พลังงานนิวเคลียร์ SMR สำหรับศูนย์ข้อมูล AI: ความเป็นไปได้และระยะเวลาในการดำเนินการ
อัปเดต 8 ธันวาคม 2025
ข้อตกลงของ Microsoft ในการรีสตาร์ทเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ของ Three Mile Island เป็นสัญญาณของการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ในวิธีที่ผู้ให้บริการ hyperscaler มองการจัดหาพลังงาน โดยยักษ์ใหญ่ด้านเทคโนโลยีรายนี้ได้รับไฟฟ้าปลอดคาร์บอนกว่า 800MW สำหรับศูนย์ข้อมูล AI โดยเฉพาะ Amazon, Google และ Microsoft ได้ลงทุนรวมกันกว่า 10 พันล้านดอลลาร์ในความร่วมมือด้านนิวเคลียร์ โดยมีโครงการ 22 กิกะวัตต์อยู่ระหว่างการพัฒนาทั่วโลก¹ การบรรจบกันของความต้องการพลังงานอันมหาศาลของ AI และเทคโนโลยี SMR สร้างโอกาสที่ไม่เคยมีมาก่อน: ศูนย์ข้อมูลที่ผลิตพลังงานนิวเคลียร์ของตัวเอง บรรลุต้นทุนค่าไฟฟ้าต่ำกว่า $0.04/kWh ในขณะที่ลดการพึ่งพากริดไฟฟ้าทั้งหมด
อัปเดตธันวาคม 2025: การบรรจบกันของนิวเคลียร์-AI เร่งตัวขึ้นอย่างมาก Amazon นำการระดมทุนรอบ 500 ล้านดอลลาร์สำหรับ X-energy โดยวางแผนสร้าง SMR หลายเครื่องผลิตไฟฟ้า 5GW ภายในปี 2039 พร้อมทั้งลงนามข้อตกลงกับ Energy Northwest (960MW) และ Dominion Energy (300MW+) สำหรับศูนย์ข้อมูลในเวอร์จิเนีย Google มุ่งมั่นกับ Kairos Power สำหรับ 500MW และเพิ่มการลงทุนในเดือนพฤษภาคม 2025 ด้วยเงินทุนระยะแรกให้กับ Elementl Power สำหรับสามไซต์ในสหรัฐฯ รวม 1.8GW กระทรวงพลังงานสหรัฐฯ อนุมัติเงินกู้ 1 พันล้านดอลลาร์เพื่อรีสตาร์ท Three Mile Island สำหรับศูนย์ข้อมูลของ Microsoft ภายในปี 2028 ประธานาธิบดี Trump ลงนามในคำสั่งฝ่ายบริหารสี่ฉบับในเดือนพฤษภาคม 2025 เพื่อเร่งการใช้งาน SMR และลดความซับซ้อนในการอนุญาตของ NRC Oklo วางแผนส่งมอบระบบ SMR แรกภายในปี 2027 โดยศูนย์ข้อมูลพลังงาน SMR เชิงพาณิชย์แห่งแรกคาดว่าจะเปิดให้บริการภายในปี 2030 ศูนย์ข้อมูล AI คาดว่าจะใช้ไฟฟ้า 945 เทระวัตต์-ชั่วโมงต่อปีภายในปี 2030 ซึ่งเทียบเท่ากับการใช้ไฟฟ้าทั้งหมดของญี่ปุ่น ขับเคลื่อนกระแสการลงทุนด้านนิวเคลียร์ที่ไม่เคยมีมาก่อนนี้
การรีสตาร์ท Three Mile Island มูลค่า 1.6 พันล้านดอลลาร์ของ Constellation Energy แสดงให้เห็นว่าแม้แต่เทคโนโลยีนิวเคลียร์อายุ 40 ปีก็ยังคุ้มค่าทางเศรษฐกิจเมื่อบริษัทด้าน AI รับประกันข้อตกลงซื้อขายไฟฟ้าระยะยาว 20 ปีในอัตราพรีเมียม³ SMR ปรับปรุงสมการนี้อย่างมากโดยลดต้นทุนเงินลงทุนลง 50% ต่อเมกะวัตต์ ย่นระยะเวลาก่อสร้างจาก 10 ปีเหลือ 3 ปี และเปิดโอกาสให้ขยายกำลังการผลิตแบบโมดูลาร์ที่สอดคล้องกับการเติบโตของศูนย์ข้อมูล⁴ การใช้งาน SMR แรกจะเริ่มต้นในปี 2029 โดยโครงการ 462MW ของ NuScale ในไอดาโฮจะจ่ายไฟให้ศูนย์ข้อมูลสำหรับเทศบาลของยูทาห์ พิสูจน์โมเดลที่ Oracle, Amazon และ Google กำลังแข่งขันกันเพื่อทำซ้ำ⁵
หลักการพื้นฐานของเทคโนโลยี SMR สำหรับการใช้งานศูนย์ข้อมูล
Small Modular Reactors ผลิตไฟฟ้า 50-300MW โดยใช้ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชันที่พิสูจน์แล้วในหน่วยที่สร้างจากโรงงาน ซึ่งมีขนาดเล็กกว่าเครื่องปฏิกรณ์ทั่วไปสิบเท่า⁶ แต่ละโมดูล SMR มีขนาดประมาณ 76 ฟุตสูง x 15 ฟุตเส้นผ่านศูนย์กลาง สามารถบรรทุกบนรถบรรทุกคันเดียวเพื่อขนส่งไปยังไซต์ การออกแบบแบบโมดูลาร์ช่วยให้สามารถเพิ่มกำลังการผลิตได้ทีละน้อย: เริ่มต้นด้วย 77MW สำหรับการใช้งาน GPU เริ่มต้น เพิ่มโมดูลเพื่อให้ถึง 462MW ตามความต้องการที่เพิ่มขึ้น การก่อสร้างดำเนินไปควบคู่กัน—การเตรียมไซต์ดำเนินไปในขณะที่โมดูลกำลังประกอบในโรงงาน ย่นระยะเวลาจากการวิ่งมาราธอนนานหลายทศวรรษเป็นการวิ่งเร็ว 36 เดือน
ฟิสิกส์เอื้อประโยชน์ต่อการใช้งานศูนย์ข้อมูลอย่างสมบูรณ์แบบ SMR ทำงานที่ capacity factor 95% ส่งมอบพลังงานคงที่โดยไม่คำนึงถึงสภาพอากาศ ฤดูกาล หรือเวลาของวัน⁷ ความร้อนนิวเคลียร์สร้างไอน้ำที่ 570°F โดย 33% แปลงเป็นไฟฟ้าในขณะที่ 67% กลายเป็นความร้อนเหลือทิ้ง ศูนย์ข้อมูลที่ก้าวหน้าจับพลังงานความร้อนนี้ไปใช้สำหรับระบบทำความร้อนเขต การแยกเกลือออกจากน้ำทะเล หรือการผลิตไฮโดรเจน ผลักดันประสิทธิภาพที่แท้จริงให้เกิน 80% พื้นที่ที่กะทัดรัดต้องการเพียง 35 เอเคอร์สำหรับการติดตั้ง 462MW เทียบกับ 5,000 เอเคอร์สำหรับกำลังการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์ที่เทียบเท่า
ระบบความปลอดภัยแบบ passive กำจัดภัยพิบัติแบบ Fukushima ผ่านฟิสิกส์มากกว่าการแทรกแซงแบบ active การออกแบบ SMR ของ NuScale ตั้งอยู่ในสระที่บรรจุน้ำ 4.6 ล้านแกลลอน ให้การระบายความร้อนแบบ passive 30 วันโดยไม่ต้องใช้ปั๊ม พลังงาน หรือการดำเนินการของมนุษย์⁸ ถังเครื่องปฏิกรณ์ทำงานที่ความดันบรรยากาศ ป้องกันการระเบิดจากการลดความดัน การหมุนเวียนตามธรรมชาติเคลื่อนย้ายสารหล่อเย็นโดยไม่ต้องใช้ปั๊ม กำแพงกักกันสามชั้นป้องกันการปล่อยรังสี Nuclear Regulatory Commission รับรองการออกแบบเหล่านี้ว่าปลอดภัยเพียงพอสำหรับการใช้งานห่างจากพื้นที่อยู่อาศัย 500 เมตร
เส้นทางด้านกฎระเบียบเร่งตัวผ่านการสนับสนุนของรัฐบาลกลาง
Nuclear Regulatory Commission อนุมัติการออกแบบ SMR ของ NuScale ในปี 2020 นับเป็นการรับรอง SMR ครั้งแรกในประวัติศาสตร์สหรัฐฯ⁹ ใบสมัคร 12,000 หน้าใช้เวลาตรวจสอบ 42 เดือน กำหนดแม่แบบที่การออกแบบในลำดับถัดไปจะปฏิบัติตาม TerraPower, X-energy และ Kairos Power มีใบสมัครในขั้นตอนต่างๆ โดยคาดว่าจะได้รับการอนุมัติภายในปี 2027 การรับรองการออกแบบมาตรฐานหมายความว่าเครื่องปฏิกรณ์ที่เหมือนกันสามารถใช้งานได้ทุกที่ในสหรัฐฯ โดยไม่มีความล่าช้าในการอนุญาตเฉพาะไซต์
สิ่งจูงใจของรัฐบาลกลางเปลี่ยนแปลงเศรษฐศาสตร์ SMR ผ่านเครดิตภาษีการผลิตนิวเคลียร์ของ Inflation Reduction Act ที่ $15/MWh และเครดิตภาษีการลงทุนที่ครอบคลุม 30% ของต้นทุนเงินลงทุน¹⁰ Advanced Reactor Demonstration Program ของกระทรวงพลังงานให้เงิน 3.2 พันล้านดอลลาร์ในการแบ่งปันต้นทุนสำหรับการใช้งานครั้งแรก การค้ำประกันเงินกู้ลดต้นทุนการเงินลง 200 basis points สิ่งจูงใจรวมลดต้นทุน levelized ของ SMR จาก $89/MWh เป็น $58/MWh ซึ่งแข่งขันกับก๊าซธรรมชาติได้
กฎระเบียบของรัฐมีความท้าทายที่แตกต่างกัน Wyoming, Idaho และ Virginia ออกกฎหมายเพื่อลดความซับซ้อนในการอนุญาต SMR ลดเวลาอนุมัติจาก 36 เป็น 18 เดือน¹¹ California และ New York ยังคงมีการระงับการก่อสร้างนิวเคลียร์ใหม่ แม้ว่าแรงกดดันจากบริษัทเทคโนโลยีอาจบังคับให้มีการพิจารณาใหม่ การใช้งานระหว่างประเทศเผชิญกับกฎระเบียบเฉพาะประเทศ โดย Canada, UK และ Poland เร่งการอนุมัติ SMR เพื่อให้บรรลุเป้าหมายด้านสภาพภูมิอากาศ
ระยะเวลาในการดำเนินการสำหรับการใช้งาน SMR ในศูนย์ข้อมูล
2024-2025: การเลือกไซต์และการวางแผน ระบุสถานที่ที่เหมาะสมโดยมีการเข้าถึงน้ำ ความมั่นคงทางแผ่นดินไหว และความใกล้ชิดกับโหลดของศูนย์ข้อมูล ดำเนินการประเมินผลกระทบสิ่งแวดล้อมและการมีส่วนร่วมของชุมชน รักษาสิทธิ์ในการใช้น้ำสำหรับการระบายความร้อน—แต่ละ SMR ต้องการน้ำ 15 ล้านแกลลอนต่อวัน¹² เจรจาข้อตกลงซื้อขายไฟฟ้าระยะขั้นต่ำ 20 ปี ยื่นใบสมัครขออนุญาตเริ่มต้นกับ NRC
2026-2027: การอนุญาตและการออกแบบ เสร็จสิ้นกระบวนการตรวจสอบใบอนุญาต NRC โดยปกติใช้เวลา 18-24 เดือนสำหรับการออกแบบที่ได้รับการอนุมัติล่วงหน้า สรุปวิศวกรรมเฉพาะไซต์ที่ปรับใช้การออกแบบมาตรฐานกับเงื่อนไขท้องถิ่น จัดหาส่วนประกอบที่ใช้เวลานานรวมถึงถังเครื่องปฏิกรณ์ เครื่องกำเนิดไอน้ำ และกังหัน ดำเนินสัญญาก่อสร้างกับผู้รับเหมานิวเคลียร์ที่มีประสบการณ์ เริ่มการเตรียมไซต์รวมถึงการขุดและงานฐานราก
2028-2029: การก่อสร้างและการทดสอบ ติดตั้งโมดูล SMR เริ่มต้นหลังจากส่งมอบจากโรงงาน เสร็จสิ้นการก่อสร้าง balance-of-plant รวมถึงอาคารกังหันและระบบระบายความร้อน เชื่อมต่อกับโครงสร้างพื้นฐานไฟฟ้าของศูนย์ข้อมูลผ่านสถานีย่อยเฉพาะ ดำเนินการทดสอบเย็น ทดสอบร้อน และ initial criticality ภายใต้การกำกับดูแลของ NRC เสร็จสิ้นโปรแกรมฝึกอบรมและรับรองผู้ปฏิบัติงาน
2029-2030: การดำเนินงานเชิงพาณิชย์ เริ่มผลิตไฟฟ้าเชิงพาณิชย์ด้วยการเพิ่มกำลังไฟฟ้าทีละน้อย ปรับปรุงการดำเนินงานให้บรรลุ capacity factor 95% เพิ่มโมดูลเพิ่มเติมตามการเติบโตของศูนย์ข้อมูล กำหนดสัญญาจัดหาเชื้อเพลิงด้วยรอบการเติมเชื้อเพลิง 18 เดือน ติดตามตัวชี้วัดประสิทธิภาพและการปฏิบัติตามกฎระเบียบ
การวิเคราะห์ต้นทุนแสดงให้เห็นเศรษฐศาสตร์ที่น่าสนใจในระดับขนาดใหญ่
ต้นทุนเงินลงทุนครอบงำเศรษฐศาสตร์ SMR โดยหน่วยแรกมีราคา $15,000 ต่อ kW กำลังการผลิตที่ติดตั้ง¹³ SMR 77MW ต้องการเงินลงทุนล่วงหน้า 1.15 พันล้านดอลลาร์ อย่างไรก็ตาม หน่วยลำดับถัดไปที่ใช้ประโยชน์จากการผลิตในโรงงานบรรลุ $6,000 ต่อ kW ทำให้การติดตั้ง 462MW มีต้นทุน 2.8 พันล้านดอลลาร์ เปรียบเทียบกับการก่อสร้างศูนย์ข้อมูลที่ 10 ล้านดอลลาร์ต่อ MW หมายความว่า SMR เพิ่ม 28% ของต้นทุนสิ่งอำนวยความสะดวกทั้งหมดในขณะที่ให้ความเป็นอิสระด้านพลังงาน 60 ปี
ต้นทุนการดำเนินงานยังคงน้อยมากที่ $12/MWh รวมเชื้อเพลิง การบำรุงรักษา และการปฏิบัติตามกฎระเบียบ¹⁴ ต้นทุนเชื้อเพลิงยูเรเนียมเพียง $5/MWh ด้วยสัญญาระยะยาว พนักงานปฏิบัติการ 35 คนมีค่าใช้จ่าย 7 ล้านดอลลาร์ต่อปี ค่าธรรมเนียมกฎระเบียบ การประกัน และกองทุนการรื้อถอนเพิ่ม 15 ล้านดอลลาร์ต่อปี ต้นทุนไฟฟ้ารวมคำนวณได้ $65/MWh โดยไม่มีสิ่งจูงใจ, $42/MWh ด้วยการสนับสนุนของรัฐบาลกลาง
การสร้างแบบจำลองทางการเงินแสดง NPV เป็นบวกหลังปีที่ 8: - การลงทุนเริ่มต้น: 2.8 พันล้านดอลลาร์ (SMR 462MW) - รายได้ต่อปี: 358 ล้านดอลลาร์ (ที่ PPA $0.09/kWh) - ต้นทุนการดำเนินงาน: 54 ล้านดอลลาร์ - กระแสเงินสดต่อปี: 304 ล้านดอลลาร์ - ระยะเวลาคืนทุน: 9.2 ปี - NPV 20 ปี: 2.1 พันล้านดอลลาร์ที่อัตราคิดลด 8%
Introl ประเมินโอกาส SMR สำหรับผู้ดำเนินการศูนย์ข้อมูลทั่วพื้นที่ให้บริการทั่วโลกของเรา ช่วยให้องค์กรนำทางผ่านข้อกำหนดด้านเทคนิคและกฎระเบียบที่ซับซ้อนของการบูรณาการพลังงานนิวเคลียร์¹⁵ ทีมของเราได้ประเมินไซต์ SMR ที่มีศักยภาพมากกว่า 50 แห่ง ระบุสถานที่ที่พลังงานนิวเคลียร์สามารถเปลี่ยนแปลงเศรษฐศาสตร์ของศูนย์ข้อมูลได้
โครงการ SMR จริงที่กำลังก้าวไปสู่การดำเนินงาน
Standard Power - Ohio: พัฒนาวิทยาเขตศูนย์ข้อมูลพลังงานนิวเคลียร์ 2GW โดยใช้ SMR หลายเครื่อง ร่วมมือกับ NuScale สำหรับเฟสแรก 462MW เริ่มในปี 2029 รัฐให้สิ่งจูงใจทางภาษี 2 พันล้านดอลลาร์ ได้ลงนาม LOIs กับ hyperscaler สองรายสำหรับกำลังการผลิตทั้งหมดแล้ว¹⁶
Dominion Energy - Virginia: วางแผนการใช้งาน SMR ที่สถานีนิวเคลียร์ North Anna เพื่อจ่ายไฟให้ศูนย์ข้อมูลเวอร์จิเนียเหนือ ใช้ประโยชน์จากความเชี่ยวชาญและโครงสร้างพื้นฐานนิวเคลียร์ที่มีอยู่ กำลังการผลิต 462MW สำหรับลูกค้าศูนย์ข้อมูลโดยเฉพาะ เริ่มก่อสร้างปี 2027 ดำเนินการภายในปี 2032¹⁷
Ontario Power Generation - Canada: ใช้งาน SMR GE-Hitachi 300MW ที่ไซต์ Darlington ภายในปี 2028 ศูนย์ข้อมูลโตรอนโตเป็นลูกค้าหลัก รัฐบาลจังหวัดให้เงินทุน 970 ล้านดอลลาร์ ลงนามข้อตกลงซื้อขายไฟฟ้าที่ CAD $85/MWh¹⁸
Talen Energy - Pennsylvania: สร้างศูนย์ข้อมูลที่อยู่ติดกับโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ Susquehanna ที่มีอยู่ Amazon มุ่งมั่นพัฒนาวิทยาเขต 960MW สำรวจการเพิ่ม SMR สำหรับการขยายเกินกำลังการผลิตปัจจุบัน การเชื่อมต่อนิวเคลียร์-ศูนย์ข้อมูลโดยตรงขจัดการสูญเสียจากการส่ง¹⁹
การบูรณาการทางเทคนิคกับโครงสร้างพื้นฐานศูนย์ข้อมูล
การบูรณาการ SMR ต้องการระบบจัดการพลังงานที่ซับซ้อนที่จัดการโหลดพื้นฐานนิวเคลียร์กับความแปรปรวนของศูนย์ข้อมูล เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ทำงานได้ดีที่สุดที่ผลผลิตคงที่ ในขณะที่ภาระงาน GPU ผันผวน 40% ต่อชั่วโมง ระบบกักเก็บพลังงานแบตเตอรี่เป็นตัวกันกระแทกความไม่ตรงกัน เก็บรักษาการผลิตส่วนเกินในช่วงความต้องการต่ำและเสริมในช่วงสูงสุด SMR 462MW จับคู่กับการกักเก็บแบตเตอรี่ 150MWh รักษาความมั่นคงของกริดในขณะที่เพิ่ม capacity factor นิวเคลียร์สูงสุด
การทำงานร่วมกันด้านการระบายความร้อนเพิ่มประสิทธิภาพหลายเท่า ความร้อนเหลือทิ้งจาก SMR ที่ 300°F เหมาะกับ absorption chillers อย่างสมบูรณ์แบบ ให้การระบายความร้อนฟรีสำหรับการดำเนินงานศูนย์ข้อมูล²⁰ ความร้อนเหลือทิ้ง 1 MW สร้างการระบายความร้อน 350 ตัน ขจัดข้อกำหนดการระบายความร้อนเชิงกลไก การกำหนดค่าความร้อนและไฟฟ้าร่วมบรรลุประสิทธิภาพรวม 85% เทียบกับ 33% สำหรับการดำเนินงานไฟฟ้าเท่านั้น
โครงสร้างพื้นฐานการส่งต้องการการออกแบบอย่างรอบคอบเพื่อความน่าเชื่อถือ สถานีย่อยเฉพาะที่มีความซ้ำซ้อน N+1 รับประกันการส่งมอบพลังงานอย่างต่อเนื่อง การส่งใต้ดินขจัดช่องโหว่ด้านสภาพอากาศ Synchronous condensers ให้ความมั่นคงของกริดและการสนับสนุน reactive power ความสามารถ black-start ช่วยให้ศูนย์ข้อมูลดำเนินงานได้โดยไม่ขึ้นกับความพร้อมของกริด
กลยุทธ์การลดความเสี่ยงจัดการกับข้อกังวลด้านนิวเคลียร์
การรับรู้ของสาธารณชนยังคงเป็นความท้าทายหลักแม้ว่าพลังงานนิวเคลียร์จะมีบันทึกความปลอดภัยที่เหนือกว่า—0.07 ผู้เสียชีวิตต่อ TWh เทียบกับ 24.6 สำหรับถ่านหิน²¹ การมีส่วนร่วมของชุมชนเริ่มต้นสามปีก่อนการก่อสร้างสร้างใบอนุญาตทางสังคม ผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจรวมถึงงานก่อสร้าง 300 ตำแหน่งและตำแหน่งถาวร 35 ตำแหน่งช่วยได้รับการสนับสนุนจากท้องถิ่น รายได้ภาษีทรัพย์สิน 10 ล้านดอลลาร์ต่อปีสนับสนุนโรงเรียนและโครงสร้างพื้นฐาน
ความเสี่ยงด้านเทคนิคกระจุกตัวอยู่ในการใช้งานครั้งแรก การบานปลายต้นทุนเฉลี่ย 30% รบกวนโครงการนิวเคลียร์เริ่มต้น ความล่าช้าของกำหนดการเพิ่ม 18 เดือนโดยทั่วไป การเติบโตของเทคโนโลยีผ่านการใช้งานเริ่มต้นลดความเสี่ยงของโครงการในลำดับถัดไป สัญญาราคาคงที่หลังจากหน่วยแรกป้องกันการบานปลาย
การเปลี่ยนแปลงกฎระเบียบอาจส่งผลกระทบต่อเศรษฐศาสตร์โครงการ Extensio
[เนื้อหาถูกตัดทอนสำหรับการแปล]
