Đã đến lúc “điện hạt nhân” được dùng bên trong cuộc chiến cung cấp năng lượng cho AI

 

Những gì diễn ra trong thế giới ảo lại tạo ra hệ quả rất thực ngoài đời. Mỗi video mèo đều phụ thuộc vào các bộ xử lý hoạt động liên tục bên trong các trung tâm dữ liệu. Những trung tâm này tiêu thụ lượng điện khổng lồ, đồng thời cần rất nhiều nước để làm mát. Ngay cả trước khi trí tuệ nhân tạo bùng nổ, lưới điện tại các cụm trung tâm dữ liệu như Virginia, Dublin và Singapore đã chịu áp lực lớn. Với sự trỗi dậy của các ứng dụng AI “ngốn điện”, Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA) dự báo nhu cầu điện của trung tâm dữ liệu toàn cầu sẽ tăng gấp đôi vào năm 2030.

Cuộc chạy đua tìm kiếm nguồn điện đặc biệt căng thẳng tại Hoa Kỳ, nơi tinh thần doanh nghiệp và chủ nghĩa tư bản Mỹ đang thúc đẩy tốc độ phát triển chóng mặt của các ứng dụng AI.

Theo Boston Consulting Group, đến năm 2030, nhu cầu điện của các trung tâm dữ liệu tại Mỹ sẽ tăng lên 100–130 GW, so với 45–50 GW hiện nay. Tổ chức này cảnh báo rằng các rào cản về nguồn cung có thể khiến Mỹ đối mặt với khoảng thiếu hụt điện lên tới 80 GW.

Do thời gian chờ kết nối vào lưới điện địa phương ở một số khu vực kéo dài, các công ty công nghệ đang sẵn sàng cân nhắc những giải pháp cực đoan để tự chủ nguồn điện.

Tại Mỹ, động cơ máy bay đã qua sử dụng đang được tái chế để phát điện cho trung tâm dữ liệu. Trung Quốc bắt đầu xây dựng trung tâm dữ liệu dưới biển, sử dụng nước biển để làm mát bộ xử lý. Tháng 11, Google thông báo sẽ xem xét khả năng đặt trung tâm dữ liệu ngoài không gian.

Trước đây, các công ty công nghệ thường tuyên bố theo đuổi năng lượng xanh để đáp ứng nhu cầu điện. Tuy nhiên, ưu tiên này đã phần nào bị đẩy xuống thứ yếu khi việc tìm đủ điện để AI tăng tốc phát triển trở thành mục tiêu tối thượng.
 

“Chúng tôi đang chứng kiến rất nhiều thỏa thuận liên quan đến khí đốt, hoặc các thỏa thuận tiềm năng,” ông Kaam Sahely, đối tác tại hãng luật Vinson & Elkins, cho biết. “Hai năm trước, vẫn còn sự do dự về phát thải, nhưng giờ đây sự do dự đó gần như đã biến mất, nếu không muốn nói là hoàn toàn.”

Tính đến giữa năm 2025, Mỹ có 114 GW công suất điện khí mới đang trong quá trình phát triển – gấp hơn hai lần so với một năm trước đó. Theo IEA, các trung tâm dữ liệu chiếm gần một nửa mức tăng trưởng nhu cầu điện dự báo của cả nước.

Một số công ty công nghệ đang ủng hộ công nghệ thu giữ và lưu trữ carbon (CCS) để giảm phát thải từ các trung tâm dữ liệu sử dụng khí hóa thạch. Ví dụ, tháng 10, Google công bố ký một thỏa thuận chưa từng có tiền lệ nhằm hỗ trợ một nhà máy điện khí tích hợp CCS tại Decatur, bang Illinois. Google cho biết nhà máy này sẽ giảm 90% lượng phát thải so với điện khí truyền thống khi đi vào vận hành đầu năm 2030.

“Từ việc cam kết mua phần lớn lượng điện do nhà máy tạo ra, Google đang giúp xây dựng và kết nối nguồn điện nền mới này vào lưới khu vực, vốn hỗ trợ cho các trung tâm dữ liệu của chúng tôi,” công ty cho biết.
 

Tuy nhiên, CCS vẫn là công nghệ non trẻ và tốn kém. Tổ chức Beyond Fossil Fuels cảnh báo rằng các trung tâm dữ liệu mới tại EU – nếu không áp dụng CCS – có thể thải ra 39 triệu tấn CO₂ vào năm 2030, tương đương tổng lượng phát thải hằng năm của Estonia và Lithuania.

Về dài hạn, nếu các công ty công nghệ muốn vừa giảm dấu chân carbon vừa đảm bảo nguồn điện ổn định, họ sẽ cần kết hợp thêm các lựa chọn khác. Đây là lúc phương án điện hạt nhân bắt đầu được cân nhắc.

Một số “đại gia điện toán đám mây” đã quay lại với lò phản ứng hạt nhân truyền thống. Năm ngoái, Microsoft đồng ý khởi động lại nhà máy Three Mile Island tại Pennsylvania. Một lựa chọn khác là lò phản ứng mô-đun nhỏ (SMR) – hoạt động tương tự lò truyền thống nhưng quy mô nhỏ hơn và linh hoạt hơn.

“SMR cung cấp nguồn điện nền sạch 24/7,” ông Andrew Richards, Phó Chủ tịch phụ trách quan hệ chính phủ tại TerraPower – công ty phát triển SMR do Bill Gates sáng lập – cho biết. “Không giống năng lượng tái tạo, nó luôn hoạt động liên tục, nên rất phù hợp.”

Các lò phản ứng quy mô nhỏ đã được sử dụng hàng chục năm trên tàu thủy và tàu ngầm, nhưng chưa có SMR nào đi vào vận hành thương mại tại các nước phương Tây.

Điều này có thể sớm thay đổi. Lò phản ứng đầu tiên của TerraPower hiện đang được xây dựng tại Wyoming. Tháng 1, công ty công bố hợp tác với Sabey Data Centers để nghiên cứu triển khai SMR tại dãy Rocky Mountains và Texas.

Trong khi đó, Google đã ký thỏa thuận mua điện với công ty SMR Kairos Power vào năm ngoái, với địa điểm đầu tiên dự kiến đi vào hoạt động tại Tennessee vào năm 2030.

Chính quyền Trump đang tìm cách đẩy nhanh triển khai SMR thông qua việc tinh giản thủ tục pháp lý. Chính phủ Anh cũng bày tỏ sự ủng hộ. “Sự hậu thuẫn chính trị mạnh mẽ mang lại cho chúng tôi thêm niềm tin rằng SMR sẽ trở thành hiện thực,” ông Jeff Miller, lãnh đạo mảng điện và tiện ích khu vực châu Mỹ tại EY-Parthenon, nhận định.

Tuy nhiên, một số nhà phát triển thừa nhận vẫn còn nhiều bất định về cách các trung tâm dữ liệu sẽ sử dụng SMR.

“Hiện có rất nhiều sự thổi phồng xung quanh các trung tâm dữ liệu như những khách hàng tiềm năng,” ông Thomas Jam Pedersen, CEO của Copenhagen Atomics, cho biết. Tuy nhiên, ông lưu ý rằng chưa có trung tâm dữ liệu nào hoàn tất giao dịch mua SMR. Theo ông, thay vì dùng SMR như nguồn điện riêng, việc mua điện từ SMR thông qua lưới điện sẽ hợp lý hơn.

“Nếu đã kết nối với lưới, nhà máy điện không nhất thiết phải nằm ngay cạnh trung tâm dữ liệu. Nó có thể cách hàng trăm km, vì lưới điện đóng vai trò trung gian.”

Dù nhiều nhà phát triển đã huy động được hàng tỷ USD, vẫn tồn tại sự hoài nghi đối với SMR. Nhiều quỹ hạ tầng tư nhân – thường đóng vai trò then chốt trong tài trợ các dự án năng lượng lớn – vẫn chưa bị thuyết phục.
 

“Phần lớn công nghệ này và khả năng mở rộng của nó vẫn chưa được kiểm chứng đầy đủ,” bà Andrea Echberg, Giám đốc toàn cầu mảng hạ tầng tại Pantheon, cho biết.

Ngoài ra còn những lo ngại về an toàn và an ninh. Theo Ross Peel, nghiên cứu viên tại King’s College London, trước đây các cơ sở hạt nhân thường được đặt tại những khu vực biệt lập. Nhưng nếu SMR được xây dựng gần các trung tâm dữ liệu ở khu vực đông dân cư, việc đảm bảo an ninh sẽ trở nên phức tạp hơn.

Dù SMR là giải pháp carbon thấp, các nhà phê bình cũng chỉ ra rủi ro môi trường. Ông Doug Parr, Giám đốc khoa học và chính sách của Greenpeace UK, cảnh báo rằng nhiều lò phản ứng hơn, ở nhiều địa điểm hơn, sẽ làm tăng nguy cơ sự cố, đồng thời nhấn mạnh chưa có giải pháp khả thi cho chất thải hạt nhân.

Có lẽ rào cản lớn nhất là ngay cả trong những kịch bản lạc quan nhất, SMR khó có thể được triển khai trước thập niên 2030, quá muộn để đáp ứng nhu cầu đang tăng nhanh. Ông Duncan Stewart, Giám đốc nghiên cứu TMT tại Deloitte Canada, nhận định: “Điều đó cho thấy SMR, dù có giá trị về dài hạn, vẫn không giải quyết được bài toán ngắn hạn.”
 

Ông cho rằng điện địa nhiệt là một công nghệ carbon thấp khác có thể hỗ trợ. Iceland – nơi khoảng 30% điện năng đến từ địa nhiệt – đã trở thành một trung tâm nhỏ của ngành trung tâm dữ liệu châu Âu. Microsoft đang khai thác địa nhiệt tại Kenya, trong khi nhiều công ty khác phát triển trung tâm dữ liệu gần các điểm nóng địa nhiệt ở miền Tây nước Mỹ.

“Khi nhu cầu tính toán thay đổi, không phải mọi tác vụ AI đều cần độ trễ tính bằng mili-giây,” Stewart nói. “Điều đó mở ra khả năng đặt trung tâm dữ liệu ở những nơi trước đây ta chưa từng nghĩ tới – chẳng hạn gần các mỏ địa nhiệt.”

Ông thừa nhận địa nhiệt chỉ là giải pháp “ở rìa”, nhưng nhấn mạnh “mỗi phần trăm đều có giá trị”.

Ông Spencer Lamb, Giám đốc thương mại của Kao Data (Anh), cho rằng SMR sẽ là một phần của lời giải, nhưng chỉ trong dài hạn. Trong ngắn hạn, Anh có thể hưởng lợi nếu khuyến khích trung tâm dữ liệu di chuyển lên phía Bắc, gần các trang trại điện gió ngoài khơi – nguồn điện xanh thường bị cắt giảm do hạn chế của lưới điện.
 

Bà Kate Hardin, Giám đốc điều hành Trung tâm Nghiên cứu Năng lượng & Công nghiệp của Deloitte, cho rằng điện hạt nhân có thể đáp ứng khoảng 10% nhu cầu điện cho AI tại Mỹ theo thời gian. Bà lưu ý rằng cơ cấu nguồn điện sẽ phụ thuộc vào loại hình và vị trí trung tâm dữ liệu, và rằng nhiều trung tâm đang tìm cách vận hành các tác vụ tiêu thụ điện lớn ngoài giờ cao điểm.

Một trung tâm dữ liệu thường cần 18–24 tháng để đi vào hoạt động – phù hợp với tiến độ của các dự án điện mặt trời kết hợp lưu trữ. Năng lượng tái tạo cũng triển khai nhanh hơn nhiều so với điện khí, do các nút thắt chuỗi cung ứng khiến tua-bin khí đặt mua hôm nay có thể chỉ sẵn sàng vào khoảng năm 2030.

Rất ít nhà vận hành dám đặt cược hoàn toàn vào năng lượng tái tạo gián đoạn – ngay cả khi có lưu trữ – bởi trung tâm dữ liệu thường yêu cầu độ sẵn sàng 99,999%.

Tuy vậy, khi kết hợp với lưới điện hoặc các nguồn dự phòng khác, năng lượng tái tạo đi kèm lưu trữ vẫn mang lại hiệu quả kinh tế rõ rệt, ngay cả khi các công ty công nghệ không còn cam kết mạnh mẽ với mục tiêu phát thải ròng bằng 0 như trước.

“Liệu năng lượng tái tạo còn đóng vai trò trong bài toán này không?” bà Hardin đặt câu hỏi. “Câu trả lời của tôi là có.”