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科技走向核能
作者:CIOCDO 来源:informationweek 发布时间:2024年12月23日 点击数:

科技行业正在转向新型核能,以供电数据中心并应对碳挑战。

图源:Kiyoshi Takahase Segundo via Alamy Stock

人工智能正在加速和提升组织智能发展。它正在帮助企业领导者以新的创新方式应对世界的复杂性。然而,这些进步并非没有成长的烦恼。人工智能也在对能源网造成压力。未来几年,其在全球能源消费中的作用将每年增长26%至36%。

随着公司寻求增加能源供应、控制成本并实现雄心勃勃的气候目标,担忧和现实世界的问题成倍增加。尽管太阳能和风能等可再生能源在供电中发挥着关键作用,但消费增长仍在超过能源增长。

解决之道在何方呢?包括需要大量能源来维持数据中心运行的科技公司在内的大型企业正在转向核能。“它可以在供应能源和支持脱碳方面发挥重要作用,”无党派智库Atlantic Council(Atlantic Council of the United States,美国大西洋理事会。是一个位于美国的智库,该智库致力于维持欧美关系,并颁发有“全球公民奖”。成立于1961年,最初是为了促进美国和欧洲之间的合作和理解。其宗旨是通过研究和政策建议,促进国际和平、安全和合作,特别是在欧美关系方面‌。的核能政策倡议主任Jennifer Gordon(詹妮弗·戈登)说。

Deloitte(德勤咨询公司,是德勤集团主管咨询业务的子公司,由德勤集团咨询部门发展而来。受审计和咨询共存争议的影响,2002年2月7日,德勤国际会计师事务所正式对外宣布,德勤咨询脱离德勤集团而成为完全独立的咨询公司。德勤咨询分支机构遍布世界,涉及的行业领域包括消费品行业、制造业、通信媒体业、金融服务业、医药业、教育保健以及公共事业等,客户关系管理是它的一大长项。美国电力、公用事业和可再生能源风险与财务咨询负责人Martin Stansbury(马丁·斯坦斯伯里)补充说:“随着对能源需求的增长和可靠的清洁能源成为焦点,核能是一个很有吸引力的选择。”

Google、Microsoft、AWS、Meta和其他公司最近宣布了一系列合并核能的项目。这包括建造或重新启动常规反应堆,以及开发基于small modular reactors/SMRs(‌小型模块化反应堆。‌是一种先进的核反应堆技术,旨在满足灵活的电力生成需求,并具有较高的安全性和经济性。SMR技术有多种类型,包括单机组轻水SMR、多机组轻水SMR、第四代核能系统SMR、可移动/可运输SMR和微型模块化反应堆/Micro Modular Reactor/MMR。)和可在一个地点或设施上运行的微型反应堆的进步的能源系统。

“人们对追求具有弹性、可靠且价格合理的低碳电网的兴趣日益增加,”Nuclear Energy Institute/NEI(核能研究所。是美国核能行业的政策组织,它代表了核能行业的利益,包括核电站运营商、核燃料供应商、设备制造商和服务提供商。NEI 在核能政策、监管事务、行业宣传和教育培训方面发挥着重要作用,致力于促进核能的安全、经济和环境效益。NEI 还提供行业标准和技术支持,以确保核能的安全运行和持续发展。政策发展高级副总裁John F. Kotek(约翰·F·科泰克)说,“这促使人们重新审视核能。它可以帮助公司建立更高效的能源基础设施。

一、核能向前迈进

在数字化和人工智能的推动下,数据中心的巨大增长正在从根本上改变大大小小的公司的风险。咨询公司McKinsey & Company(麦肯锡咨询公司,是世界级领先的全球管理咨询公司,由美国芝加哥大学商学院教授詹姆斯·麦肯锡,James O’McKinsey,于1926年在美国创建。自1926年成立以来,公司的使命就是帮助领先的企业机构实现显著、持久的经营业绩改善,打造能够吸引、培育和激励杰出人才的优秀组织机构。麦肯锡采取“公司一体”的合作伙伴关系制度,在全球44个国家有80多个分公司,共拥有7000多名咨询顾问。麦肯锡大中华分公司包括北京、香港、上海与台北四家分公司,共有40多位董事和250多位咨询顾问。在过去十年中,麦肯锡在大中华区完成了800多个项目,涉及公司整体与业务单元战略、企业金融、营销/销售与渠道、组织架构、制造/采购/供应链、技术、产品研发等领域。报告称,从2022年到2035年,数据中心的运营将使其能源需求增加一倍以上,达到350亿瓦。美国能源部指出,到2050年,总的电力需求可能会翻一番。

与风能和太阳能不同,核能提供了一致的无碳能源。事实上,根据美国能源部的数据,它拥有任何能源中最高的容量因子,为92%。这大约是天然气和煤炭的两倍,比风能和太阳能可靠约三倍。核设施还需要相对较少的土地和燃料,储存技术的进步也使得处理放射性废物更安全。

目前,美国有94个许可的反应堆在运行。它们产生了美国大约20%的电力输出。然而,近几个月来,谷歌、微软、亚马逊等公司已经转向核能。例如,微软正在重新开放宾夕法尼亚州的前三里岛设施。更名为Crane Clean Energy Center,耗资约16亿美元,计划在2028年重新上线。它将提供835兆瓦(MW)的连续电力来运营其数据中心和云计算基础设施。

与此同时,谷歌在2024年10月与初创公司Kairos Power(‌是一家总部位于加利福尼亚州阿拉米达的工程公司,专注于开发先进的核反应堆技术。该公司的主要产品是氟盐冷却高温反应堆/KP-FHR,旨在通过集成设计、许可和演示来提供一种成本具有竞争力的清洁、负担得起且安全的能源解决方案。达成协议,为数据中心和其他设施建造一系列SMRs。谷歌的目标是到2030年让这些系统完全运行。同月,亚马逊宣布它正在投资SMRs。它正在与X-Energy(是一家专注于小型模块化核反应堆和燃料技术开发的美国公司,致力于清洁能源发电。该公司成立于2009年,总部位于美国。其生产的燃料将铀颗粒密封在一层保护涂层中,确保其不可能熔化,并将废料永久保存在反应堆内。公司以及公用事业Energy Northwest(是一家在美国中西部和西北部地区提供电力和天然气服务的公司,主要业务包括电力公用事业和天然气公用事业。成立于1923年,其电力公用事业业务包括发电、购买、传输和分配电力,而天然气公用事业业务则包括天然气的生产、购买、传输、存储和分配。公司使用不同数量的热能、风能、水力或可再生能源来发电,大部分收入来自电力公用事业业务部门。和Dominion Energy(道明尼资源公司,总部位于美国弗吉尼亚州里士满,成立于1983年。该公司是美国最大的能源生产商和运输商之一,业务涵盖电力和天然气等多个领域。合作,以在2030年之前提高产能。

二、积极的反应

这可不是你祖父辈时代的核能技术。SMRs可以提供高达300兆瓦的连续电力,这对于依赖机器人和其他高能耗设备的数据中心或制造设施来说是理想的。不同的公司采用不同的技术来驱动反应堆,包括Light Water Reactors/LWRs(‌轻水反应堆。‌是一种利用轻水,通常是普通水,作为冷却剂和慢化剂的核反应堆。轻水反应堆主要包括两种类型:压水堆/Pressurized Water Reactors/PWRs和沸水堆/Boiling Water Reactors/BWRs。、Molten Salt Reactors/MSRs(‌熔盐反应堆。‌是一种使用熔融盐作为冷却剂和燃料载体的核反应堆。它们具有多种优势,包括高效率和低废物生成。MSR最初在20世纪50年代开发,近年来重新获得了广泛的关注,并被视为一种有前景的先进反应堆技术。、High-temperature Gas-Cooled Reactors/HTGRs(‌高温气冷堆。‌是一种利用高温氦气作为冷却剂的核反应堆,主要用于产生高温热能,适用于多种工业应用。HTGR的核心优势在于其高温运行能力和固有的安全性。)和Lead-Cooled Fast Reactors/LFRs(‌是一种使用液态铅或铅基合金作为冷却剂的快中子反应堆,其工作温度高且接近大气压,这得益于冷却剂的高沸点,最高可达1743摄氏度,和低蒸汽压。由于铅作为冷却剂具有基本的热力学和中子特性,LFRs在实现高安全度、简化操作和优异的经济性能方面具有巨大潜力,同时保留了快堆在燃料管理方面的优势。

事实上,SMRs提供了传统能源无法比拟的灵活性。“你可以将一个系统放置在数据中心内部或附近,这样不仅有一个主要的无碳能源,而且还具有更高的弹性,”德勤咨询负责人和全球技术领袖Gillian Crossan(吉莉安·克罗斯安)说,“在与天气相关的中断或其他事件中,你可以继续运行。”

使SMRs具有吸引力的另一个因素是一系列增强的安全特性。这包括更小的堆芯尺寸,可减少热量和辐射,更低的运行压力,以及简化的设计,使用更少的泵和阀门。这些系统还提供被动冷却,在发生事故或紧急情况时无需人工干预。“自动化安全内置于这些系统之中,”Stansbury(斯坦斯伯里)说。

另一种类型的核能系统,超紧凑型微型反应堆可以产生高达20兆瓦的连续电力。可以通过火车或卡车将这些系统运输到临时场地或设施,例如矿山或偏远建筑工地。该技术还可以为在飓风、地震或其他紧急情况下可能会离线的数据中心或制造场地增加电力。

三、推动进步

德勤表示,目前全球大约有150个小型模块化反应堆正在开发中。大多数在未来五到七年内不会完全运行。“这不是一个等待和观望的问题。公司需要开始为其未来的能源需求和容量进行规划,”Stansbury(斯坦斯伯里)说,“你必须决定是否想要涉足SMR领域。”

Kotek(科泰克)说,核能不会取代或替代可再生能源,它只是补充它们。“核能解锁了很多机会。对于使用小型模块化反应堆和微型反应堆的公司来说,最大的优势之一是你不必建造一个大型反应堆。你可以以非常灵活的方式使用几十个这样的系统,并根据需要在现场组装它们。”

当然,核能并非没有挑战。SMRs可能会增加核废料的产出。美国能源部指出,它们的建造成本也很高,并且经常出现成本超支的情况,部分原因是复杂且不一致的法规。最后,人们担心SMRs和其他现场能源来源可能如何影响整个电网。“核能可以帮助电网实现稳定,但仍然需要监管,”Stansbury(斯坦斯伯里)说。

对于考虑核能未来的公司,Kotek(科泰克)建议研究不同类型的SMRs和微型反应堆,并了解什么是最好的选择。“这些技术有一个学习曲线,”他说,“建立内部专业知识的组织能够随着时间的推移扩大技术规模,并产生更可靠的能源和更好的回报。

Gordon(戈登)总结道:“随着公司寻找完全脱碳的持续能源,核能脱颖而出。它本身不能解决能源问题,但它正在成为平衡能源框架的关键部分。”

作者:Samuel Greengard(塞缪尔·格林加德)


Samuel Greengard(塞缪尔·格林加德)为众多杂志和网站撰写关于商业、技术和网络安全的文章。他是《The Internet of Things/物联网》和《Virtual Reality/虚拟现实》(麻省理工学院出版社)等书籍的作者。

译者:宝蓝