Yapay zeka (AI) sektörü küresel enerji tüketimini giderek daha fazla etkiliyor. AI ilerledikçe, üretim ve şebeke kapasitelerine olan talep artıyor. AI uygulamasının anahtarı, nükleer enerjinin sağlayabileceği düşük karbonlu veya ideal olarak sıfır karbonlu elektriğin istikrarlı bir şekilde tedarik edilmesinden geçiyor. Uluslararası Enerji Ajansı’nın (IEA) ‘Enerji ve Yapay Zeka’ raporu bu konuyu ele alıyor.
Günümüzün teknolojik ortamında, bilgi işleme enerji kullanımını içerir. Fiziksel olarak, 1 veya 0 enerjinin varlığı veya yokluğu anlamına gelir. Makine öğrenimi de enerjiye bağlıdır. Örneğin, makine öğreniminde temel keşifler ve icatlarından dolayı Nobel ödülü alan kişinin adını taşıyan Hopfield sinir ağında referans değerler, eğitim sırasında sistemin ulaşmaya çalıştığı en düşük enerji durumuna veya “vadiye” ulaşmak üzere programlanır.
Bugüne kadar teknolojik ilerlemeler, daha düşük bilgi işlem maliyetleri ve büyük miktarda veriye erişim, yapay zekanın büyümesini o kadar önemli ölçüde destekledi ki, bilimsel bir uğraştan üretim süreçlerini, günlük yaşamı, siyaseti, sanatı ve enerji sektörünü etkileyen bir endüstriye dönüştü.
Raporda, veri merkezlerinin yalnızca AI görevlerinden daha fazlasını üstlenmesi nedeniyle AI’nın genel veri merkezi yüklerindeki kesin payının belirlenmesinin zor olduğu belirtiliyor. Buna karşılık, AI veri merkezleriyle sınırlı değil. Yine de raporun yazarları “veri merkezleri” terimini kullanıyor.
IEA’ya göre, veri merkezleri 2024’te küresel elektrik tüketiminin yaklaşık %1,5’ini (415 TWh) oluşturuyor. Veri merkezi sektöründe ABD başı çekiyor (%45), ardından Çin (%25) ve Avrupa (%15) geliyor.
Ortalama olarak, veri merkezlerinin elektrik tüketimindeki artış 2005 ile 2015 arasında yıllık %3’ten, 2015 ile 2024 arasında %10’a çıktı. 2017’den bu yana, veri merkezlerinin küresel elektrik tüketimi yıllık ortalamada yaklaşık %12 büyüdü. Bu, elektrik talebinin genel büyümesinden dört kat daha hızlıdır. Çin’de, ortalama yıllık artış 2015’ten 2024’e %15 iken, ABD’de bu oran %12 oldu.
Enerji kullanımının çeşitli sektörlerde büyüdüğü gelişmekte olan ekonomilerde, veri merkezleri toplam büyümenin yaklaşık %5’ine katkıda bulunuyor. Enerji tüketiminin uzun süredir neredeyse sabit kaldığı ülkelerde, veri merkezleri büyümenin yaklaşık %20’sini oluşturuyor.
Ancak, veri merkezlerinin küresel olarak en hızlı büyüyen elektrik tüketicileri olmadığı unutulmamalı. IEA’nın tahminlerine göre, ağır sanayi ve diğer üretim sektörleri, ev aletleri, alan soğutma, ısıtma ve elektrikli ulaşımın gerisinde kalıyor. Yine de yerel düzeyde, veri merkezi bağlantıları elektrik üretimi ve şebeke iletim kapasiteleriyle ilgili sorunlara neden olabilir.
IEA, 2030 yılına kadar veri merkezlerinin elektrik tüketimi için dört senaryo veya durum ortaya koyuyor. Temel Durum analizinde, elektrik tüketimi mevcut seviyelere kıyasla iki katından fazla artarak 945 TWh’ye ulaşacak. Raporda belirtildiği gibi, bu Japonya’nın mevcut elektrik tüketiminden biraz daha yüksek.
Yükselme Durumu analizinde, enerji tüketimi 2030 yılına kadar 1.260 TWh’yi aşacak. Yüksek Verimlilik Durumu analizinde, enerji tasarrufu sayesinde tüketimin aynı yıl yaklaşık 800 TWh’ye ulaşacağı öngörülüyor. Olumsuz Durum analizinde 670 TWh olacağı tahmin ediliyor. IEA ayrıca öngörülerini 2035 yılına kadar uzattı, ancak belirsizlik o kadar yüksekti ki tahminler duruma bağlı olarak 700 TWh ile 1.720 TWh arasında değişiyor.
Yapay zeka kullanan endüstriler, üretim süreçlerini optimize ederek enerji kullanımlarını azaltıyor. Raporda, “Geleceğin endüstrisi giderek daha fazla dijitalleşecek ve otomatikleşecek; yapay zekayı üretime entegre etmeye öncülük eden ülkeler ve şirketler öne geçecek. Yapay zeka uygulamaları ürün geliştirmeyi hızlandırabilir, maliyetleri düşürebilir ve kaliteyi artırabilir. Endüstrideki süreçleri optimize etmek için mevcut yapay zeka uygulamalarının yaygın olarak benimsenmesi, bugün Meksika’nın toplam enerji tüketiminden daha fazlasına eşdeğer enerji tasarrufuna yol açabilir” deniyor. Bu, 2035 yılına kadar yaklaşık 8 EJ (exajoule) veya 222 TWh’nin üzerinde bir değere denk geliyor.
Dolayısıyla, yapay zeka kaynaklı verimlilik kazanımları, elektrik talebindeki genel büyümeyi ancak kısmen sınırlayabilir. Veri merkezlerinin elektrik tüketimi üzerindeki bir kısım aşağı yönlü etkisi sunucu ve soğutma ekipmanının enerji verimliliğinin artırılmasıyla giderilebilir.
Veri merkezleri, elektrik üretimi açısından, alüminyum eritme tesisleri gibi enerji yoğun olanlar dahil olmak üzere metalurji tesisleriyle karşılaştırılabilir. Dahası, veri merkezleri hızla büyüyen ve giderek daha önemli hale gelen bir elektrik tüketicisi. Bu da şu soruyu gündeme getiriyor: Güç kaynağı güvenilir bir şekilde nasıl sağlanabilir? Bir veri merkezinin konumlandırılması büyük ölçüde güvenilir bir güç kaynağına, rekabetçi elektrik fiyatlarına ve yeterli şebeke kapasitesine bağlı.
Yeterli üretim kapasitesi, bir veri merkezi inşa etme kararında en kritik faktör. Raporda belirtildiği gibi, veri merkezleri için küresel elektrik ihtiyacının %30’u kömürle çalışan elektrik santralleri tarafından karşılanırken, bunu yenilenebilir enerji (%27), gaz (%26) ve nükleer (%15) takip ediyor. 2030 yılından sonra, veri merkezlerine güç sağlamada kömür üretiminin payı bir miktar azalacak, gaz sabit kalacak, yenilenebilir ve nükleer enerjinin payı ise artacak.
Raporda, şebekelerin birçok bölgede sorun teşkil ettiği belirtiliyor: “Veri merkezleri dahil olmak üzere hem tedarik hem de tüketim projeleri için şebeke bağlantı sıraları uzun ve karmaşıktır. Gelişmiş ekonomilerde yeni iletim hatları inşa etmek dört ila sekiz yıl sürebilir ve trafo ve kablolar gibi kritik şebeke bileşenleri için bekleme süreleri son üç yılda iki katına çıktı.”
Güvenilir ve yönetilebilir elektrik tedarikini sağlamak için teknoloji ve enerji şirketleri ortaklık kuruyor. Amerika Birleşik Devletleri’nde, birkaç büyük veri merkezi operatörü, gazla çalışan yeni tesisler inşa eden elektrik üretim ve dağıtım şirketleriyle iş birliği yaptı.
2024 yılında büyük Amerikan teknoloji şirketleri ve nükleer güç santralleri arasında benzer anlaşmalar imzalandı. Oracle, eylül ayında 1 GW veri merkezine enerji sağlamak için üç küçük modüler reaktör (SMR) kullanmayı planladığını açıkladı. Amazon, ekim ayı ortasında Washington eyaletinde dört gelişmiş güç ünitesi inşa etmek için Energy Northwest ile bir anlaşmaya vardı. Nükleer güç santralinin kapasitesi 320 MW olacak ve 960 MW’a kadar artırılabilecek. Santralin teknolojisi, Amazon’un da yatırım yaptığı X-energy şirketi tarafından sağlanacak. Projenin 2030’ların başında tamamlanması bekleniyor. Amazon ayrıca, 300 MW’lık bir ünite inşa etme planları üzerinde Dominion Energy ile çalışıyor. Google, Kairos Power ile 2035 yılına kadar 500 MW’lık bir filo kurmayı planlandığı SMR’lerinden elektrik satın almak için bir anlaşma imzaladı. Şirket, Tennessee eyaletinde Oak Ridge’de 2027 yılında faaliyete geçmesi planlanan Hermes adlı bir erimiş tuz reaktörü geliştiriyor. Bir sonraki adım iki üniteli bir istasyon inşa etmek olacak. Raporda, “Bugüne kadar, veri merkezi sektörüne tedarikle ilişkili 25 GW’a kadar SMR kapasitesi inşa etme planları, neredeyse hepsi Amerika Birleşik Devletleri’nde olmak üzere dünya çapında duyuruldu, ancak projeler olgunluk ve kesinlik açısından farklı aşamalarda. İlk projelerin ancak bu on yılın sonuna doğru gerçekleşmeye başlaması bekleniyor” denildi.
Raporda belirtildiği gibi, birçok teknoloji şirketi ve büyük veri merkezi operatörü, yenilenebilir kaynaklardan elektrik satın alarak emisyonları azaltmayı ve temiz enerji kullanmayı hedefliyor. Bunlar genellikle finansal anlaşmalar. Bu, asıl elektrik ihtiyaçlarını karşılamak için gerçekte diğer kaynakların (doğal gaz veya kömür) kullanıldığı anlamına geliyor. Ancak bazı teknoloji şirketleri hala gerçek emisyon azaltımları için çabalıyor. Google ve Microsoft, hidroelektrik, nükleer enerji, jeotermal enerji santralleri ve karbon yakalama özelliğine sahip doğal gaz istasyonları gibi düşük karbonlu enerji kaynaklarından elektrik tedariki için anlaşmalar imzalıyor. Örneğin, Eylül 2024’te Microsoft ve Constellation Energy, Three Mile Island Nükleer Üretim İstasyonu’ndaki 1. Güç Ünitesi’nin yeniden çalıştırılmasını kapsayan 20 yıllık bir sözleşme imzaladı.
IEA raporunun yazarları, veri merkezlerine elektrik sağlayan nükleer güç santrallerini değerlendirirken, küçük modüler reaktörlere odaklanıyor, ancak büyük santraller de oyunda. Three Mile Island’daki bir ünitenin yeniden başlatılmasına ek olarak, Amazon Web Services ile Talen Energy arasında, Pensilvanya’da her biri 1.257 MW gücünde iki üniteden oluşan bir nükleer tesis olan Susquehanna Buhar Elektrik İstasyonu’ndan 960 MW kapasite sağlanması için bir sözleşme de var. Ayrıca, mayıs ayında Google, yapay zeka kaynaklı elektrik tüketimindeki keskin artış nedeniyle üç nükleer projede Elementl Power ile ortaklık kurduğunu açıkladı. Google’ın finansman sağlayacağı, üç projenin her biri 600 MW kapasiteye sahip olacak ve IAEA kriterlerine göre orta ölçekli nükleer santraller olarak sınıflandırılacak. Bu örnekler, her büyüklükteki nükleer güç santrallerinin, ABD’de ve ötesinde yapay zeka ile ilgili veri merkezlerini bağlamak için kullanılabileceğini gösteriyor.
Rusya’da, “veri merkezi + nükleer güç santrali” modeli, Eylül 2019’da Kalinin Veri Merkezi’nin Kalinin Nükleer Santrali’nin yakınında faaliyete geçirilmesi ve veri merkezine elektrik sağlamasıyla öncü oldu. O zamandan bu yana Rosatom, coğrafi olarak dağıtılmış kendi veri merkezi ağını geliştirdi ve şu anda kurulu kapasiteye göre Rusya’da ilk üç sırada yer alıyor. Rosatom ayrıca yapay zeka geliştiricileriyle de iş birliği yapıyor.
Rosatom, veri merkezlerine elektrik sağlamada kullanılabilecek her türlü proje için küçük, orta ve büyük nükleer güç santralleri tasarlıyor, inşa ediyor ve uyarlıyor. Bu uzmanlık sayesinde Rusya’nın nükleer endüstrisi, Rusya’da ve dünya çapında veri merkezleri inşa etmek ve bunlara enerji sağlamak için bütünleşmiş nükleer üretim çözümleri sunabilir.
Rusya’da “veri merkezi + nükleer güç santrali” modeli, Eylül 2019’da Kalinin Nükleer Santrali yakınında Kalinin Veri Merkezi’nin faaliyete geçmesiyle öncü oldu.
