TerraPower dùng lò phản ứng hạt nhân thế hệ mới để cấp điện cho trung tâm dữ liệu AI

Các công ty khởi nghiệp về năng lượng hạt nhân đang tự quảng bá mình như một liều thuốc giải cho những vấn đề của các trung tâm dữ liệu AI: nguồn điện luôn sẵn sàng. TerraPower, công ty do Bill Gates sáng lập, là một trong những cái tên mới nhất tham gia vào cuộc đua này, với thông tin từ Bloomberg cho biết startup này dự định công bố dự án trung tâm dữ liệu đầu tiên của mình trong năm nay.

TerraPower không tiết lộ khách hàng sẽ là ai, mặc dù vào tháng 1, họ đã thông báo rằng Meta đã đồng ý mua tám nhà máy điện Natrium của mình. Dự án trung tâm dữ liệu này, dự kiến khởi công vào năm 2027, sẽ là nhà máy điện thứ hai của công ty, trong khi nhà máy đầu tiên hiện đang được xây dựng tại Wyoming.

Không phải lò phản ứng hạt nhân nào cũng phù hợp để phục vụ trung tâm dữ liệu, nhưng TerraPower sở hữu một lợi thế then chốt — lưu trữ năng lượng — hứa hẹn mang lại ưu thế trước các đối thủ cạnh tranh. Và tất cả là nhờ vào các nguồn năng lượng tái tạo như điện gió và điện mặt trời.

Các lò phản ứng hạt nhân, bao gồm cả của TerraPower, hoạt động hiệu quả nhất khi chạy hết công suất. Trong tất cả các loại nhà máy điện, lò phản ứng hạt nhân có hệ số công suất cao nhất — tại Mỹ, chúng tạo ra công suất tối đa trong 92,5% thời gian hoạt động. Nhưng theo một cách nào đó, chúng buộc phải như vậy. Theo National Laboratory of the Rockies, các lò phản ứng hiện nay phản ứng chậm khi tăng hoặc giảm công suất, chỉ có thể tăng hoặc giảm khoảng 5% tổng công suất định mức mỗi phút.

Các lò phản ứng mô-đun nhỏ (SMR) mới, vốn đang được nhiều startup theo đuổi, có thể phản ứng nhanh hơn, khoảng 10% công suất định mức mỗi phút, theo NRL. Tuy nhiên, việc vận hành ở công suất thấp không phải là lý tưởng — rất khó để kiếm lời khi bạn không tạo ra điện năng.

Điều đó đúng với bất kỳ nhà máy điện nào, nhưng đặc biệt đúng với năng lượng hạt nhân, vốn có chi phí vốn (capex) cao nhất trong các công nghệ phát điện. Các startup hy vọng rằng việc sản xuất hàng loạt SMR sẽ giúp giảm chi phí vốn, nhưng điều này vẫn chưa được kiểm chứng. Và nếu thành công, có thể mất một thập kỷ hoặc hơn để gặt hái thành quả. Mọi startup đều thừa nhận rằng các nhà máy điện đời đầu sẽ rất đắt đỏ, vì vậy việc vận hành chúng ở công suất tối đa thường xuyên nhất có thể là điều hợp lý.

Đối với các trung tâm dữ liệu, đặc biệt là những trung tâm dựa vào nguồn điện phía sau công tơ (behind-the-meter), điều này đặt ra một thách thức. Tải điện của họ, đặc biệt là khi huấn luyện AI hoặc phản hồi các câu lệnh, có thể tăng giảm đột ngột khi các GPU xử lý tác vụ. Những biến động này đòi hỏi khắt khe đến mức các tuabin khí tự nhiên đã bị hỏng do quá tải. Để làm phẳng đường cong tải, họ cần sử dụng các hệ thống pin lưu trữ lớn, điều này làm tăng thêm chi phí.

TerraPower đã thiết kế lò phản ứng làm mát bằng muối nóng chảy 345 megawatt của mình để giải quyết những thách thức đó. Một trong những cân nhắc chính là đảm bảo lò phản ứng có thể bổ trợ cho các nguồn điện không ổn định như điện gió và điện mặt trời — nhà máy điện cần phải tăng giảm công suất nhanh chóng. Mặc dù TerraPower hướng đến năng lượng tái tạo chứ không phải trung tâm dữ liệu khi phác thảo kế hoạch, nhưng cả hai đều có tính chất không ổn định tương tự nhau, chỉ là ở các khía cạnh khác nhau của phương trình.

Để tăng công suất nhanh chóng, TerraPower không tăng hay giảm công suất phát của lò phản ứng. Thay vào đó, họ vẫn tiếp tục quá trình phân hạch nguyên tử, và nhiệt lượng dư thừa được lưu trữ trong một bể chứa muối natri nóng chảy khổng lồ. Khi nhu cầu điện tăng vọt, nhà máy có thể khai thác nguồn dự trữ đó để tạo thêm hơi nước nhằm quay tuabin. Các thiết bị đắt tiền vẫn tiếp tục hoạt động ngay cả khi nhu cầu thấp, cho phép công ty khấu hao khoản đầu tư của mình qua nhiều giờ vận hành hơn.

Cách tiếp cận này tận dụng ưu điểm tốt nhất của năng lượng hạt nhân — hệ số công suất cao — và kết hợp nó với công nghệ lưu trữ năng lượng, cho phép TerraPower vận hành hiệu quả trên lưới điện có tỷ trọng năng lượng tái tạo cao hoặc khi kết nối với trung tâm dữ liệu. Đây là một phương pháp linh hoạt có thể mang lại cho startup này lợi thế trong cuộc đua cung cấp năng lượng cho AI.

Khi bạn mua hàng thông qua các liên kết trong bài viết của chúng tôi, chúng tôi có thể nhận được một khoản hoa hồng nhỏ. Điều này không ảnh hưởng đến tính độc lập trong biên tập của chúng tôi.

Tim De Chant là phóng viên cấp cao về khí hậu tại TechCrunch. Ông đã viết bài cho nhiều ấn phẩm, bao gồm tạp chí Wired, Chicago Tribune, Ars Technica, The Wire China và NOVA Next, nơi ông là biên tập viên sáng lập.

De Chant cũng là giảng viên trong Chương trình Sau đại học về Viết Khoa học tại MIT, và ông đã được trao Học bổng Báo chí Khoa học Knight tại MIT vào năm 2018, trong thời gian đó ông đã nghiên cứu các công nghệ khí hậu và khám phá các mô hình kinh doanh mới cho báo chí. Ông nhận bằng Tiến sĩ về khoa học, chính sách và quản lý môi trường tại Đại học California, Berkeley, và bằng Cử nhân về nghiên cứu môi trường, tiếng Anh và sinh học tại St. Olaf College.

Bạn có thể liên hệ hoặc xác minh thông tin từ Tim bằng cách gửi email đến [email protected].

Xem tiểu sử