Введение

В условиях повестки устойчивого развития и постепенного отказа от ископаемых источников энергии, необходимо найти баланс между растущим энергопотреблением и экологичностью используемого энергетического ресурса. Статья посвящена проблеме поиска оптимального энергоресурса для удовлетворения потребностей центров обработки и хранения данных. В частности, речь будет идти об атомной энергии, которая уже рассматривается мировыми лидерами в качестве одного из приоритетных источников энергии в этом направлении.

Методологическая основа исследования

Были использованы общенаучные методы исследования как на теоретическом, так и на эмпирическом уровне, такие как анализ и синтез, сравнение и обобщение, аналогия, обобщение, описание и сравнение.

Роль центров обработки и хранения данных в современном мире

На фоне активной цифровизации всех отраслей хозяйственной жизни и внедрения качественно новых технологий, требующих создания целой IT-инфраструктуры, обеспечивающей их работоспособность и безопасность, центры обработки и хранения данных (далее: ЦОД, дата-центр) являются неотъемлемыми элементами всей цифровой среды. Они предназначены для размещения серверного и сетевого оборудования и для обеспечения их бесперебойного функционирования. ЦОДами пользуются по всему миру как на корпоративном, так и на государственном уровне, обеспечивая необходимые вычислительные мощности, стабильную работу и безопасность информационных систем.

Количество дата-центров всё время растет, поскольку прорывные технологии, такие как: интернет-вещей, принимающий посредством множества датчиков огромные массивы данных, – требуют значительных ресурсов для обработки, анализа и интерпретации собранной информации. В свою очередь, для всего этого требуется больше вычислительных мощностей, а соответственно более высокое энергопотребление.

Электроэнергия необходима дата-центрам, в первую очередь, для охлаждения, на которое приходится порядка 50% используемой электрической энергии, поскольку высокие температуры негативно сказываются на электро- и сетевом оборудовании, что может привести к перегреву и дальнейшему выводу из строя. Порядка 25% занимает поддержание функционирования серверов и систем хранения данных, а остальное приходится на освещение объектов и другие аспекты.

На данный момент, около 85% спроса на электроэнергию обеспечивают дата-центры, размещенные в США, Китае и Европейском Союзе, что отражает их ведущие позиции в контексте технологического развития. По данным Международного Энергетического Агентства (МЭА) на конец 2024 года, потребление электрической энергии дата-центрами составило 416 ТВт⋅ч, что составляет 1,4% от общемирового спроса на электроэнергию [1,2]. Более того, этот показатель может быть сопоставим с генерацией электроэнергии целых государств, например, таких как Объединённые Арабские Эмираты или Великобритания, где производство электрической энергии значительно ниже. При этом ожидается, что к 2030 году потребление ЦОДов достигнет от 669 ТВт⋅ч до 1264 ТВт⋅ч к 2030 г. в зависимости от сценария (см. рис. 1).

Рисунок 1. Прогноз потребления электроэнергии дата-центрами к 2030 году по сценариям МЭА^[1]

Во всех предложенных сценариях наблюдается рост потребления энергии центрами обработки и хранения данных, что связано с увеличением возможностей искусственного интеллекта и необходимых для обработки и хранения такого большого массива данных вычислительных мощностей.

Однако, проблема заключается в том, что подобные центры обработки данных являются очень энергоемкими, а такой огромный объем потребления не оставляет без внимания и экологию. В частности, речь идёт о выбросах парниковых газов –  около 2% от мировых выбросов CO₂. На данный момент, около 30% потребляемой энергии дата-центрами приходится на уголь, вклад в который, в первую очередь, связан с Китаем. Второе место занимают ВИЭ (солнечная, ветряная и гидроэнергия) с долей в 27%. Остальное приходится на газ и атомную энергию. (см. рис. 2). Следует отметить, что энергобаланс потребления стоит рассматривать с учётом разрозненности размещения дата-центров по регионам и странам, а также их национальных специфик и энергобалансов.

Рисунок 2. Структура потребления электроэнергии дата-центрами, 2024 (%)^[2]

Факторы выбора атомной энергии в качестве приоритетного источника дата-центров

Несмотря на большую долю ВИЭ, главная особенность и проблема ЦОДов заключается в необходимости обеспечения непрерывной работы. Поскольку дата-центры – не единственный фактор роста мирового энергопотребления, то на повестке стоит необходимость увеличения предложения электроэнергии, чтобы эффективно справляться со спросом как стороны населения, так и на уровне бизнеса. В свою очередь, возобновляемые источники энергии не справляются с поставленной задачей, учитывая их непостоянный характер и относительную дороговизну. Более того, без эффективных решений хранения генерируемой энергии ВИЭ значительно уступает даже традиционным источникам энергии, от которых, в рамках интенсификации усилий по декарбонизации и достижении целей Парижского соглашения, следует постепенно отказываться.

Именно поэтому, одним из важнейших решений, которое могло бы сгладить недостатки ВИЭ на текущем этапе их развития, — это низкоуглеродые источники энергии и, в частности, атомная энергия. Один килограмм урана выделяет энергию, которая эквивалентна сжиганию более 100 тонн угля или 50 тыс. кубических метров газа. Будучи низкоуглеродным энергоресурсом, атомная энергия на протяжении всего своего цикла работы (около 60 лет) выбрасывает в атмосферу парниковых газов объёмом около 12 тонн CO2-эквивалента на ГВт⋅ч, что сопоставимо, например, с ветряной генерацией и на других возобновляемых источниках энергии. [3] Следует отметить, что появляются новые технологии, которые также увеличивают привлекательность и эффективность мирного атома с точки зрения генерации электроэнергии, в частности: реакторы 4 поколения и малые модульные реакторы.

Реакторы 4 поколения включают в себя системы на быстрых нейтронах, позволяющие использовать ещё и уран-238 помимо привычного урана-235. Более того, реакторы нового поколения обладают высоким уровнем эффективности и безопасности, в том числе экологической и производственной, а также способны воспроизводить отработавшее топливо, обеспечивая замкнутый ядерный топливный цикл.

В последние годы, интерес многих стран и компаний представляют также малые модульные реакторы (ММР), как правило, мощностью до 300 МВт, которые являются более автономными и эффективными с позиции загрузки ядерного топлива (в 2-3 раза дольше работает загруженное топливо) и эксплуатации по сравнению с традиционными крупными атомными генерирующими объектами. [4]

Планы использования атомной энергии для нужд дата-центров крупными технологическими компаниями и странами

Учитывая выше перечисленные преимущества использования атомной энергии, атом, как высокоэффективный энергоресурс, представляет непосредственный интерес в части покрытия растущих энергетических потребностей центров обработки и хранения данных. Многие крупнейшие технологические компании, такие, как Google, Microsoft и Amazon, уже озвучили свои планы по реализации этой идеи и вложили более 180 млрд. долл. США.

Amazon активно развивает идею внедрения атомной энергии для обеспечения нужд дата-центров и населения. В октябре 2024 года стало известно о том, что компания заключила ряд соглашений с разработчиками малых модульных реакторов. В частности, Amazon инвестировал 500 млн. долл. США в компанию X-energy с целью разработки ММР и размещения до 5 ГВт новых мощностей ядерной энергии в США к 2039 году. [5]

Google также рассматривает возможности генерации атомной энергии на малых модульных реакторах, инвестируя в Kairos Power с целью строительства семи ММР общей установленной мощностью 500 МВт.

У компании Microsoft подход немного отличается, но он также направлен на популяризацию ядерной энергии. В сентябре 2024 года компания подписала соглашение с Constellation Energy по возобновлению работы АЭС «Три-Майл-Айленд», один энергоблок которой был остановлен в связи с крупнейшей в США аварией в 1979 году, а второй в 2019 году. Открытие АЭС ожидается к 2028 году, а соглашение рассчитано на 20 лет. [6]

Помимо Соединённых Штатов Америки, планы по внедрению атомной энергии для дата-центров звучат также в Японии, Швеции и других странах. Электроэнергетическая компания Hokkaido Electric Power рассматривает возможность возобновления работы остановленного реактора на АЭС «Томари» на острове Хоккайдо для обеспечения электроэнергией местных дата-центров. [7] Шведская компания Kärnfull Next (KNXT) рассматривает возможность создания целого кампуса малых модульных реакторов в технопарке Studsvik для подпитки дата-центров.

Россия также не отстает от общемировых трендов и планирует разместить ЦОД «Арктика», предназначенный для обеспечения безопасности логистических цепей в Арктическом регионе, в непосредственной близости с Кольской АЭС. Инвестиции в проект составят 700 млн. рублей, а его реализация ожидается к концу 2025 года. К концу 2025 года концерном «Росэнергоатом» также планируется также размещение модульного ЦОДа на Нововоронежской АЭС.

Заключение

Таким образом, цифровизация может стать одним из факторов значительного роста мощностей атомной энергии, что поспособствует общему увеличению заинтересованности не только со стороны корпоративного, но и государственного сектора. Вырабатываемая атомными электростанциями энергия для покрытия потребления центров обработки данных может положительно сказаться на имидже мирного атома как эффективного, безопасного и низкоуглеродного источника генерации электроэнергии, что в перспективе приведет к увеличению заинтересованности стран, которые до этого с недоверием относились к атому или которые не закладывали данный источник энергии в свои долгосрочные энергостратегии вовсе. Крупные компании в США имеют достаточно амбициозные планы по размещению новых ядерных объектов, включая ММР. Даже Япония, столкнувшаяся с катастрофой на АЭС «Фукусима-1», заявляет о постепенном возобновлении атомных мощностей. В свою очередь, для России, как одной из лидеров в области атомной энергетики, такое развитие событий также сыграет большую роль, в частности помогая углубить мирное атомное сотрудничество с дружественными странами, ранее не располагающими объектами атомной энергии. Именно поэтому, активное развитие искусственного интеллекта и других технологий оказывает значительное влияние на топливно-энергетический комплекс в целом, снижая долю традиционных источников энергии и способствуя увеличению роли атомной энергетики на мировой арене.

[1] IEA: Energy and AI. 2025. P. 258

[2] IEA: Energy and AI. 2025. PP. 86-91