cung cấp được khoảng 800 TWh điện cho lưới điện, một con số đã duy trì ổn định trong suốt hai thập kỷ qua. Để có thể đáp ứng được nhu cầu điện dự kiến từ các trung tâm dữ liệu vào năm 2030 chỉ bằng năng lượng hạt nhân, số lượng các lò phản ứng ở Mỹ sẽ cần phải tăng thêm tới 50%.

Những "cái bắt tay" giữa Big Tech và ngành hạt nhân​

Để giải quyết bài toán này, các tập đoàn công nghệ đã bắt đầu có những động thái hợp tác trực tiếp với các công ty năng lượng hạt nhân thế hệ mới.

Tháng 10/2024, Google ký thỏa thuận với Kairos Power, một công ty hạt nhân thế hệ tiếp theo đang làm việc để xây dựng các lò phản ứng nhỏ được làm mát bằng muối nóng chảy, vốn được cho là an toàn và hiệu quả hơn công nghệ truyền thống. Google sẽ mua tới 500 megawatt điện vào năm 2035 từ bất kỳ nhà máy nào mà Kairos xây dựng, với nhà máy đầu tiên dự kiến hoạt động vào năm 2030.

Amazon cũng tham gia vào việc phát triển công nghệ hạt nhân với một khoản đầu tư trực tiếp vào công ty X-energy. Startup này đang làm việc để tạo ra các lò phản ứng module nhỏ (SMR) được tiêu chuẩn hóa, có thể xây dựng nhanh hơn với chi phí thấp hơn. Tháng 10/2024, Amazon đã ký một thỏa thuận để tài trợ cho giai đoạn đầu của một dự án lò phản ứng SMR của X-energy tại bang Washington.

Chưa phải là "viên đạn bạc"​

Tuy nhiên, những dự án đầu tiên này không đủ để có thể đáp ứng được nhu cầu khổng lồ. Nhiều trung tâm dữ liệu mới tập trung vào AI đang được xây dựng sẽ cần tới 500 megawatt điện hoặc hơn, vì vậy dự án mà Amazon đang tài trợ chỉ đủ lớn để có thể cung cấp năng lượng cho một địa điểm duy nhất. Các lò phản ứng thế hệ mới mà Amazon và Google đang tài trợ hiện vẫn chỉ là các thử nghiệm ở quy mô nhỏ, không thể đáp ứng được hàng trăm terawatt-giờ điện mà các công ty công nghệ lớn sẽ cần đến vào năm 2030.

Không có một công nghệ nào, bao gồm cả năng lượng hạt nhân, có thể trở thành một giải pháp duy nhất cho nhu cầu năng lượng của AI. Thay vào đó, thế giới sẽ cần một sự kết hợp của nhiều nguồn năng lượng sạch khác nhau, bao gồm năng lượng gió, quang điện, địa nhiệt, và cả hạt nhân, để có thể vừa đáp ứng được nhu vực năng lượng, vừa đạt được các mục tiêu về khí hậu.