Inteligența Artificială redefinește radical industria data center, generând investiții, proiecte inovative și parteneriate strategice la nivel global. Putem înțelege impactul real al acestor tehnologii observând influența AI asupra consumului de energie în acest sector. Goldman Sachs estimează o creștere de 160% a cererii de energie pentru centrele de date până în 2030, o expansiune alimentată în mare măsură de revoluția AI. Mai exact, consumul de energie global generat de Inteligența Artificială va ajunge la 200 terawatt-oră/an între 2023 și 2030. Potrivit analiștilor Goldman Sachs, până în 2028, AI va contribui cu aproape 19% la cererea totală de energie a centrelor de date.

Deși piața europeană a centrelor de date a crescut cu aproape 20% în prima parte a anului 2024 față de 2023, penuria de energie electrică la nivel global continuă să afecteze evoluția pieței data center. Potrivit CBRE, operatorii din America de Nord, Europa, America Latină și Asia-Pacific prioritizează identificarea de noi surse de energie. Cererea mare a determinat scăderea ratelor de neocupare (vacancy rates) în centrele de date, marile corporații întâmpină dificultăți în a-și asigura capacitățile data center de care au nevoie, în timp ce întârzierile în construcții și provocările legate de energie afectează toate piețele.

Criza energetică determină și creșterea prețurilor pentru capacitatea data center – mai arată raportul CBRE, Singapore se remarcă prin cele mai mari tarife (între 315-480 USD/lună pentru 250-500 kW). Progresele în domeniul AI vor stimula în continuare cererea, pe măsură ce marii jucători din industrie vor investi tot mai mult în inovații tehnologice și de design al centrelor de date, ca răspuns la provocările energetice.

În acest context complex, este esențial să înțelegem soluțiile identificate de operatorii de centre de date la nivel global și modul în care aceștia se adaptează rapid la schimbările din industrie. În continuare, vă invităm să citiți o sinteză a principalelor direcții.

Tendințe globale în materie de investiții

Cea mai mare investiție recentă a fost anunțată de Microsoft, BlackRock, Global Infrastructure Partners (GIP) și MGX, organizații care au lansat, în septembrie 2024, alianța Global AI Infrastructure Investment Partnership (GAIIP). Aceasta plănuiește să obțină o sumă de 80-100 de miliarde de dolari de la investitori, corporații și proprietari de active, dar și prin împrumuturi, fondurile urmând să fie folosite la construirea de centre de date și a infrastructurii energetice pentru alimentarea acestora. La nivel global. NVIDIA sprijină proiectul în calitate de consilier tehnic oficial și plănuiește să integreze infrastructura GAIIP cu propriile sale fabrici și platforme AI, în scopul maximizării performanței pentru aplicațiilor de AI și HPC (High-Performance Computing).

Tot în septembrie, Microsoft a anunțat  și că intenționează să investească 2,7 miliarde de dolari în extinderea mai multor campusuri de centre de date din São Paulo, Brazilia. În plus, Microsoft face pași importanți pentru a-și asigura necesarul de energie electrică verde pentru centrele de date. Corporația a încheiat un acord cu Constellation Energy, în urma căruia centrala nucleară Three Mile Island ( din Pennsylvania (SUA) va fi redeschisă, Microsoft urmând să achiziționeze întreaga producție de energie, pe o perioadă de 20 de ani, începând din 2028. Este vorba despre aproximativ 835 de megawați, cantitate suficientă pentru a alimenta aproximativ 800.000 de case. În prezent, se estimează că Microsoft are o capacitate IT totală de peste 5GW.  Compania avea în plan să suplimenteze cu 1GW în prima jumătate din 2024, și cu 1,5GW în prima jumătate a anului 2025.

Stephen Schwarzma, CEO-ul Blackstone, una dintre cele mai mari companii de gestionare a investițiilor alternative la nivel global, consideră consecințele AI la fel de profunde ca cele declanșate de Thomas Edison în 1880, prin brevetarea becului electric. Potrivit CEO-ului, SUA va investi, în următorii 5 ani, aproximativ 1 trilion de dolari în construirea de noi centre de date, un alt trilion fiind investit din afara Statelor Unite. În prezent, portofoliul Blackstone include centre de date funcționale și în construcție în valoare de 55 de miliarde de dolari, dezvoltările viitoare fiind estimate la peste 70 de miliarde de dolari. Schwarzma susține că cea mai mare companie din portofoliul de centre de date al Blackstone, QTS, și-a crescut capacitatea de închiriere de șapte ori din 2021 pentru 10 miliarde de dolari.

Amazon și Google sunt alți doi jucători importanți care investesc masiv în industria data center globală:

În septembrie 2024, Amazon și-a anunțat planurile de a investi 10 miliarde de dolari în următorii 5 ani, pentru a a construi, opera și întreține centre de date. Vestea vine după ce AWS a investit masiv în centre de date din Europa. La începutul anului, compania a anunțat o investiție de 15,7 miliarde de euro în Spania și va cheltui alte 8,8 miliarde de euro în Germania . Analiștii Wall Street sunt de părere că, după ce, în 2023, marile corporații și-au redus investițiile în cloud computing, în 2024 acestea au fost reluate datorită creșterii interesului pentru AI, care stimulează o revenire pe piața infrastructurii cloud, evaluată la 270 de miliarde de dolari, potrivit Reuters.

Tot în această toamnă, Google a anunțat că va investi 1 miliard de dolari, din 2025 până în 2029, în construirea de centre de date în Thailanda, care devine rapid un hub digital în Asia de Sud-Est. Și Amazon intenționează să lanseze o regiune cloud în Thailanda la începutul anului 2025 și să investească 5 miliarde de dolari în regiune, până în 2037. Microsoft plănuiește, de asemenea, să construiască o regiune de centre de date în această țară. Google încă nu a dezvăluit detalii specifice despre centrele de date sau locațiile acestora. Recent, Google a inaugurat un nou centru de date în Kuala Lumpur: Campusul este rezultatul unor investiții de 2 miliarde de dolari și este situat în parcul de afaceri Elmina, în afara Kuala Lumpur. Potrivit oficialilor Google, acest centru va folosi sisteme de răcire pe bază de apă, care consumă mai puțină energie decât cele tradiționale.

Germania a devenit un important hub digital european  

Potrivit Statista,  Germania este țara cu numărul cel mai mare de centre de date operaționale (522), urmată de Marea Britanie (517) și Franța (315). Recent, IBM a inaugurat în Germania un  Quantum Data Center, situat în campusul din Ehningen al companiei, lângă Stuttgart. Acesta este al doilea centru de date cuantic deținut de IBM, după cel din New York și primul din Europa. Noul data center va include un sistem bazat pe procesorul IBM Quantum Heron (156 de qubiți), cel mai performant cip cuantic al companiei, care oferă rate de eroare reduse, o performanță de 16 ori mai bună și viteză de 25 de ori mai mare față de sistemele IBM Quantum din 2022.

NTT,  gigantul japonez în domeniul telecomunicațiilor, va investi masiv în infrastructura IT din Germania prin construirea unui centru de date de mari dimensiuni în Nierstein, în Rhein-Selz Park. Proiectul se va întinde pe 70 de hectare și va deveni cel mai mare centru de date al NTT din Germania și unul dintre cele mai mari campusuri de centre de date din lume. Amplasat strategic lângă Frankfurt, un hub digital important și gazda unuia dintre cele mai mari Internet Exchange Point-uri din lume, De-Cix, regiunea oferă conectivitate de neegalat și acces la forță de muncă calificată. Această locație va permite NTT să deservească eficient clienți din întreaga Europă și din alte regiuni.

Spania

La sfârșitul lunii mai, reprezentanții Amazon au anunțat că vor investi, prin divizia de cloud computing, 17 miliarde de dolari în extinderea celor trei centre de date deținute în regiunea Aragon (Spania), inaugurate încă din 2022. În iulie, Microsoft i-a urmat exemplul, urmând să investească 2,2 miliarde de euro într-un proiect data center din Aragon, investiția totală a companiei în regiune depășind 6,7 miliarde de euro. În plus, potrivit presei spaniole, Meta s-ar putea orienta de asemenea către Aragon, în perioada următoare. Aceste investiții sunt încurajate de disponibilitatea terenurilor, dar și de faptul că își pot alimenta centrele de date cu energie regenerabilă (Aragonul are numeroase parcuri solare și eoliene, facilitate de specificul climei). În plus, autoritățile au creat un departament dedicat pentru a reduce birocrația pentru acest tip de proiecte.

În această vară, Oracle  a anunțat la rândul său că va investi peste 1 miliard de dolari în Inteligența Artificială (AI) și cloud computing în Spania, ceea ce îi va permite să inaugureze o a treia regiune de cloud computing în Madrid. Regiunea va fi dedicată cloudului public, permițând utilizatorilor să migreze workload-urile din centrele lor de date, către Oracle Cloud Infrastructure (OCI), în conformitate cu reglementările locale, inclusiv Digital Operational Resilience Act (DORA). Și AtlasEdge intenționează să construiască cel de-al doilea său centru de date în Barcelona. Noul centru de date va furniza 10 MW până în 2027, cu potențial de extindere până la 24 MW, permițând companiei să susțină cererea în creștere a clienților din regiune.

Italia și Franța

Fastweb (https://www.datacenterdynamics.com/en/news/fastweb-launches-nvidia-dgx-superpod-supercomputer-in-italy/) a lansat cel mai puternic supercomputer privat de tip Nvidia DGX SuperPod din Italia, denumit NeXXt AI Factory, găzduit în centrul de date deținut de Aruba, lângă Bergamo. Construit pe arhitectura de referință DGX SuperPod, sistemul include 31 de servere DGX H100, cu un total de 248 de GPU-uri, oferind până la 992 de petaflopi de putere de calcul AI. Acesta va susține dezvoltarea aplicațiilor AI, inclusiv modelul LLM italian MIIA, (Italian Artificial Intelligence Model), care conține 1.500 de miliarde de tokenuri. Inițiativa vizează creșterea independenței tehnologice a Italiei, modelul LLM urmând să fie disponibil pentru companii, startup-uri, universități și organizații publice.

Similar, EuroHPC JU (European High-Performance Computing Joint Undertaking) este o inițiativă comună între UE, 35 de țări europene și parteneri privați, având ca scop dezvoltarea unui ecosistem de supercomputing în Europa. În 2024, EuroHPC JU a semnat un acord de găzduire cu agenția națională de High-Performance Computing din Franța, GENCI (Grand équipement national de calcul intensif), pentru un nou supercomputer exascale, numit Alice Recoque. Proiectul, care costă 544 de milioane de euro, este co-finanțat de EuroHPC JU, Franța și Olanda. Sistemul va fi găzduit de consorțiul Jules Verne la centrul de calcul TGCC al CEA, lângă Paris. Alice Recoque va fi al doilea sistem exascale din Europa, după Jupiter, care este în curs de instalare în Germania și ar putea deveni operațional la finalul anului 2024 sau în 2025. EuroHPC JU își propune să dezvolte, implementeze, să extindă și să mențină un ecosistem sigur de supercomputing și quantum computing, și să sprijine dezvoltarea competențelor cheie de High-Performance Computing în Europa.

Proiecte și angajamente pentru centre de date eficiente și sustenabile

Potrivit studiului „Moving on The AWS Cloud Reduces Carbon Emissions” realizat de Accenture,  infrastructura AWS este de până la 4,1 ori mai eficientă decât cea locală, iar centrele de date Amazon reduc emisiile de carbon cu 99% pentru sarcinile de lucru AI, comparativ cu soluțiile on-premise. În 2023, Amazon a fost cel mai mare cumpărător corporativ de energie regenerabilă din lume, pentru al patrulea an consecutiv, conform BloombergNEF. Amazon reușește aceste performanțe și prin proiectarea sustenabilă a centrelor de date, care include distribuție electrică eficientă și combinarea sistemelor avansate de răcire pe bază de aer cu cele de tip liquid cooling. În plus, sistemele de răcire folosesc date în timp real, permițând centrelor de date să se adapteze la condițiile meteo locale. Amazon beneficiază la maximum și de optimizarea designului rackurilor și a camerelor de stocare (storage rooms).

În 2023, AWS și-a redus emisiile cu 22.000 de tone de dioxid de carbon, prin utilizarea de alternative de beton și oțel cu emisii mai reduse în construcția a 43 de noi centre de date. Inginerii Amazon folosesc dinamica computerizată a fluidelor (computational fluid dynamics) pentru a înțelege modul în care va funcționa centrul de date încă dinainte de a fi construit, ceea ce permite optimizarea sistemelor. Prin astfel de inovații, Amazon Web Services plănuiește să atingă neutralitatea climatică până în 2040.

Recent, Google  a lansat în Finlanda primul său proiect de recuperare a căldurii, ca parte a angajamentului pentru eliminarea totală a emisiilor de carbon. Centrul de date din Hamina reutilizează excesul de căldură pentru a furniza încălzire neutră din punct de vedere al emisiilor de carbon pentru aproximativ 2.000 de persoane, acoperind 80% din necesarul anual de căldură al rețelei locale de încălzire. Căldura va fi furnizată gratuit rețelei de încălzire finlandeze. Google a anunțat și o investiție suplimentară de 1 miliard de euro în campusul său din Hamina. Amintim că Google își propune să atingă neutralitatea climatică până în 2030. Potrivit Google 2024 Environmental Report, în 2023, eficiența medie anuală a consumului de energie (PUE) pentru flota globală de centre de date a Google a fost de 1,10, comparativ cu media industriei care se situează la 1,58. Drept urmare, centrele de date Google au folosit de aproximativ 5,8 ori mai puțină energie suplimentară pentru fiecare echipament IT.

O altă inițiativă cu potențial aparține Institutului Wellcome Sanger  din Marea Britanie, una dintre cele mai mari unități de cercetare independente din Europa, care joacă un rol cheie în numeroase proiecte de secvențiere a genomului. Mașinile sale de secvențiere pot produce până la 4TB de date în fiecare zi. Colaborând cu EfficiencyIT, Institutul și-a redus consumul de energie în centrul său de date (capacitate de 4,5 MW) cu 33% folosind senzori pentru colectarea informațiilor de mediu și mecanice, EcoStruxure IT Advisor de la Schneider Electric, software-ul de gestionare a infrastructurii centrului de date (DCIM) și peste 300 de sisteme de unități de distribuție a energiei (PDU) APC, proiectate la comandă.

Tot în Marea Britanie, Iceotope, companie dedicată sistemelor de tip liquid cooling, a lansat în această vară un laborator dedicat cercetării și testării sistemelor liquid cooling. Astfel, pentru operatorii de centre de date care doresc să implementeze soluții de răcire cu lichid, Iceotope Labs oferă cel mai avansat mediu de testare.

În cadrul Computex 2024 Taiwan,  Jensen Huang, CEO-ul NVIDIA, a anunțat noua arhitectură GPU numită Rubin, axată pe eficientizarea centrelor de date și gestionarea consumului de energie. Arhitectura Rubin va include opt stack-uri de memorie HBM4, iar o versiune Ultra va avea 12 stack-uri. NVIDIA continuă să își extindă capacitățile AI, având venituri de 22,10 miliarde USD în sectorul centrelor de date, cu o creștere de 409% în 2023 și 2024, pe acest segment. Compania colaborează cu Trend Micro pentru a dezvolta instrumente de securitate cibernetică bazate pe AI, destinate centrelor de date care procesează sarcini de lucru AI. Huang consideră că cererea pentru procesarea datelor și noile produsele inovative vor propulsa industria. De asemenea, NVIDIA utilizează platforme avansate pentru a gestiona soluțiile de edge computing și pentru a simplifica desfășurarea aplicațiilor AI pe rețelele 5G.

Evoluții pozitive în România

Portland Trust,  importantă firmă românească de dezvoltare imobiliară ce beneficiază de susținerea americanilor de la Ares Management Corporation, a primit, în iulie 2024, aprobarea pentru construirea unui centru de date pe un teren de 4 hectare în zona Preciziei din București. Informația a fost preluată înclusiv de media internațională. În aprilie 2023, firma anunța construirea primului său centru de date în cartierul bucureștean Vitan.

Un alt semnal pozitiv a fost dat de Infinity Cloud Technologies, operator data center cu sediul în Dubai, care a deschis în această vară un birou în România, închiriind o suprafață de 1.200 de metri pătrați. În plus, există discuții despre posibila construire a unui centru de date Google  în România, povestea nefiind însă confirmată de surse oficiale, rămânând doar la nivel de zvon. Totodată, ClusterPower a anunțat încă din 2021 că în campusul de lângă Craiova va găzdui  cinci centre de date.  

Concluzie

Industria DataCenter trece prin schimbări majore, iar investitorii, catalizați de proiecția succesului comercial al Inteligenței Artificială, atuncă pe piață sume fabuloase. Analiștii de la Morgan Stanley estimează o expansiune impresionantă a industriei centrelor de date din Europa. Aceasta ar putea crește de șase ori, ajungând la 38 de gigawați până în 2035. Analiștii din domeniul utilităților din Europa au estimat, de asemenea, că centrele de date ar putea determina o cerere suplimentară de aproximativ 270 terawatt-oră de energie până în 2035. În plus, se estimează că centrele de date vor reprezenta aproximativ 6% din cererea de energie a Europei până în 2030 și peste 8% din consumul global de energie până în 2035. Morgan Stanley anticipează și că ar putea fi necesare proiecte eoliene și solare cu o capacitate de aproximativ 100 de gigawați până în 2035. În mod evident, industria centrelor de date se află în fața unor oportunități unice, iar principalii actori investesc sume considerabile pentru a susține inovația și dezvoltarea Inteligenței Artificiale, care promite profituri semnificative, pe termen lung.

 Industria data center este într-o continuă căutare a unor  noi soluții pentru creșterea eficienței energetice. Interesul crește, pe măsură ce metodele convenționale de alimentare sau răcire  își arată limitele în fața cerințelor de procesare aduse de tehnologiile AI, 5G wireless și IoT. Dacă în articolul precedent am abordat subiectul reactoarelor modulare, de data aceasta avem in vizor sistemele de răcire bazate pe energia geotermală.

Răcirea reprezintă peste 40% din consumul de energie electrică al unui centru de date, iar amprenta de carbon a cloud-ului a depășit încă din 2022 amprenta industriei aeronautice. Potrivit unei analize extinse realizate de MIT un singur centru de date poate consuma echivalentul energetic al 50 000 de locuințe.

Deși este o tehnologie aflată încă în etapele experimentale/de cercetare, sistemele de răcire, bazate pe energie geotermală, pentru centrele de date se bazează pe un principiu valorificat de oameni dintotdeauna pentru depozitarea la rece a alimentelor și băuturilor, în pivnițe construite sub pământ. La câțiva metri adâncime, pământul are o temperatură relativ constantă, care variază de obicei între 10-16°C, indiferent de temperatura de la suprafață. Această temperatură stabilă poate fi folosită pentru răcirea centrelor de date, transferând căldura generată de sistemele IT în sol.

Islanda este cel mai relevant exemplu de utilizare a acestui tip de energie regenerabilă pentru răcire. Răcitoarele cu absorbție, o tehnologie care utilizează apă caldă sau abur pentru a produce efecte de răcire, sunt folosite în diferite sectoare, cum ar fi hoteluri, centre de date și unități industriale. Mai mult, prin valorificarea potențialului de răcire al acestui tip de energie regenerabilă, Islanda își optimizează resursele energetice și reduce dependența de sistemele convenționale de aer condiționat, atenuând astfel impactul asupra mediului.

Cum funcționează un sistem de răcire bazat pe energie geotermală

 Tehnologia de răcire cu energie geotermală este încă în dezvoltare, informațiile sunt puține, dar câteva site-uri de specialitate ne explică principiile generale de funcționare. Într-un centru de date, răcirea geotermală presupune un sistem subteran cu conducte/țevi în buclă închisă sau deschisă, prin care circulă apă și/sau agent de răcire („coolant”, „cooling agent” sau „antifreeze”). În anumite configurații, sistemul include un rezervor subteran. Acest lichid circulă prin conducte (de obicei, din polietilenă) și preia căldura de la echipamentul centrului de date, transferând-o sub pământ, care acționează ca un disipator termic natural. Datorită masei pământului, sistemele geotermale pot gestiona surse mari de căldură cu un consum minim de energie, oferind o soluție eficientă și sustenabilă pentru răcirea centrelor de date.

În teorie, sistemele de răcire cu energie geotermală se împart în următoarele trei categorii, care funcționează astfel:

• Sisteme în buclă închisă. Această configurație este cea mai populară în industria data center și este formată dintr-o rețea de conducte îngropate în subteran, vertical sau în tranșee orizontale, prin care circulă lichidul, de obicei un amestec de apă și antigel. Pe măsură ce lichidul trece prin centrul de date, absoarbe căldura de la servere. Lichidul încălzit călătorește apoi prin conductele subterane, unde eliberează căldura în solul mai rece. Odată răcit, lichidul își reia circuitul în centrul de date, pentru a repeta procesul. Lungimea țevilor variază în funcție de temperatura, conductivitatea termică și umiditatea solului, potrivit unui brevet publicat de Google.
• Sisteme în buclă deschisă. Apa este pompată în centrul de date dintr-o sursă naturală (puț sau lac). După ce absoarbe căldura, apa încălzită este evacuată înapoi în mediu. Potrivit aceluiași brevet Google, aceste sisteme sunt cele mai simple și mai economice pentru că temperatura apei subterane este aproape constantă pe tot parcursul anului. Tot de aici aflăm că pentru astfel de configurații sunt necesari până la 11 litri de apă pe minut, pe tonă de capacitate de răcire (o tonă capacitate de răcire înseamnă cantitatea de energie termică necesară pentru a topi o tonă de gheață în decurs de 24 de ore, echivalentă cu 11.917 BTU). pentru un schimb de temperatură eficient.
• Sisteme hibride. Sistemele hibride combină răcirea geotermală cu sistemele tradiționale HVAC și sunt eficiente în special în zonele cu temperaturi extreme, unde abordarea geotermală nu poate satisface nevoile de răcire ale centrului de date pe tot parcursul anului.

Totuși, această abordare pentru exploatarea energiei geotermale vine cu unele limitări date în special de capacitatea solului sau apei de a prelua caldura degajată de centrul de date.

O abordare inversă, însă, poate aduce eficiențe notabile privind exploatarea energiei geotermale, și anume: în loc să cedăm solului căldura generată de centrul de date, folosind sisteme tehnologice complexe, putem prelua energia geotermală sub formă de caldură și să o convertim ulterior în răcire.

Aceste sisteme complexe care pot prelua caldura de la diverse surse (arderea diverselor tipuri de combustibili, sisteme solare, caldura reziduală de la facilități de producție) se numesc chillere cu absorbție  Acestea sunt folosite în mod curent în sisteme de trigenerare. Mai precis, un motor termic (de regulă pe gaz) cuplat cu un generator produce energie electrică. Al doilea produs al unui astfel de sistem este apa caldă. Al treilea produs este apa răcită (una din sursele principale de căldură este eșapamentul motorului).

Beneficiile răcirii cu energie geotermală

Răcirea geotermală are un mare potențial și poate oferi beneficii reale pentru centrele de date, combinând eficiența energetică ridicată cu avantajele ecologice și economice. Această tehnologie poate reduce costurile operaționale, minimizând în același timp impactul asupra mediului. Prin utilizarea resursei naturale a solului pentru răcire, sistemele geotermale pot contribui la scăderea amprentei de carbon și asigură o soluție de răcire fiabilă și scalabilă.

• Eficiență energetică. Sistemele de răcire geotermală implică doar consumul de energie electrică pentru pompele de circulare a lichidului, procesul de răcire în sine nu consumă energie și nu generează costuri, deoarece apa este răcită folosind doar temperatura naturală a solului. În plus, răcirea geotermală reduce sau poate chiar elimina nevoia de aer condiționat convențional, ceea ce ar permite o economie și mai mare de energie electrică.
• Tehnologie ecologică. Având o eficiență energetică foarte ridicată, răcirea geotermală contribuie la scăderea amprentei de carbon a centrelor de date. În plus, folosește o resursă naturală regenerabilă, apa, are o amprentă la sol mică, nu produce deșeuri nocive și nu necesită intervenții majore în ecosisteme.
• Costuri operaționale mici și fiabilitate. După implementare, costurile de întreținere și operare sunt foarte mici, pe termen lung, potrivit datelor disponibile până în acest moment. Temperatura constantă a solului elimină fluctuațiile mari de temperatură care ar necesita ajustări frecvente. Întreținerea este minimă pentru că sistemele geotermale au componente subterane cu foarte puțină expunere la condiții externe, concepute pentru un ciclu de viață extins, fără să necesite reparații. În plus, performanța sistemului nu depinde de condițiile meteo externe, fiind constantă.
• Energia geotermală este regenerabilă deoarece căldura este produsă în mod continuu în interiorul pământului. Această căldură provine din procese naturale, cum ar fi dezintegrarea radioactivă a mineralelor și activitatea geotermală. Căldura se regenerează constant, deci poate fi utilizată fără a se epuiza. Spre deosebire de resursele fosile, energia geotermală nu emite gaze cu efect de seră în timpul producției, ceea ce o transformă într-o opțiune ecologică. De asemenea, fiind disponibilă constant, indiferent de condițiile meteorologice, energia geotermală contribuie la stabilizarea rețelelor energetice și la reducerea dependenței de sursele tradiționale de energie.

Provocări

Din cauza forajelor și a montării conductelor, investițiile inițiale pentru un astfel de sistem de răcire sunt mai mari decât cele pentru soluțiile convenționale. În plus, sunt necesare analize și un plan care să includă și să se adapteze la starea solului. Nu toate locațiile sunt potrivite pentru sistemele geotermale, o atenție deosebită trebuie acordată zonelor urbane sau regiunilor cu teren dificil. Eficiența acestora depinde de geologia locală, compoziția solului și spațiul disponibil pentru instalare. Toți acești factori pot duce la tergiversări, costuri suplimentare și pierderi de capital. Totuși, se preconizează că aceste costuri pot fi compensate prin economiile pe termen lung, ulterioare implementării.

Deși necesitățile de întreținere a sistemului subteran sunt minime, orice defecțiune poate fi greu de remediat din cauza accesului dificil. În plus, în cazul sistemelor de răcire geotermală în buclă deschisă, este nevoie de o sursă de apă constantă și trebuie acordată o atenție deosebită impactului asupra ecosistemului local. Dacă apa caldă este eliberată în lacuri, creșterea temperaturii apei poate afecta peștii și plantele acvatice. În sistemele în buclă închisă, scurgerile ar trebui, de asemenea, luate în considerare, mai ales dacă lichidul folosit nu este apă simplă. Cantitatea mare de apă folosită este o altă provocare importantă, dat fiind că un centru de date hyperscale, care folosește sisteme de răcire tradiționale, poate consuma până la 2,1 milioane de litri pe zi și 760 de milioane de litri pe an, potrivit analiștilor Dgtl Infra.

O tehnologie încă experimentală

Iron Mountain  din Pennsylvania, SUA, este singurul caz public al unui centru de date care a adoptat tehnologia de răcire geotermală. Acesta este situat la o adâncime de 200 de metri într-o fostă mină de calcar, lângă un rezervor de apă (lac subteran) de peste 14 hectare. Prin implementarea răcirii geotermale, Iron Mountain și-a redus consumul de energie electrică cu 34%.

Dintre marii jucători de pe piața globală, Google pare cel mai interesat de această tehnologie. Dincolo de brevetul deja amintit anterior, începând din 2023, Google  folosește energie geotermală pentru alimentarea centrelor sale de date din Nevada. Un pas similar a fost făcut și de Meta în 2024. Totuși, nu există alte informații publice despre evoluția proiectelor referitoare la sistemele de răcire geotermală.

Știm că centrele de date moderne au cerințe energetice comparabile cu cele ale unor mici orașe, iar implementarea tehnologiilor emergente, precum răcirea geotermală, oferă soluții promițătoare pentru această problemă. Totuși, o provocare majoră este că multe dintre aceste tehnologii sunt încă insuficient dezvoltate. Această incertitudine îi forțează pe operatori să investească strategic, echilibrând nevoile actuale cu pregătirea pentru cerințe și soluții viitoare, neprevăzute. În acest context, flexibilitatea designului centrelor de date este esențială pentru integrarea rapidă a viitoarelor tehnologii de răcire fără a compromite eficiența.

Promitem că la ediția 2025 a DataCenter Forum vom discuta pe scena și despre sistemele de răcire geotermală.

Inteligența Artificială Generativă (GenAI) consumă mult mai multă energie decât anticipau dezvoltatorii, riscând să tensioneze rețelele energetice globale, avertiza Sam Altman, CEO-ul OpenAI, compania din spatele ChatGPT, la începutul anului, în cadrul Forumului Economic Mondial de la Davos. Această declarație este corelată cu datele companiei de cercetare Omdia, care arată că, doar în al doilea trimestru al anului 2023, Nvidia a livrat peste 300.000 de unități GPU H100 pentru aplicații AI și calcul de înaltă performanță (HPC). Totodată,  conform Google, costul total al antrenării modelului Google Gemini Ultra s-a ridicat la 191 de milioane de dolari, mare parte din sumă fiind legată de consumul de energie. Pe aceste considerente, majoritatea analiștilor consideră că în următorii ani consumul de energie electrică al centrelor de date va crește considerabil, o analiză a Goldman Sachs Research indicând un plus de 160% până în 2030.

Care este soluția pentru viitor? Sam Altman consideră că pe măsură utilizarea Inteligenței Artificiale se generalizează consumul energetic nu va mai putea fi susținute de rețelele energetice tradiționale ci doar prin noi descoperiri și investiții în fuziunea nucleară. Giganții industriei au ajuns la aceleași concluzii și investesc tot mai mult în energia nucleară și în Reactoarele Modulare Mici (în engleză, Small Modular Reactor – SMR), pe care le consideră singura soluție care poate rezolva inclusiv noile cerințe de sustenabilitate.

Ce sunt Reactoarele Modulare Mici

Reactoarele Modulare Mici (Small Modular Reactors – SMR) sunt un tip de reactor nuclear inovativ, de dimensiuni mai mici decât reactoarele nucleare tradiționale, concepute pentru a fi produse în fabrici și asamblate la fața locului. Designul modular permite producția în serie a componentelor, ceea ce poate reduce costurile și timpul de construcție. Unitățile pot fi asamblate la fața locului și integrate pentru a forma centrale nucleare de capacitate variabilă.  SMR-urile sunt proiectate cu multiple caracteristici de siguranță intrinseci, ceea ce înseamnă că sistemele de răcire și control sunt integrate în designul reactorului pentru a reduce riscul de accidente grave. Unele SMR-uri utilizează sisteme pasive de răcire, care nu necesită intervenția umană sau alimentare cu energie externă pentru a preveni supraîncălzirea în caz de avarie.

SMR-urile au o capacitate energetică maximă de până la 300 MW(e), adică aproximativ o treime din capacitatea de generare a reactoarelor nucleare tradiționale, și pot produce 7,2 milioane kWh pe zi, potrivit Agenției Internaționale pentru Energie Atomică. Reactoarele Modulare Mici pot folosi diferiți agenți de răcire (inclusiv apă ușoară, metal lichid sau sare topită) și utilizează reacțiile de fisiune nucleară pentru a genera căldură care poate fi utilizată ca atare sau pentru generarea de energie electrică. O centrală nucleară dedicată unui centru de date va fi compusă dintr-un rezervor mare din oțel inoxidabil, care va conține SMR-ul. Rezervorul va fi amplasat în pământ, la cca 15 metri adâncime, centrul de date fiind construit deasupra și în jurul acestuia, în viziunea Oklo, companie americană dezvoltatoare de SMR-uri, susținută de același Sam Altman.

Avantajele Reactoarelor Modulare Mici

• Dimensiune redusă, design modular. SMR-urile sunt mai mici, pot fi construite aproape complet în fabrică și instalate on-site, chiar și în zone nepotrivite pentru centralele nucleare mari. Amprenta mică la sol permite maximizarea utilizării terenului.
• Costuri inițiale și timp de construire reduse datorită independenței față de locația finală, spre deosebire de reactoarele de mare putere, care sunt proiectate la comandă pentru un anumit amplasament, ceea ce prelungește timpul de construire.
• Siguranță sporită. SMR-urile sunt considerate mai sigure datorită designului simplificat și caracteristicilor de siguranță pasivă (nu depind de intervenția umană, alimentare electrică sau sisteme mecanice active). Anumite SMR-uri sunt proiectate pentru a opera până la 30 de ani fără necesitatea de realimentare, ceea ce reduce accidentele cauzate în timpul transportului combustibilului nuclear.
• Numărul de SMR-uri poate fi ajustat în funcție de cerințele de energie ale centrului de date, oferind o soluție flexibilă și adaptabilă.
• Beneficii de mediu. Utilizarea SMR-urilor poate ajuta centrele de date să își atingă obiectivele de sustenabilitate, să reducă emisiile de carbon și să mențină o amprentă la sol redusă, pentru a evita taxele care penalizează practicile nesustenabile.

Provocări și dezavantaje

• Deșeurile radioactive. SMR-urile generează deșeuri nucleare care trebuie gestionate cu grijă, deoarece rămân radioactive timp de mii de ani, necesitând soluții de stocare pe termen lung. În California, compania Oklo, care susține că are un design de SMR pregătit pentru faza de producție, răspunde acestor îngrijorări. Potrivit reprezentanților Oklo, compania gestionează deșeurile prin reciclarea combustibilului nuclear , iar noile reactoare sunt concepute pentru a se auto-regla și sunt prevăzute cu sisteme de răcire autonome, evitându-se astfel riscurile de topire.
• Provocări de reglementare. Procesul de autorizare și reglementare este adesea lung și costisitor, necesitând ani de evaluări pentru a asigura siguranța și eficiența. Acest lucru poate întârzia implementarea tehnologiei pe scară largă. Îngrijorările privind potențialele accidente și impactul pe termen lung al deșeurilor radioactive pot genera opoziție și întârzieri suplimentare.
• Provocări de aprovizionare. Stabilirea unor lanțuri de aprovizionare cu uraniu și gestionarea combustibilului de uraniu puternic îmbogățit adaugă noi dificultăți.
• Costuri și planificare. Deși SMR-urile sunt mai economice decât reactoarele mari, implementarea și integrarea lor necesită planificare și investiții considerabile. Doug Parr,  om de știință în cadrul Greenpeace UK, organizație care se opune utilizării energiei nucleare, susține că estimările optimiste privind costurile sunt nerealiste iar operatorii de centre de date vor renunța la SMR-uri când vor apărea estimările de costuri revizuite, care le vor face mai puțin competitive în comparație cu sursele de energie regenerabilă.

Investiții masive sunt deja în curs

Operatorii de centre de date, și nu numai, investesc deja milioane de dolari pentru a accesa energia nucleară.

• SUA a anunțat, în 2022, investiții în valoare de 14 milioane de dolari pentru proiectarea unei centrale cu SMR în România (Doicești, Dâmbovița). Proiectul va fi finalizat în 2027-2028, iar centrala va avea 6 module, o putere instalată de 462 Mwe (ar putea alimenta 46.200 gospodării) și 193 de angajați permanenți, potrivit Europa Liberă România. Acest prim SMR din Europa va fi construit prin parteneriatul dintre NuScale Power, una dintre cele mai avansate companii din domeniu și prima care a obținut aprobarea de proiectare din partea Comisiei de Reglementare Nucleară din SUA în 2020, și Nuclearelectrica.

• Operatorul de centre de date Standard Power va folosi SMR-urile NuScale pentru a construi două centrale nucleare în Ohio și Pennsylvania, pentru a furniza aproape 2 GW de energie pentru centrele de date din apropiere până în 2029. Similar, Green Energy Partners plănuiește să utilizeze până la 6 SMR-uri pentru alimentarea a 30 de centre de date.

• Google ia în considerare semnarea unui contract de achiziție de energie electrică (PPA) cu dezvoltatori de reactoare modulare mici (SMR). Directorul global pentru energie curată al Google, Maud Texier, a comparat costurile dezvoltării/implementării tehnologiei nucleare actuale cu echivalentul costurilor pentru energie eoliană și solară în urmă cu 15 ani, sugerând că reducerea costurilor va veni, pe termen lung. Google a semnat recent un acord cu Microsoft și Nucor pentru a accelera adoptarea de tehnologii avansate de energie curată, inclusiv energie nucleară.

• Microsoft a încheiat acorduri PPA cu Helion Energy pentru a primi energie obținută prin fuziune nucleară începând cu 2028. Fuziunea nucleară, spre deosebire de fusiune, nu produce deșeuri radioactive și este considerată o tehnologie mai avansată, deși în prezent există doar în stadiu teoretic. În octombrie 2023, Microsoft a scos la concurs un post de „Manager principal de program, tehnologie nucleară”, un rol care presupune conducerea și implementarea unei strategii mondiale pentru reactoarele modulare mici (SMR) și microreactoare.

• Amazon (AWS) a cumpărat un mare centru de date în SUA, situat lângă a șasea cea mai mare centrală nucleară a țării (deținută de Talen Energy), care îi furnizează 100% din energia necesară, la un preț fix.

• Sam Altman (OpenAI) a investit 375 de milioane de dolari în Helion Energy, companie de pionierat în fuziunea nucleară. În plus, el este președintele startup-ului Oklo, dezvoltator de SMR-uri. Equinix, de exemplu, a făcut o plată în avans de 25 de milioane de dolari către Oklo pentru a achiziționa până la 500 MW de energie nucleară.

• Bill Gates, prin compania sa, TerraPower, a demarat în iunie, în Wyoming, SUA, lucrările de construire pentru un reactor nuclear pe bază de sodiu, o variantă experimentală care promite să fie de 25 de ori mai ieftină decât fisiunea nucleară tradițională. Acesta este primul proiect de reactor nuclear fără apă ușoară care intră în faza de construcție, potrivit companiei.

• Rolls-Royce (Marea Britanie) dezvoltă un SMR cu o putere de 470 MW, iar compania își propune să creeze module care pot fi fabricate și asamblate rapid în locații multiple. În prezent, instituțiile de reglementare din Regatul Unit analizează proiectul din punct de vedere al normelor de siguranță.

Statele Unite, Marea Britanie și Canada sunt printre țările cele mai avansate în dezvoltarea tehnologiei SMR. Uniunea Europeană vine din urmă, intenționând să își mărească capacitatea de energie nucleară până în 2050, prin implementarea unei flote de SMR-uri. Între timp, Rusia și China  sunt singurele state care au reactoare modulare mici deja funcționale (KLT-40S, HTR-PM), din 2019, respectiv 2023, deși performanțele energetice raportate au fost slabe, din motive încă necunoscute.

Un ultim obstacol pentru dezvoltatorii de SMR-uri rămâne standardizarea internațională a licențierii, un factor esențial pentru adoptarea la scară largă. Fără o abordare unificată la nivel global, dezvoltatorii se vor confrunta cu provocări semnificative în navigarea diferitelor reglementări naționale, ceea ce va încetini progresul și implementarea acestor tehnologii promițătoare. Prin urmare, colaborarea internațională în stabilirea unor standarde comune de licențiere este crucială pentru a facilita adoptarea Reactoarelor Modulare Mici, care promit să devină viitorul industriei data center.

Surse utilizate în articol:

• https://www.datacenterknowledge.com/next-gen-data-centers/welcome-to-the-era-of-the-nuclear-powered-data-center
• https://english.elpais.com/technology/2024-04-30/why-data-centers-want-to-have-their-own-nuclear-reactors.html#
• https://romania.europalibera.org/a/centrala-nculeara-doicesti/31917155.html
• https://www.bbc.com/news/business-68238330
• https://www.datacenters.com/news/the-data-center-industry-s-transition-to-nuclear-power
• https://www.powerelectronicsnews.com/industry-examines-nuclear-energy-to-power-data-centers-and-ai-workloads/
• https://www.lastenergy.com/blog/smrs-colocation-data-centers
• https://world-nuclear.org/information-library/nuclear-fuel-cycle/nuclear-power-reactors/small-nuclear-power-reactors