Nükleer enerji, yapay zekanın neden olduğu artan veri merkezi enerji talebini karşılamak için inşa edilecek yeni bir enerji alt yapısı grubunun önemli bir parçası olacak. Ancak nükleer enerji, veri merkezlerinin artan enerji ihtiyaçlarının tamamını karşılayamaz. Goldman Sachs Research’e göre doğal gaz, yenilenebilir enerji kaynakları ve batarya teknolojisi de rol alacak.
Düşük karbonlu, kesintisiz enerji arayan birkaç büyük teknoloji şirketi geçen yıl yeni nükleer kapasite için sözleşmeler imzaladı ve ileride bu tür daha fazla anlaşma olabilir. Brian Singer, Jim Schneider ve Carly Davenport tarafından hazırlanan raporlara göre bu çabaların nedeni veri merkezlerindeki elektrik kullanımının 2030’a kadar iki kattan çok artacağı beklentisi.
Ekip, (2023’e kıyasla) 2030’a kadar beklenen veri merkezi elektrik talebi artışının tamamının karşılanması için toplamda 85-90 gigawatt yeni nükleer kapasite gerekeceğini öngörüyor. Ancak 2030 yılına kadar küresel olarak %10'dan çok daha azı kullanılabilir olacaktır.
Kanıt 1: Analistlerimiz, veri merkezi güç tüketiminin 2030 yılına kadar %160'tan fazla artmasını bekliyor
Kaynak: Masanet et al. (2020), Cisco, IEA, Goldman Sachs Global Investment Research; 2024-2030 için rakamlar tahminidir
Goldman Sachs Research'te ABD kamu hizmetleri araştırma analisti olan Davenport'a göre, enerji ihtiyaçları arttıkça veri merkezi altyapısının verimlilik kazanımları yavaşlamaya başlıyor. Bunu da “Yapay zekadan kaynaklanan büyüme, daha kapsamlı veri talebi ve enerji verimliliği kazanımlarının yavaşlaması, veri merkezlerinde kullanılan enerjide artışa yol açıyor” şeklinde açıklıyor.
Yapay zekanın elektrik tüketiminin ne kadar artması bekleniyor?
Goldman Sachs Research, veri merkezlerinden gelen elektrik talebinin 2030 yılına kadar 2023 seviyelerine kıyasla %160'tan fazla artacağını öngörüyor. Artan talebin %60'ının doğal gaz gibi termal kaynaklardan karşılandığı bir senaryoda dünya enerji emisyonlarının %0,6'sına denk gelen 215-220 milyon tonluk bir emisyon artışı ortaya çıkacak.
Goldman Sachs Research'te dijital altyapı analisti olan Schneider, yenilenebilir enerji kaynaklarının günün bazı saatlerinde veri merkezlerinin artan enerji ihtiyacının çoğunu karşılama potansiyeline sahip olsa da, veri merkezleri için tek enerji kaynağı olacak kadar tutarlı bir şekilde enerji üretmediğini belirtiyor. Schneider yazısında “Yenilenebilir enerji geliştiricileriyle yaptığımız görüşmeler, rüzgar ve güneş enerjisinin depolama ile eşleştirilmesi halinde bir veri merkezinin enerji talebinin yaklaşık %80'ini karşılayabileceğini gösteriyor, ancak 7/24 talebi karşılamak için bir tür baz yük üretimine ihtiyaç var.” ifadelerini kullanıyor. Nükleerin temel enerji ihtiyacı için tercih edilen seçenek olduğunu, ancak yeni nükleer santraller inşa etmenin zorluğunun, doğal gaz ve yenilenebilir enerji kaynaklarının daha gerçekçi kısa vadeli çözümler olduğu anlamına geldiğini de sözlerine ekliyor.
Nükleer enerji neredeyse sıfır karbondioksit emisyonuna sahip olsa da dikkatli bir şekilde yönetilmesi gereken nükleer atıklar yaratır. Ancak uzmanlaşmış iş gücünün azlığı, izin almanın zorlukları ve yeterli uranyum tedarik etmenin güçlüğü, yeni nükleer enerji santrallerinin geliştirilmesinin önünde engel teşkil etmektedir.
Ancak 2030'lara gelindiğinde, yeni nükleer enerji tesisleri ve yapay zeka alanındaki gelişmeler, yapay zeka veri merkezlerinin genel karbon ayak izini azaltmaya başlayabilir.
Goldman Sachs Research'te GS SUSTAIN küresel başkanı olan Singer, bu arada yeni veri merkezleri için enerji tedarik etmeye çalışan şirketlerin muhtemelen çeşitli elektrik kaynaklarının birlikte kullanımına odaklanacağını yazıyor. “Elektrik talebindeki büyümeye bakış açımız 'ya da' yaklaşımını değil 've' yaklaşımını gerektiriyor, çünkü kaynaklar arasında üretim artışı için zengin fırsatlar görüyoruz” şeklinde ifade ediyor.
Nükleer enerjide ne kadar artış olacak?
Nükleer enerji tesisleri için kısa süre önce yapılan sözleşmeler ve ülkelerin nükleer enerji iştahının arttığına dair işaretler, önümüzdeki beş yıl içinde yatırımların önemli ölçüde artacağını ve 2030'larda enerji arzında buna paralel bir artış olacağını göstermektedir.
Yapay zeka veri merkezlerinin yaygınlaşması, büyük teknoloji şirketlerinin düşük karbonlu güvenilir enerji arayışıyla birlikte yatırımcıların enerji talebinde gelecekte artış olacağına dair güvenlerini artırdı. Bu durum, yakın zamanda emekliye ayrılan nükleer jeneratörlerin tekrar çalıştırılmasına ve daha büyük ölçekli yeni reaktörlerin değerlendirilmesine yol açmaktadır.
Sadece ABD'de büyük teknoloji şirketleri geçtiğimiz yıl 10 GW'tan fazla olası yeni nükleer kapasite için yeni sözleşmeler imzaladı ve Goldman Sachs Research 2030 yılına kadar üç santralin devreye girme potansiyeli olduğunu düşünüyor.
Bu arada hükümetler de nükleer enerjiye genel olarak daha fazla destek veriyor. İsviçre elektrik tedariki için nükleer jeneratör kullanımını yeniden gözden geçirirken, nükleer enerji ABD'de iki partinin de desteğini alıyor. Diğer yandan Avustralya muhalefet partisi nükleer reaktörleri devreye sokma planlarını öne sürdü. BM tarafından iklim değişikliğini ele almak üzere her yıl düzenlenen COP28 konferansının 2023 yılı sonundaki katılımcıları, 2050 yılına kadar küresel nükleer kapasiteyi üç katına çıkarmayı kabul etti.
“Yeşil” veri merkezi kurmak
Yeşil enerji kaynakları da yapay zeka sağlayıcılarından önemli ölçüde yatırım alıyor. Ekip, veri merkezlerinden gelen artan enerji talebini desteklemek için inşa edilen yeni kapasitenin %40'ının yenilenebilir enerji kaynaklarından geleceğini tahmin ediyor.
Yenilenebilir enerji kaynaklarının tedarik maliyeti, iletim hususları hesaba katılmadan ve güneşin parlamadığı ve rüzgarın esmediği zamanlarda boşlukları doldurmadan önce, doğal gazdan elektrik üretmekten daha ucuzdur. Goldman Sachs Research tarafından yapılan analiz, ABD'de bir veri merkezi sahasında barındırılan kara rüzgârının ortalama enerji maliyetinin megavat saat başına 25 dolar olduğunu, güneş enerjisinin 26 dolar/MWh ve kombine çevrim doğal gazın (yakıt açısından en verimli gaz yakıtlı enerji santrali türü) karbon yakalama maliyeti hesaba katılmadan önce 37 dolar/MWh olduğunu göstermektedir.
Ancak uygulamada, şebeke ölçeğindeki güneş enerjisi santralleri günde ortalama sadece 6 saat çalışırken, rüzgar santralleri günde ortalama 9 saat çalışmaktadır. Bu kaynakların kapasitesinde de güneşin parlaklığına ve rüzgarın gücüne bağlı olarak günden güne dalgalanmalar olmaktadır.
Kanıt 2: Rüzgar ve güneş enerjisi üretim kapasitesi yıl boyunca büyük farklılıklar göstermektedir
Kaynak: EIA, Goldman Sachs Global Investment Research
İletim maliyetleri de veri merkezi şirketleri için dikkate alınması gereken bir husustur. Yenilenebilir enerji kaynakları genellikle doğal gaz veya nükleerden çok daha büyük bir alan kapladığından, ürettikleri enerjinin çoğunun kullanıldığı büyük şehirlerden uzakta konumlandırılma ihtimalleri yüksektir. Sonuç olarak ürettikleri enerjinin kullanılmadan önce daha fazla yol kat etmesi gerekebilir.
Öte yandan, nükleer reaktörler veya kombine çevrim doğal gazla çalışan termik santraller, saatlik kesinti sorunları olmadan gün boyunca çalışabilir.
Bu nedenlerle ekip, teknoloji şirketlerinin yukarıdaki tüm elektrik kaynaklarının bir kombinasyonundan yararlanmasını bekliyor. Geçtiğimiz aylarda hiper ölçekleyiciler ve bulut bilişim şirketleri daha büyük ölçekli nükleer, küçük modüler reaktörler (SMR), yenilenebilir enerji alım anlaşmaları ve karbon giderimi için çok sayıda sözleşme imzaladı.
Doğalgaz denklemdeki yerini koruyor
Halihazırda emisyonlarda anlamlı bir düşüş sağlayacak kesintisiz bir elektrik çözümünün maliyeti yüksek. ABD’de düşük karbonlu çözümler temel doğal gaz kombine çevrimin mega watt saat başına maliyetine kıyasla 19$-72$ daha pahalıdır.
AB’nin aksine ABD’de federal karbon fiyatlandırma mekanizması bulunmuyor. Ancak bazı Amerikan şirketleri karbon emisyonlarını kendi içlerinde fiyatlandırmayı seçiyor.
Bir ton karbondioksit başına 100$ fiyat eklenmesi, green reliability premium’u (yeşil güvenilirlik ek ücreti) kaydadeğer oranda dengeliyor. Goldman Sachs Research'e göre bu, doğal gaz kombine çevrim maliyetini, saha dışı güneş veya rüzgar enerjisi ve batarya depolama dahil olmak üzere neredeyse %100 yenilenebilir enerji çözümü için 87 $/MWh ve büyük ölçekli bir yerinde nükleer jeneratör için 77 $ ile karşılaştırıldığında, geçmişte bildirilen gaz yakıtlı enerji emisyon yoğunluğuna dayalı olarak 91 $/MWh'ye taşıyacaktır.
Günün her saati güç sağlamak için veri merkezleri, güneş ve rüzgar enerjisini batarya depolama ve şebekeden sağlanan güç ya da yerinde doğal gaz peaking kapasitesi (yüksek talep dönemlerinde ya da kesintili üretimdeki eksiği doldurmak için çalışan bir enerji santrali) kullanarak artırmaya çalışıyor. Analistlerimiz, güneş enerjisi, bataryada depolama ve doğal gaz birleşiminden oluşan bir çözümün, temel kombine çevrim doğal gaza kıyasla emisyonları %67 oranında azaltacağını tahmin ediyor. Ekip, bu teknolojilerle ilişkili “Green Reliability Premium” (yeşil güvenilirlik ek ücreti) ödemenin büyük hiper ölçekleyiciler üzerindeki mali etkisinin düşük olduğuna inanıyor.
Veri merkezlerine elektrik sağlamak için daha yeşil enerji kaynakları bulmanın yanı sıra, teknoloji sağlayıcıları verimlilik kazanımları yoluyla emisyon yoğunluğunu azaltabilir. Bu durum, veri merkezlerine yönelik iş yükü talebinin neredeyse üç katına çıktığı, ancak enerji verimliliğindeki gelişmeler nedeniyle elektrik tüketimlerinin sabit kaldığı 2015-2019 yılları arasında geçerli oldu.
2020'den bu yana verimlilik kazanımları yavaşladı, ancak ekip gelecekte veri merkezlerinin güç yoğunluğunu azaltmaya yardımcı olacak daha fazla yenilik bekliyor.
Bu makale yalnızca eğitim amaçlı sağlanmaktadır. Bu makalede yer alan bilgiler, herhangi bir Goldman Sachs kuruluşunun alıcıya tavsiyesi niteliğinde değildir ve Goldman Sachs, bu makale aracılığıyla alıcılara herhangi bir mali, ekonomik, hukuki tavsiye veya yatırım, muhasebe ya da vergi tavsiyesi sunmamaktadır. Ne Goldman Sachs ne de bağlı şirketlerinden herhangi biri, bu makalede yer alan beyanların veya herhangi bir bilginin doğruluğu veya eksiksizliği konusunda açık veya zımni herhangi bir beyanda bulunmaz veya garanti vermez ve bu nedenle her türlü sorumluluk (doğrudan, dolaylı veya sonuç olarak ortaya çıkan kayıp veya hasar dahil) açıkça reddedilir.
Kaynak: Bu makale 23 Ocak 2025 tarihinde “Is nuclear energy the answer to AI data centers' power consumption?” başlığı altında www.goldmansachs.com adresinde yayınlanmıştır. Lütfen burada yer alan ifadelerin yatırım önerisi oluşturmadığını dikkate alın.
Fotoğraf sahipleri: Adobe Stock – Resim 1: Jonas Glaubitz, Resim 2: doncarlo