Dự báo cho thấy các trung tâm dữ liệu tại Mỹ sẽ chiếm tới 9% tổng nhu cầu điện năng quốc gia vào năm 2035. Đây là thách thức không nhỏ trong bối cảnh các tập đoàn công nghệ lớn như Google, Amazon, Oracle đang chạy đua xây dựng hạ tầng phục vụ trí tuệ nhân tạo (AI).
Cơn khát năng lượng từ “nhà máy AI”
Trong vài năm gần đây, làn sóng đầu tư xây dựng trung tâm dữ liệu bùng nổ. Những cơ sở này được ví như “nhà máy AI”, nơi tập trung hàng trăm nghìn CPU và GPU để phục vụ nghiên cứu, ứng dụng và triển khai AI trong nhiều lĩnh vực, từ quốc phòng, chính phủ cho tới đời sống thường nhật.
Tuy nhiên, mỗi GPU có thể tiêu thụ tới 500W điện. Nghiên cứu của EpochAI công bố giữa năm nay cho thấy nhu cầu năng lượng của các siêu máy tính AI ngày càng tăng nhanh, gần như gấp đôi sau mỗi vài năm. Điển hình, siêu máy tính Colossus của xAI do Elon Musk sáng lập hiện cần tới 280 MW, gấp 20 lần trung tâm dữ liệu AI hàng đầu năm 2019. Chỉ riêng cơ sở tại Memphis, Colossus đã vận hành các tuabin khí di động để tạo ra gần 500 MW điện, vượt qua nhiều quy định hiện hành.
Những con số này chỉ ra một sự thật: cơn khát điện năng để nuôi AI gần như không có điểm dừng.
Lối thoát từ lò phản ứng hạt nhân nhỏ
Một trong những giải pháp được nhắc đến nhiều là lò phản ứng hạt nhân mô-đun nhỏ (SMR). Khác với lò truyền thống thường có công suất từ 1.000 MW trở lên, SMR chỉ dao động trong khoảng 300-500 MW, thậm chí nhỏ hơn.
Điểm mạnh của SMR nằm ở thiết kế gọn, chi phí xây dựng và thời gian triển khai rút ngắn nhờ nhiều linh kiện được chế tạo sẵn ngoài nhà máy. Chúng có thể đặt gần các khu vực tiêu thụ điện, giảm chi phí truyền tải, thậm chí cấp điện cho những vị trí xa lưới như hầm mỏ hay trung tâm dữ liệu.
Thực tế, các dự án lò truyền thống như Vogtle 3 và Vogtle 4 ở bang Georgia đã cho thấy sự khó khăn: thời gian xây dựng kéo dài thêm hơn 7 năm và chi phí vượt gấp đôi mức 14 tỷ USD dự kiến. SMR được kỳ vọng sẽ giúp khắc phục những bất cập đó.
Chiến lược toàn cầu
Không chỉ Mỹ, nhiều quốc gia khác cũng coi SMR là một phần trong chiến lược năng lượng phục vụ kỷ nguyên AI. Tại Anh, trong chuyến thăm gần đây của Tổng thống Donald Trump, hai bên đã ký kết thỏa thuận hợp tác phát triển SMR cùng Rolls-Royce. Chính phủ Anh cũng dành 2,5 tỷ bảng (3,4 tỷ USD) cho chương trình SMR trong thập kỷ tới.
Pháp thông qua Tập đoàn Điện lực quốc gia EDF đang phát triển dự án Nuward. Ở Mỹ, nhiều công ty có sự hậu thuẫn của tỷ phú Bill Gates cũng theo đuổi hướng đi này. Trước đó, Nga và Trung Quốc đã đi trước khi đưa vào vận hành các lò phản ứng SMR công suất 35 MW và 100 MW từ đầu thập kỷ này.
Bài toán thời gian và thủ tục
Dẫu hứa hẹn, việc triển khai SMR không hề dễ dàng. Hiện có hơn 100 thiết kế đang chờ phê duyệt, nhưng chưa có mẫu nào hoàn tất quy trình. Dự án lò 77 MW của Nuscale từng được chấp thuận nhưng phải hủy bỏ năm 2023 do chi phí sản xuất điện quá cao, sau khi đã tiêu tốn hơn 500 triệu USD và kéo dài ba năm thủ tục.
Chính quyền Mỹ cam kết sẽ thúc đẩy nhanh quá trình này, với mục tiêu tăng gấp bốn lần sản lượng điện hạt nhân vào năm 2050. Tuy nhiên, không ai dám chắc thủ tục sẽ được đơn giản hóa đến mức nào trong tương lai gần.
Lời giải chưa trọn vẹn
AI chắc chắn cần rất nhiều năng lượng, trong khi năng lượng tái tạo khó đáp ứng ổn định ở quy mô lớn. Công nghệ pin có thể giảm thiểu tình trạng gián đoạn cung cấp, nhưng đa số trung tâm dữ liệu vẫn phải phụ thuộc vào lưới điện chính.
SMR được đánh giá là một lựa chọn khả thi để trở thành trụ cột của hệ thống điện trong tương lai. Nhưng để hiện thực hóa, cần thêm thời gian, vốn đầu tư và sự tháo gỡ thủ tục.
Trong khi chờ đợi, các tập đoàn công nghệ nhiều khả năng vẫn sẽ chọn giải pháp ngắn hạn: triển khai tuabin khí di động ngay tại chỗ. Song về lâu dài, không thể phủ nhận vai trò ngày càng quan trọng của trung tâm dữ liệu trong cuộc cách mạng AI toàn cầu.