Kernenergie komt langzaam maar zeker uit het verdomhoekje. Jarenlang was het onbespreekbaar om juist méér te gaan gebruiken van deze betrouwbare, schaalbare en relatief goedkope energiebron om CO2-uitstoot te verminderen. Nu steeds duidelijk wordt dat de energiebehoefte van datacenters die AI-workloads draaien, niet valt te bevredigen met enkel hernieuwbare bronnen, lijkt de wal het schip te keren. Het is wel te hopen dat iedereen daadwerkelijk profiteert van deze omwenteling.
Google gaat datacenters bouwen die jaarlijks meer dan 1 gigawatt een elektriciteit verbruiken. Dat zei CEO Sundar Pichai tijdens een rede die hij hield aan de Carnegie Mellon Universiteit in het Amerikaanse Pittsburgh, ooit bekend om zijn staalindustrie. In de economie van de 21ste eeuw bepalen namelijk niet zozeer ruwe materialen, maar de rekenkracht aanwezig in datacenters mede het economische succes van alle bedrijven en organisaties die ervan afhankelijk zijn. Om één en ander in perspectief te zetten: één gigawatt aan energie is ongeveer gelijk aan het jaarlijkse energieverbruik van meer dan 2 à 3 miljoen huishoudens.
De opmerking van de Google-CEO ging gepaard met de suggestie dat de energie die noodzakelijk is voor zulk verbruik, wel eens van kleine nucleaire reactors kan komen. Het gaat om zogeheten SMR’s, ofwel small modular reactors. Dit zijn kerncentrales die kleiner zijn dan traditionele reactors, en waarvan de componenten elders kunnen worden vervaardigd om deze op locatie in elkaar te zetten. Overigens liet Pichai in het midden of Google daadwerkelijk gebruik van gaat maken van dergelijke energiebronnen. Maar waarom zou hij er anders over beginnen?
Google is niet de enige
Bovendien kan de opmerking van Pichai niet los worden gezien van andere ontwikkelingen in datacenter-land. Zo is Oracle al van plan om drie van zulke kleine reactors te bouwen om (een deel van) zijn 162 datacenters aan te drijven die het wereldwijd in gebruik heeft of momenteel laat bouwen. Het verbruik van Oracle’s grootste datacenter is momenteel 800 megawatt. Het ziet er niet naar uit dat die vraag naar energie de komende tijd vermindert. Hoe één en ander precies gaat werken is nog niet helemaal duidelijk, maar de intentie, die is er.
Ook Microsoft ziet in zijn groeiende energiebehoefte een oplossing in kernenergie. Zo heeft het heel pragmatisch een oudere kerncentrale in gebruik genomen in de Amerikaanse staat Pennsylvania. Deze produceert 835 megawatt aan energie, gelijk aan de jaarlijkse energieconsumptie van 800.000 (Amerikaanse) huishoudens. De beheerder van de centrale sloot deze juist in 2029, omdat exploitatie ervan ’te duur’ zou zijn. Nu een partij als Microsoft zijn honger naar energie ziet toenemen, trekt deze beheerder 1,6 miljard dollar uit om ‘m weer op te starten. Microsoft belooft dan ook de komende twintig jaar energie af te nemen opgewekt door deze reactor.
Opknapwerk
De reactor die speciaal voor Microsoft weer wordt aangezwengeld, is overigens de Three Mile Island-reactor. Hier vond in 1979 nog een gedeeltelijke kernsmelting plaats. De reactor die Microsoft gaat gebruiken, verkeert echter nog in goede staat. Na het nodige opknapwerk zal het weer operationeel komen, vermoedelijk rond 2028.
In datzelfde Pennsylvania staat ook de Susquehanna-kerncentrale, waar AWS eerder dit jaar een bestaand datacenter heeft gekocht dat er pal naast staat. Deze centrale is goed voor 960 megawatt aan jaarlijkse output. Het bedrijf zet tegenwoordig ook vacatures uit voor nucleaire ingenieurs. Dit eveneens om de mogelijkheden te onderzoeken voor het gebruik van SMR’s.
Dat grote techbedrijven hun zinnen hebben gezet op kernenergie is niet verwonderlijk. De AI-revolutie schreeuwt om energie. Zo roept GPU-grootmacht Nvidia al een tijdje dat datacenters moeten worden omgetoverd tot volwaardige “AI factories“, dat gepaard gaat met een gigantisch stroomverbruik. Intussen commiteren vrijwel alle techbedrijven zich aan CO2-neutrale ambities voor 2030, maar Goldman Sachs heeft becijferd dat in dat jaar de vraag naar energie door datacenters zal zijn doorgegroeid tot 160 procent van wat ze nu verbruiken.
Dat komt grotendeels door AI-workloads. Ter vergelijking: een prompt invoeren in ChatGPT kost tien keer zoveel energie als een zoekvraag aan het ’traditionele’ Google Search. Volgens de zakenbank gaat de wereld de gevolgen van deze vraag naar energie de komende jaren voelen. Kortweg, er gaat veel meer energie nodig zijn, en de infrastructuur daarvoor moet grotendeels nog worden gebouwd.
Tip: AWS toont dat AI-gebruik zonder CO2-piek kan
Energieconsumptie stijgt sinds 2020
In dezelfde analyse benadrukt de bank dat de workloads van datacenters vóór de AI-hausse al toenamen met een factor drie van 2015 tot en met 2019. De energieconsumptie bleef toen echter nagenoeg gelijk, met name door efficiëntieslagen. Inmiddels lijkt echter de ‘law of diminishing returns’ van toepassing, want sinds 2020 stijgt die consumptie. Verbruikten datacenters in 2015 (en 2016, en 2017 etc.) wereldwijd nog zo’n 200 terawatt-uur per jaar, in 2023 is dat gegroeid tot meer dan 400 terawatt-uur. Daarbij is het goed op te merken dat de VS goed zijn voor zo’n één derde van dit energieverbruik, toen en nu.
In Europa is de vraag naar energie sinds het piekjaar 2008 aanvankelijk gedaald. Dat heeft verschillende oorzaken, waaronder de financiële crisis, de corona-pandemie en voortschrijdende de-industrialisatie. Maar met de bouw van nieuwe datacenters in Europa, niet in het minst om aan de eis voor ‘data residency’ te voldoen, zou de vraag naar energie wel eens met 40 of 50 procent kunnen toenemen, aldus Goldman Sachs.
Flinke investeringen vereist
Tegen 2030 is het energieverbruik van Europese datacenters gelijk aan het totale jaarlijkse stroomverbruik van Portugal, Griekenland én Nederland, becijfert de bank. Omdat Europa een oud energienet heeft (hier is nog een wet van kracht: die van de remmende voorsprong) zijn flinke investeringen noodzakelijk: 800 miljard voor transmissie en distributie, en 850 miljard voor opwekking via hernieuwbare energiebronnen. Goldman Sachs lijkt in deze analyse vooral uit te gaan van de groei van zonne- en windparken.
Maar laten we eerlijk zijn: de enorme honger naar energie van datacenters is met geen miljoen windturbines en zonnepanelen te stillen. Voor het opwekken van 1 gigawatt aan energie zijn zo’n 100 windturbines nodig. De daadwerkelijke productie hangt onder meer af van de locatie, de plaatsing en hoeveel het waait. Als je een gigawatt wilt opwekken met zonne-energie, mag je bijna twee miljoen fotovoltaïsche panelen neerleggen. Een (kleine) kerncentrale neemt minder ruimte in beslag en levert consistent stroom.
Jarenlang zat kernenergie in het verdomhoekje. Rampen als Tsjernobyl en later de (door een tsunami veroorzaakte) meltdown in het Japanse Fukushima deden het enthousiasme naar deze betrouwbare, goedkope en enorm schaalbare energiebron flink kelderen. Dat is begrijpelijk, maar als we CO2-uitstoot willen verminderen en tegelijk willen profiteren van de rekenkracht die datacenters ontsluiten, dan is er eigenlijk maar één echte oplossing: volop investeren in kernenergie. De grote techbedrijven weten dit en nemen het voortouw.
Een ‘wende’ die geen wende was
Dat vereist wel een omschakeling in denken. Duitsland ging het afgelopen decennium zelfs voorop in een zogeheten ‘energiewende’. Het ontmantelde talloze kerncentrales die nog prima jarenlang meekonden. Dat kostte natuurlijk enorm veel verlies aan output, die zonne- en windenergie bij lange na niet konden opvangen. Gevolg: Duitsland, het land dat voorop wilde lopen in een groene revolutie, begon extra kolen te stoken.
Frankrijk, dat zijn kerncentrales juist koesterde, betaalt nu veel minder voor energie. Duitsland importeert nu zelfs kernenergie uit Frankrijk. In dit (al wat oudere) artikel op Forbes staat het helder uitgelegd: Frankrijk genereerde de afgelopen jaren minder dan een tiende van de CO2-uitstoot van Duitsland, en de opwekking van de energie kostte ook nog eens de helft minder.
De investeringen die Frankrijk desondanks deed in hernieuwbare bronnen als zonne- en windenergie onder druk van Duitsland en de Europese Commissie, zorgden onder de streep voor een hogere energierekening voor Franse huishoudens. Met andere woorden: Frankrijk was nog goedkoper uit geweest als het niet had geluisterd naar de kritiek dat het land moest minderen met kernenergie.
Wal lijkt het schip te keren
Nu lijkt onder druk van big tech de wal eindelijk het schip te keren. Om ambitieuze klimaatdoelstellingen te halen, kun je niet om kernenergie heen. Of dit een ‘schone’ energiebron is, is voer voor discussie. Het is niet hernieuwbaar, maar er komt geen CO2 vrij bij de opwekking. Het levert gevaarlijk afval op, maar is hoogst betrouwbaar. Zaak is natuurlijk wel dat het afval veilig en verantwoordelijk wordt opgeslagen.
Het is voorstelbaar dat ook de datacenters die in Europa staan, of in aanbouw zijn, op termijn hun energie deels krijgen vanuit kerncentrales. Als beleidsmakers dit tenminste toestaan, en niet tegen wil en dank en tegen elke ratio in vasthouden aan dure en inefficiënte (want niet altijd dezelfde output genererende) zonne- en windenergie en biomassa, aangevuld met vervuilende kolen.
Als we ten volle willen profiteren van de rekenkracht die datacenters benutten voor AI-workloads en alles wat dat mogelijk maakt, dan is investeren in kernenergie noodzakelijk. Het is dan wel belangrijk dat niet alleen de grote techbedrijven, maar ook gewone burgers en lokale bedrijven profiteren van de schone en betrouwbare stroom die hierdoor wordt opgewekt. Dat zou pas een energiewende zijn.
Lees ook: CO2-uitstoot van Google verdubbeld: AI vraagt hoge milieuprijs