Ядрена революция? Amazon се присъединява към „ядрения клуб“

На какво се дължи внезапният интерес на технологичните титани към ядрената енергия?

В началото на тази седмица Google обяви, че е сключила договор за закупуване на електроенергия, произведена от малък модулен ядрен реактор, който все още не е получил одобрение от регулаторните органи. Днес е ред на Amazon. Групата Amazon Web Services (AWS) на компанията съобщи за три различни инвестиции, включително една, предназначена за друг стартъп, който има свой собствен проект за малки модулни ядрени реактори – такъв, който също все още не е получил одобрение от регулаторните органи.

За разлика от сделката на Google, която всъщност е поет ангажимент за закупуване на електроенергия, ако реакторите някога бъдат завършени, Amazon предварително предоставя известна сума пари като част от споразуменията. Нека да се спрем на сделките и технологиите, които Amazon подкрепя, преди да анализираме защо именно сега големите компании рискуват с недоказани технологии.

Сделките

Две от сделките на Amazon са с компании за комунални услуги, обслужващи райони, в които компанията вече има значителен брой центрове за данни. Едната от тях е Energy Northwest, която е доставчик на електроенергия за комунални услуги в северозападната част на Тихия океан. Amazon отделя необходимите средства, за да може Energy Northwest да проучи възможност за инсталиране на малки модулни реактори в своята електроцентрала Columbia Generating Station, в която понастоящем има един голям реактор. В замяна Amazon ще получи правото да купува електроенергия от първоначалната система от четири малки модулни реактора. Обектът потенциално би могъл да поддържа допълнителни реактори, които Energy Northwest ще може да използва, за да задоволи нуждите и на другите потребители.

Сделката с Dominion Energy от Вирджиния е подобна, тъй като е фокусирана върху добавянето на малки модулни реактори към съществуващата атомна електроцентрала North Anna на Dominion. Точното естество на сделката обаче е малко по-трудно да се разбере. От Dominion казват, че компаниите „съвместно ще проучват иновативни начини за ускоряване на разработването и финансирането на SMR (малки модулни реактори), като същевременно ще намаляват потенциалните рискове, свързани с разходите и разработването“.

Ако един от тези проекти или и двата се осъществят, проектите на реакторите ще бъдат използвани от компания с името X-energy, която участва в третата сделка, която Amazon сега обявява. В този случай става въпрос за пряка инвестиция в компанията, въпреки че точната сума в долари не е ясна (компанията казва, че Amazon „закотвя“ кръг от инвестиции на стойност 500 млн. долара). Парите ще помогнат за финализиране на дизайна на реактора на компанията и за преминаването му през процеса на регулаторно одобрение.

Малките модулни ядрени реактори

X-energy е един от няколкото стартъпа, които се опитват да разработват и развиват малки модулни ядрени реактори (small modular nuclear reactor – SMR). Всички тези реактори имат няколко основни характеристики, които се очаква да им помогнат да избегнат огромното удължаване на времето и разходите, свързани с изграждането на големи ядрени електроцентрали. Ограниченият размер на тези малки реактори дава възможност те да се произвеждат в централизирана фабрика и след това да се транспортират до електроцентралата за инсталиране. Това ограничава размерите на инфраструктурата, която трябва да бъде изградена на място, и позволява на сглобяемия център да се възползва от икономиите, дължащи е на малките мащаби.

Това също така позволява голяма гъвкавост на мястото на инсталиране, тъй като съоръжението може да се адаптира към нуждите от електроенергия, като просто се променя броят на инсталираните реактори. Ако в бъдеще търсенето нарасне, можете просто да бъдат инсталирани още няколко.

Малките модулни реактори обикновено са проектирани така, че да бъдат напълно безопасни. Ако обектът изгуби електрозахранване или контрола върху хардуера, реакторът по подразбиране преминава в състояние, в което не може да генерира достатъчно топлина, за да се разтопи или да се повреди неговата защитна обвивка. За постигането на тази цел има различни подходи.

Технологията на X-energy се основава на малки, самостоятелни горивни пелети, наречени частиците TRISO (TRi-structural ISOtropic). Те съдържат както урановото гориво, така и графитен модератор за забавяне на реакцията и са обвити с керамична обшивка. Структурата им е такава, че в тях няма достатъчно уран, който да генерира температури, които могат да повредят керамиката, а това гарантира, че ядреното гориво винаги ще остане локализирано и запазено.

Конструкцията е предназначена за работа при високи температури с извличане на топлина от реактора с помощта на хелий, който се използва за изваряване на водата и генериране на електроенергия. Всеки реактор може да произвежда електроенергия с мощност 80 мегавата, като реакторите са проектирани да работят ефикасно като комплект от по четири, с което се създава електроцентрала с мощност 320 мегавата. Засега обаче няма работещи образци на този реактор, а проектът не е одобрен от Комисията за ядрено регулиране.

Защо сега?

Защо сред технологичната общност изведнъж се появи такъв интерес към малките модулни реактори? Причината е в нарастващите нужди и липсата на по-добри алтернативи, въпреки високорисковия характер на стартиращите компании, които възнамеряват да построят реакторите.

За никого не е тайна, че центровете за данни се нуждаят от огромни количества енергия, а внезапната популярност на изкуствения интелект застрашава значително да увеличи това търсене. Възобновяемите енергийни източници, като най-евтиния източник на енергия на пазара, биха били един от начините за задоволяване на този ръст, но те не са идеални. От една страна, непостоянното естество на енергията, която те доставят, макар и да е възможно да се управлява на ниво мрежа, не е подходящо за денонощните изисквания на центровете за данни.

Освен това САЩ вече повече от десетилетие се възползват от повишаването на рентабилността, което поддържа търсенето на енергия на същото ниво въпреки ръста на населението и икономиката. Това означава, че всички възобновяеми енергийни източници, които са инсталирани, са изместили производството на енергия от изкопаеми горива, като са помогнали за ограничаване на въглеродните емисии. Ако вместо това новоинсталираните възобновяеми енергийни източници започнат да обслужват нарастващото търсене на електроенергия от страна на центровете за данни, това значително ще затрудни постигането на климатичните цели на много държави.

И накрая, инсталациите за възобновяеми енергийни източници често са изграждани в райони без специални електрически връзки с голяма мощност към електропреносната мрежа, което води до голям и нарастващ брой изоставащи проекти (2,6 TW за производство и съхранение към 2023 г.), които са в застой, тъй като чакат електропреносната мрежа да навакса. Разширяването на темповете на инсталиране на възобновяеми източници не може да отговори на нарастващото търсене на сървърни ферми, ако енергията не може да се достави до мястото, където се намират сървърите.

Тези нови проекти решават този проблем, тъй като са предназначени за обекти, които вече разполагат с големи реактори и електропреносни мрежи с необходимите съединения, за да използват произведената там електроенергия.

В някои отношения би било за предпочитане да се изградят повече такива големи реактори, базирани на доказани технологии. Но не и в два много важни аспекта: време и пари. Последният подобен реактор, завършен в САЩ се намира на площадката Vogtle в Джорджия, чието изграждане започна през 2009 г., но бе пуснат в експлоатация едва тази година. Разходите също се увеличиха от 14 млрд. долара до над 35 млрд. долара по време на строителството. Ясно е, че всеки един подобен проект би започнал да произвежда електроенергия твърде късно, за да отговори на непосредствените нужди на сървърните ферми, и би било почти невъзможно да се оправдае икономически.

Това оставя малките модулни ядрени реактори като най-малко лошия вариант в един набор от лоши варианти. Въпреки че много стартиращи компании още преди повече от десетилетие навлязоха в тази област, в САЩ все още има само един одобрен проект на реактор – този на NuScale. Но при първия от планираните обекти цената на електроенергията, която щеше да се продава, се повиши до степен, в която вече не беше икономически изгодна поради рязкото поевтиняване на енергията от възобновяеми източници; проектът беше отменен миналата година, тъй като комуналните дружества, които щяха да купуват тази електроенергия, се оттеглиха.

Вероятността друга компания да успее да получи одобрение на проект за реактор, да пристъпи към строителство и да успее да построи нещо преди края на десетилетието е изключително малка. Вероятността тя да успее да започне да продава електроенергия на конкурентна цена също е много малка, макар че това може да се промени, ако търсенето нарасне достатъчно. Така че фактът, че Amazon прави някои изключително рискови инвестиции, показва колко много се притеснява за бъдещите си енергийни нужди. Разбира се, когато годишната ти брутна печалба е над 250 млрд. долара годишно, можеш да си позволиш да поемеш някои рискове.