A demanda de energia para data centers deve aumentar nos próximos cinco anos, com o consumo dos EUA provavelmente aumentando de 17 GW em 2022 para 35 GW até 2030. Os data centers específicos de IA devem ser o principal impulsionador desse crescimento, cada um exigindo mais de 80 MW de capacidade de energia em comparação com os 32 MW necessários para centros padronizados.

No entanto, com a maioria das principais operadoras estabelecendo metas elevadas de zero líquido para seus negócios, o equilíbrio entre garantir mais energia e aderir à redução de emissões tornou-se uma preocupação significativa.

Como resultado, os operadores de data centers estão explorando cada vez mais a possibilidade de novas fontes de energia, com a energia nuclear surgindo como uma solução potencial.

Por que energia nuclear?

As empresas de data center têm investido continuamente em energia de baixo carbono nos últimos anos. A Amazon Web Services (AWS) é a maior compradora corporativa de energia renovável globalmente desde 2020, enquanto empresas como Microsoft, Google e Meta investiram em gigawatts de energia renovável.

No entanto, a energia renovável costuma ser intermitente e dependente da localização, tornando questionável sua viabilidade como fonte primária de energia para data centers. A energia nuclear surgiu como uma solução potencial para esses desafios, oferecendo uma fonte de energia consistente e confiável que não depende de uma localização geográfica específica para garantir a energia.

James Walker, CEO da empresa de microrreatores Nano Nuclear, diz que os data centers "estão se tornando cada vez mais famintos por energia e não podem continuar dependendo apenas da rede".

Walker diz que eles precisam gerar sua própria energia. "No entanto, muitos sistemas de energia de carbono zero dependem da localização, deixando a energia nuclear uma opção viável", acrescenta. "Mesmo que usassem usinas de carvão ou gás, elas também dependem da localização. A energia nuclear é a melhor solução porque não está vinculada a locais específicos e fornece a produção de energia mais consistente".

Essa confiabilidade já empurrou os hiperescalas para soluções nucleares. Em março de 2024, a AWS assinou um acordo com a Talen Energy para adquirir um data center de 960 MW alimentado pela usina nuclear de Susquehanna, na Pensilvânia, demonstrando a crescente confiança do setor na energia nuclear.

Um porta-voz da Amazon comentando sobre o acordo disse que sua intenção era "complementar nossos projetos de energia eólica e solar, que dependem das condições climáticas para gerar energia. Nosso acordo com a Talen Energy para energia livre de carbono é um projeto nesse esforço".

Os planos do hiperescala de aumentar o tamanho do campus sofreram um golpe no início deste mês, quando um pedido de interconexão, que teria visto um adicional de 180 MW de energia dedicada ao local, foi rejeitado pela Comissão Federal de Regulamentação de Energia (FERC). As empresas de energia reclamaram que a proposta beneficiou injustamente a AWS e a Talen.

Em outro lugar na Pensilvânia, a Microsoft revelou em setembro que estava apoiando o reativação da usina nuclear inativa de Three Mile Island, assinando um PPA que fará com que ela pegue a produção total de 837 MW da instalação para alimentar seus data centers no Estado, bem como em Chicago, Virgínia e Ohio.

Esse interesse renovado levou os produtores tradicionais de energia nos EUA a procurar prolongar a vida útil ou reiniciar seus ativos nucleares. Empresas como a Vistra anunciaram em seus resultados do 3º trimestre que o interesse do setor de data centers na aquisição de fornecimento de energia nuclear está aumentando, demonstrando o crescente interesse.

Além disso, o CEO da NextEra, John Ketchum, informou que a concessionária dos EUA está pensando em reiniciar a usina nuclear Duane Arnold em Iowa, graças ao forte interesse dos data centers.

"Dada toda a demanda que estamos vendo dos data centers e a compressão da oferta e dos locais disponíveis prontos para uso, está criando ainda mais um prêmio em outros setores fora dos data centers para tentar bloquear a geração renovável de baixo custo", disse Ketchum.

O interesse não foi restrito ao mercado dos EUA. Taiwan, lar da gigante de fabricação de chips TSMC, indicou que está "muito aberta" à implementação de energia nuclear para lidar com a crescente demanda por energia dos fabricantes de chips no país, precipitada pelo crescimento da IA.

Esses movimentos são demonstrativos de uma abordagem que acredita que não existe uma solução única para todos ao fazer a transição para energia livre de carbono. Todos os meios viáveis são explorados e testados para determinar o que é mais aplicável para cada local de data center. Após a decisão da FERC, será interessante ver como as concessionárias e os data centers atravessam o ambiente regulatório instável. No entanto, apesar das preocupações, a maioria das empresas está otimista com o crescimento do setor e acredita que a energia nuclear veio para ficar como uma fonte de energia importante para os data centers daqui para frente.

A energia nuclear em larga escala é uma solução?

A energia nuclear é adequada às necessidades dos data centers porque fornece a energia consistente necessária para permanecer online.

Aaron Binkley, vice-presidente de ESG da Digital Realty, vê uma clara sinergia entre a energia nuclear e o perfil de consumo de energia dos data centers. "A esperança e a promessa da energia nuclear é uma geração abundante e livre de carbono 24 horas por dia, 7 dias por semana, que corresponde muito ao perfil de carga de um data center", diz Binkley

Além disso, a energia nuclear aborda três preocupações críticas para os data centers: eficiência de custos, redução de emissões e segurança energética. Embora a construção de usinas nucleares seja cara e demorada, os locais de grande escala tornam-se econômicos quando operacionais. Prolongar a vida útil das usinas nucleares existentes pode ajudar a manter o fornecimento de energia, especialmente nos países ocidentais.

A Agência Internacional de Energia (AIE) estima que a ampliação dessas usinas custará entre 500 e 1.100 dólares (3.015 a 6.634 reais) por kW até 2030, resultando em custos de eletricidade abaixo de 40 dólares (241 reais) por MWh, tornando a energia nuclear competitiva com a solar e eólica em muitas áreas.

"Entregar um fornecimento de energia limpo, sempre ligado e direto faz sentido para essas necessidades crescentes", diz Patrick O'Brien, diretor de assuntos governamentais e comunicações da Holtec International, que fornece equipamentos e serviços de energia nuclear.

O problema viria se eles não procurassem implementar em pequenos reatores modulares (SMRs) e tentassem adquirir energia da rede, esticando ainda mais esse sistema. Do ponto de vista do desenvolvedor, a capacidade de adquirir energia limpa a um custo fixo pode beneficiar as necessidades de ambos os lados para a estabilidade dos custos de construção/operação e garantir as necessidades de energia para o investimento significativo feito em ambos os lados do ponto de vista do custo.

Como resultado, especialmente na Europa e nos EUA, onde houve investimentos limitados em energia nuclear em larga escala nos últimos anos, os SMRs surgiram como um caso de negócios promissor para a crescente demanda de energia dos data centers.

A ascensão dos SMRs

Embora as usinas nucleares tradicionais sejam adequadas para necessidades de energia em larga escala, os SMRs estão surgindo como uma alternativa atraente, principalmente para data centers. Os SMRs oferecem uma solução mais flexível e escalável, com capacidade média de 300MW, ideal para data centers únicos ou pequenos clusters.

James Walker, da Nano Nuclear, ressalta: "Os SMRs podem ser colocados em quase qualquer lugar e oferecem um fator de capacidade excepcional, uma medida essencial de consistência energética, que supera até mesmo a do gás ou do carvão. Dadas essas vantagens, não é surpresa que as empresas de tecnologia tenham identificado a energia nuclear como a solução preferida".

Uma das principais vantagens dos SMRs é seu design inovador, que não depende de água comum para moderação e resfriamento de nêutrons. Em vez disso, eles usam gás de alta temperatura ou sal fundido, aumentando a segurança e a eficiência. Além disso, os SMRs requerem muito menos espaço e não precisam da zona de planejamento de emergência de 10 milhas que as usinas nucleares tradicionais precisam. Isso os torna teoricamente mais aceitáveis para as comunidades, pois levantam menos preocupações de segurança e podem exigir menos supervisão regulatória, embora, como a tecnologia ainda esteja em sua infância, isso ainda não tenha sido testado.

Clayton Scott, diretor comercial da empresa SMR NuScale, diz: "A tecnologia SMR oferece uma solução competitiva em termos de custo, segura e escalável em comparação com fontes de energia renováveis e energia nuclear tradicional".

O desenvolvimento de SMRs depende de parcerias robustas e recursos da rede de suprimentos. Scott observa: "Ao fabricar nossos módulos, nossos relacionamentos com nossos parceiros de rede de suprimentos de longo prazo, muitos dos quais são investidores estratégicos, são uma fonte significativa de força. Essas parcerias são cruciais para fornecer componentes de alta qualidade e com custos competitivos, e continuamos comprometidos em desenvolver uma rede de suprimentos global para atender à crescente demanda pela tecnologia da NuScale".

Essa abordagem garante a confiabilidade e a economia da tecnologia SMR e permite que os operadores de data center implementem SMRs de forma rápida e eficiente.

O'Brien, da Holtec, destaca o potencial dos SMRs para atender a diversas necessidades de energia: "Acho que os SMRs desempenharão um papel fundamental", diz ele. O tamanho reduzido de um gerador de energia limpa constante permitirá que muitas indústrias considerem uma nova fonte de energia para suas necessidades, o que pode fornecer uma oportunidade de crescimento. Além disso, a capacidade de implantação em qualquer região e condição permitirá que as áreas em desenvolvimento do mundo tenham energia estável e limpa como nunca antes".

O setor de SMR foi impulsionado recentemente por vários anúncios de hiperescalas de data center que se comprometeram a implementar suas soluções em seus locais.

De abril a outubro, vários grandes hiperescalas assinaram acordos de SMR, incluindo PPAs assinados pela Equinix e a Prometheus, com a Oklo, apoiada por Sam Altman.

O Google também entrou em ação, adquirindo 500 MW de energia da Karios Power em seis reatores.

A AWS assumiu o maior compromisso ao assinar três acordos separados em todo o setor. Assinou contratos de fornecimento com a Energy Northwest e a Dominion em Washington e Virgínia. Além disso, investiu diretamente na X-energy, desenvolvedora de SMR, para apoiar a construção de mais de 5 GW de novos projetos de energia nuclear até 2039. Os SMRs, por sua vez, serão implementados como parte do acordo da AWS com a Energy Northwest.

Para Ivan Pavlovic, especialista em energia e transição da Natixis, é um casamento de conveniência. Ele argumenta: "Há um alinhamento de estrelas com operadores de data center e desenvolvedores de SMR, pois os data centers exigem eletricidade constante e de baixo carbono, e os SMRs podem fornecer energia de carga de base confiável".

Como resultado, as empresas de SMR estão olhando para os data centers como pioneiros, estimulando soluções mais personalizadas para o setor. Um exemplo disso é a start-up Deep Atomic, que em outubro anunciou um conceito de SMR diretamente adaptado ao setor de data centers.

"Somos diferenciados em tamanho... muitos concorrentes estão na extremidade superior dos SMRs e muito grandes, pensamos, para uma solução de energia em ilha atrás da rede para data centers", disse um porta-voz da empresa. Como resultado, parece que os SMRs encontraram um companheiro no setor de data centers, o que poderia gestar seu crescimento.

Persistem preocupações sobre escalabilidade e se os SMRs são financeiramente viáveis para uso generalizado em todo o setor de data center. Como resultado, um apoio financeiro substancial é crucial para evitar as armadilhas do financiamento de projetos. Atualmente, nenhum banco oferecerá suporte a SMRs, pois eles exigem tecnologia comprovada e confiável com acordos de compra estabelecidos para mitigar os riscos de fluxo de caixa do projeto. Portanto, o papel dos data centers é fundamental no suporte ao dimensionamento dessas tecnologias para fornecer certeza de geração de fluxo de caixa, o que é crucial para a elegibilidade do financiamento de projetos sem mecanismos de apoio do governo.

Desafios e oportunidades

Apesar da promessa dos SMRs, vários desafios permanecem. Como a energia nuclear 'tradicional', o setor enfrenta possíveis atrasos e estouros de custos, o que pode prejudicar sua competitividade com fontes de energia renováveis. Além disso, a diversidade de projetos de SMR atualmente em desenvolvimento cria incerteza sobre quais tecnologias serão bem-sucedidas.

Binkley, da Digital Realty, destaca essa questão e diz: "Do lado do SMR, diferentes tecnologias de reatores estão sendo promovidas. Acho que há um pouco de curva de aceitação do mercado lá também, para dizer: 'ei, isso é tão bom quanto está sendo prometido?'".

O setor também sofre com uma rede de suprimentos nuclear corroída após um hiato na construção nuclear durante as décadas de 1980 e 1990, necessitando da reconstrução de capacidades e da formação de parcerias estratégicas para os primeiros projetos de SMR.

A aceitação pública é outro fator crítico. A associação da energia nuclear com desastres como Chernobyl e Fukushima alimenta temores sobre a tecnologia. No entanto, empresas como a Nano Nuclear afirmam ser seguras e dizem que estão abordando preocupações conceituais formando parcerias mais estreitas com as partes interessadas. "Nossa abordagem não é apenas fornecer soluções, mas também formar parcerias mais próximas para entender as necessidades específicas de nossos clientes. Isso nos permite adaptar nossa tecnologia para atender aos requisitos exclusivos de vários setores", diz Walker.

Os governos também desempenham um papel no sucesso das soluções nucleares para data centers. Políticas que simplificam o ambiente regulatório apoiam a construção de novas usinas nucleares e a ampliação das existentes, o que é crucial. No entanto, permanecem as preocupações com o tempo de espera do processo regulatório, com Binkley acreditando que "alguns dos cronogramas que estão por aí provavelmente são um pouco agressivos em termos de quanto tempo isso levará".

Tanto a Nano Nuclear quanto a NuScale estão enfrentando acusações da Hunterbrook Media de que seus cronogramas não são realistas e que seus produtos podem não ser capazes de atender às reivindicações elevadas. A NuScale cancelou um projeto em 2023 por falta de demanda. Nem a empresa, nem concorrentes como a Oklo e a Rolls Royce, implementaram um SMR funcional.

Um olhar para o futuro

À medida que as necessidades de energia dos data centers continuam a aumentar, a energia nuclear, especialmente os SMRs, apresenta uma opção atraente - se eles puderem provar que estão funcionando. Embora as usinas nucleares tradicionais forneçam energia econômica e de baixo carbono, elas enfrentam desafios como altos custos iniciais, regulamentações rígidas e preocupações públicas.

Os SMRs oferecem uma alternativa potencial com taxas mais baixas, desenvolvimento mais rápido e recursos de segurança aprimorados, tornando sua versão prometida perfeita para data centers que precisam de energia confiável e escalável. "A energia nuclear pode ser implementada em qualquer lugar", resume Walker. "Não depende da localização e tem a produção de energia mais consistente. Essa confiabilidade é o motivo pelo qual as empresas de tecnologia gravitaram em torno de soluções nucleares".

Para que a energia nuclear de pequeno porte se torne uma fonte de energia importante para data centers, é necessário um esforço conjunto dos formuladores de políticas, partes interessadas do setor e do público para superar os desafios econômicos, regulatórios e sociais. Primeiro, no entanto, precisa superar as dúvidas sobre se as empresas de SMR podem realmente entregar projetos dentro do prazo e do orçamento - algo que seria a primeira vez no setor nuclear.