Se você tem uma certa idade, as palavras “energia nuclear” provavelmente evocam imagens distópicas de usinas de energia derretendo, resíduos radioativos brilhantes, manifestantes e outras cenas sombrias que vão do infeliz ao apocalíptico.
A verdade é que a reputação da energia nuclear foi em grande parte manchada injustamente desde as décadas de 1970 e 80, graças aos acidentes de Three Mile Island e Chernobyl na Pensilvânia e na Ucrânia (naquela época, parte da União Soviética), respectivamente. Embora terríveis, esses desastres desmentem o verdadeiro histórico de segurança da energia nuclear, que é na verdade muito melhor para os humanos e, claro, para o meio ambiente, do que a maioria das outras fontes de energia — até mesmo as renováveis, e mesmo considerando que os resíduos nucleares precisam ser armazenados em algum lugar.
Agora, no ano de 2024, algumas das maiores empresas de tecnologia do mundo estão prontas para abraçar a energia nuclear novamente — e a razão é por causa da inteligência artificial (IA).
Quais empresas estão abraçando a energia nuclear para alimentar operações de IA?
Nos últimos 9-10 meses, e em particular, nas últimas semanas, Microsoft, Google e Amazon anunciaram compromissos em grande escala para comprar, investir e/ou ajudar a construir novas usinas nucleares. Não é coincidência que esses rivais também sejam os três principais fornecedores de soluções de computação em nuvem e armazenamento em nuvem do mundo, e também estejam entre os maiores a adotar e fornecer modelos e tecnologias de IA aos clientes, tanto para outras empresas quanto para usuários finais.
Especificamente, os principais projetos de IA-nuclear que foram anunciados este ano incluem:
O Google se associou à Kairos Power para utilizar pequenos reatores modulares (SMRs) para alimentar seus data centers de IA. O acordo deve fornecer 500 megawatts de energia livre de carbono até 2035, como parte do objetivo mais amplo do Google de operar com energia 100% livre de carbono até 2030. Esses reatores avançados oferecem um design simplificado e mais seguro, alinhando-se com o empenho do Google pela sustentabilidade.
A Microsoft concordou em reiniciar o reator adormecido de Three Mile Island na Pensilvânia até 2028 por meio de uma parceria com a Constellation Energy. Esta usina fornecerá 835 megawatts de energia, apoiando os data centers da Microsoft à medida que o consumo de energia da IA continua a crescer. Além disso, a Microsoft assinou um contrato com a Helion Energy para explorar a energia de fusão, posicionando-se como uma potencial fonte de energia futura. No início deste ano, o The Information informou que a Microsoft e a OpenAI estavam supostamente se associando em um supercomputador de IA de 100 bilhões de dólares codinome “Stargate” que exigiria 5 gigawatts (5000 megawatts de energia), ou quase a quantidade de energia consumida regularmente pela cidade de Nova York (tudo para um único computador!!)
A Amazon anunciou em 16 de outubro de 2024 que assinou três novos acordos para apoiar o desenvolvimento da energia nuclear por meio de SMRs. Em Washington, a Amazon está trabalhando com a Energy Northwest para desenvolver quatro SMRs, projetados para gerar 320 megawatts na primeira fase, com potencial para aumentar para 960 megawatts. O projeto deve começar a fornecer energia para o Pacífico Noroeste na década de 2030. A Amazon também está se associando à X-energy, que fornecerá a tecnologia de SMR, permitindo que futuros projetos desenvolvam mais de cinco gigawatts de energia nuclear. Além disso, a Amazon está explorando o desenvolvimento de SMR com a Dominion Energy na Virgínia, adicionando pelo menos 300 megawatts para atender à crescente demanda da região. O acordo existente da Amazon com a Talen Energy envolve um investimento de 650 milhões de dólares em um data center na Pensilvânia alimentado diretamente por energia nuclear, ajudando a preservar um reator mais antigo e criando empregos.
Os SMRs, conforme mencionado em vários dos acordos acima, são reatores com uma saída máxima de 300 MWe, produzindo 7,2 milhões de kWh por dia.
Eles são menores que os reatores tradicionais, que ultrapassam 1.000 MWe, e oferecem maior flexibilidade devido ao seu design modular, permitindo produção e montagem em fábricas, em vez de no local da usina de energia real.
Eles são resfriados por água leve, metal líquido ou sal derretido e incorporam sistemas de segurança passiva, utilizando circulação natural para resfriamento do núcleo e reduzindo a necessidade de intervenção do operador, o que simplifica o design e minimiza os riscos de falha.
O que está impulsionando a mudança para a energia nuclear?
Claramente, os principais provedores de nuvem que se tornaram fornecedores de modelos de IA veem um enorme futuro para a energia nuclear por trás de suas operações.
Mas por que e por que agora? Para descobrir, entrei em contato com Edward Kee, CEO e fundador do Nuclear Economics Consulting Group, uma empresa de consultoria em energia nuclear, que também trabalhou anteriormente como desenvolvedor de usinas de energia mercantis e engenheiro de usinas nucleares para porta-aviões da classe Nimitz da Marinha dos EUA.
De acordo com Kee — que, claro, está incentivado a ver mais energia nuclear sendo gerada — a resposta é que os data centers usados para treinar e servir inferências de modelos de IA para os clientes requerem muita energia, e atualmente, a única maneira de fornecer isso é, em grande parte, através de uma rede elétrica alimentada por combustíveis fósseis, o que impedirá as empresas de tecnologia de alcançar suas metas climáticas e de emissões.
“O valor da eletricidade limpa e confiável para esses data centers é bastante alto”, ele me disse em uma entrevista por videoconferência na semana passada. “A maioria das empresas se comprometeu a ter energia livre de carbono até 2030 ou 2035, mas usar métodos de contabilidade de energia renovável é um pouco falacioso porque a energia solar não funciona à noite e a energia eólica não funciona quando não há vento.”
De fato, a IA é uma indústria particularmente intensiva em energia. Como Anna-Sofia Lesiv escreveu para a empresa de capital de risco Contrary no verão passado:
“Treinar modelos de IA fundamentais pode ser bastante intensivo em energia. O GPT-3, modelo de 175 bilhões de parâmetros da OpenAI, supostamente usou 1.287 MWh para treinamento, enquanto o modelo de 280 bilhões de parâmetros da DeepMind usou 1.066 MWh. Isso é cerca de 100 vezes a energia usada pela média de uma residência nos EUA em um ano.”
E como a Agência Internacional de Energia Atômica (AIEA), um órgão internacional de pesquisa e padrões sem fins lucrativos dedicado à energia nuclear, escreveu em um relatório lançado apenas esta semana:
“À medida que o consumo de eletricidade por data centers, criptomoedas e empresas de inteligência artificial deve dobrar de 2022 a 2026, essas empresas estão em busca da próxima geração de tecnologias de energia limpa que podem ajudar a atender suas metas.”
Impulsionada em parte pela crescente demanda do setor tecnológico, a AIEA emitiu uma projeção de alta que encontra um aumento de 150% na capacidade global de geração nuclear para 950 gigawatts até 2050.
No entanto, a AIEA alerta que essa projeção otimista exigirá um investimento de 100 bilhões de dólares ao longo do mesmo período de 25 anos — “uma fração do que o mundo investe em infraestrutura energética de forma geral, mas uma grande mudança em relação ao nível de investimento em energia nuclear nos últimos 20 anos.”
As empresas de tecnologia estão tentando encontrar um equilíbrio comercial e político para obter a energia de que precisam.
Embora alguém possa pensar que as empresas de tecnologia, de todas as entidades, não teriam problemas para obter energia da rede elétrica existente (principalmente alimentada por gás natural e carvão nos EUA), a realidade, de acordo com Kee, é que as empresas de utilidade pública e privadas estão cautelosas em comprometer uma parte significativa de sua produção para novos data centers, o que poderia sobrecarregar sua capacidade de atender seus atuais clientes residenciais e comerciais além da tecnologia.
As empresas de tecnologia estão “falando sobre adicionar, francamente, enormes quantidades de nova demanda em termos de gigawatts na rede”, disse o especialista nuclear ao VentureBeat. “E, cada vez mais, os estados e as utilidades onde eles vão colocar esses data centers estão dizendo: ‘Espere um minuto, pessoal. Você não pode simplesmente aparecer aqui e conectar e pegar centenas de megawatts ou gigawatts de energia sem que tenhamos um plano para fornecer a geração para atender essa demanda. Isso vai causar problemas.'”
Portanto, para obter aprovação para novos projetos de data center e grandes “superclusters” de treinamento de IA de unidades de processamento gráfico (GPUs) de empresas como a Nvidia e outras — como o tipo que a xAI de Elon Musk acabou de ativar em Memphis, Tennessee — os legisladores municipais e estaduais e as agências regulatórias podem estar pedindo às empresas de tecnologia para apresentar um plano de como serão alimentadas sem drenar demais da rede existente.
“Falar muito sobre suas usinas nucleares pode ajudá-los com isso em termos de percepção pública”, disse Kee.
Por que ter energia nuclear localizada fisicamente e geograficamente ao lado dos data centers é tão atraente.
Você poderia pensar que as empresas de tecnologia que buscam a energia nuclear para resolver seus problemas energéticos de IA ficariam felizes em obter energia de qualquer usina nuclear, mesmo aquelas longe dos seus data centers.
Mas, embora nós, consumidores, frequentemente pensemos na “nuvem” na qual muitos servidores de IA rodam como uma espécie de espaço etéreo e não físico de elétrons flutuando acima de nós ou ao nosso redor, onde mergulhamos e saímos conforme precisamos, o fato é que ainda é viabilizado por chips e hardware físicos de metal e silício, e, como tal, seu desempenho está sujeito à mesma física que o resto do mundo.
Portanto, colocar data centers o mais perto possível de suas fontes de energia — nesse caso, usinas nucleares — é vantajoso para as empresas.
“Achamos que essa rede elétrica AC que temos é pretty much fungível, então você pode obter energia em um ponto e clientes em outro ponto”, explicou Kee. “Mas quando você tem cargas em escala de centenas de megawatts e gigawatts, precisará atualizar e mudar seu sistema de transmissão, o que significa construir novas linhas de transmissão.”
Em vez de fazer isso, as grandes empresas de tecnologia se beneficiariam mais ao situar servidores bem ao lado da própria instalação de geração de energia, evitando o custo de construir mais infraestrutura para transportar as enormes cargas de energia que requerem.
O que o repentino interesse da grande tecnologia na energia nuclear significa para o longo prazo?
Sempre otimista em relação à tecnologia, eu pessoalmente não pude deixar de ficar um pouco deslumbrado com os anúncios recentes da Amazon, Google e Microsoft colocando dinheiro em novas usinas nucleares.
Eu mesmo passei por uma jornada de ser cauteloso em relação à energia nuclear para ser mais receptivo a ela, a fim de ajudar a reduzir as emissões por causa de nosso clima e meio ambiente — assim como o Sierra Club, que recentemente também endossou a energia nuclear, para surpresa de muitos, dado seu longo ativismo contra ela.
Um futuro em que modelos poderosos de IA ajudam a aumentar a demanda por, e talvez até mesmo otimizar a segurança e o desempenho de novas usinas nucleares parece incrível e atraente para mim. Se a IA é o que leva o mundo a olhar novamente para a energia nuclear e abraçá-la como uma das principais fontes de energia limpa, assim seja. A IA poderia inaugurar um renascimento da energia nuclear?
Kee, por sua parte, é menos certo sobre essa visão otimista, observando que, seja construindo novas usinas nucleares modulares pequenas (SMRs) ou reiniciando antigas usinas de escala total como a Three Mile Island, o governo federal dos EUA, por meio da agência Nuclear Regulatory Commission, ainda precisará revisar e aprovar todos os projetos, o que provavelmente levará vários anos no mínimo.
“Alguns desses anúncios podem ser um pouco hiperbólicos em suas promessas e expectativas”, ele me disse. “Então, você vai querer manter o cinto de segurança afivelado por um tempo.”
Ainda assim, tendo trabalhado no setor nuclear durante décadas, Kee está encorajado pelas promessas ambiciosas da grande tecnologia e acredita que isso pode estimular investimentos em energia nuclear de maneira mais geral.
“Tem havido entusiasmo em torno de reatores pequenos e avançados por uma década ou mais, e agora está se ligando ao mundo de demanda de tecnologia imensa… Isso é meio legal”, ele disse ao VentureBeat. “Eu não sei quais outros setores podem seguir, mas você está certo — isso pode acontecer. Se alguns desses novos designs de reatores forem construídos, o que sempre foi uma dúvida porque a economia é questionável para o primeiro, pode se tornar mais fácil construir uma frota inteira por outras partes, incluindo utilitários ou municípios.