O setor de data centers está andando na corda bamba entre as demandas de energia cada vez maiores e seu compromisso com a descarbonização. Construir e garantir fontes de energia de baixo carbono está se tornando cada vez mais imperativo para o setor, alimentando um interesse renovado na energia nuclear, especialmente pequenos reatores modulares (SMRs).

Para os proponentes, os SMRs oferecem a solução perfeita para as necessidades do data center, ou seja, energia de carga de base consistente de baixo carbono. Eles também oferecem alto potencial de integração devido à sua natureza modular e capacidade de serem implantados rapidamente em vários locais, independentemente de quaisquer fontes de energia externas e conexões de rede.

No entanto, permanecem preocupações significativas sobre se a tecnologia pode ser dimensionada com sucesso para uso. Os críticos apontariam para o fato de que os SMRs permanecem firmemente na fase de demonstração e, com inúmeras propostas por aí, resta saber qual dos desenvolvedores de SMR - se houver - produzirá um produto comercialmente viável.

Em 2024, vários operadores de data center mergulharam e fizeram parceria com fornecedores de SMR, levantando a questão: estamos à beira de uma revolução nuclear no setor de data centers?

O que são SMRs?

A Agência Internacional de Energia Atômica define SMRs como pequenos reatores de potência com saídas mais baixas, variando de menos de (até) 10 MW, conhecidos como microrreatores, a uma capacidade padronizada de 300 MW.

Os SMRs são projetados para serem portáteis e podem ser fabricados na oficina e transportados como módulos, permitindo a instalação no local. Suas pegadas menores e implementação flexível os tornam adequados para clusters regionais ou industriais. Os SMRs são projetados para operar por longos períodos de tempo antes do reabastecimento, com alguns durando até 30 anos.

Existem vários tipos de novos conceitos de reatores. Os reatores iniciais da geração I e II foram desenvolvidos pelos militares dos EUA na década de 1950. Dos projetos atuais, os reatores de água pressurizada Gen III são os mais comuns e operam como usinas nucleares tradicionais miniaturizadas.

Recentemente, houve uma proliferação de conceitos da Geração IV, que prometem uma eficiência muito maior por meio de métodos alternativos de resfriamento, incluindo projetos refrigerados a gás, resfriados a metal líquido e sal fundido. No entanto, esses conceitos têm pouca ou nenhuma experiência industrial no mundo real.

Hiperescalas a bordo!

A comercialização de SMRs dependerá da superação de obstáculos significativos, incluindo desafios financeiros. Os cronogramas de construção propostos para a maioria dos SMRs abrangem meados da década de 2030, com considerável incerteza de entrega e riscos de fluxo de caixa dissuadindo o financiamento tradicional da dívida. Como resultado, os SMRs historicamente dependem de financiamento do governo, com os EUA, Reino Unido e Canadá lançando rodadas de financiamento nos últimos anos para apoiar o desenvolvimento doméstico de SMRs.

Em fevereiro de 2024, ocorreu o primeiro acordo SMR com financiamento privado entre a Westinghouse e a Community Nuclear Power para implementar quatro SMRs em North Teesside, Reino Unido. Esse marco foi seguido de perto por uma série de compromissos dos hiperescalas, com Google, AWS e Oracle assinando acordos de longo prazo com fornecedores de SMR para impulsionar suas operações.

Para Ivan Pavlovic, diretor executivo de transição energética do banco de investimento Natixis, esses acordos poderiam apoiar o setor da mesma forma que as energias renováveis eram apoiadas por subsídios estatais.

"Assim como a energia renovável se beneficiou de tarifas feed-in e certificados verdes, os SMRs podem contar com contratos privados com grandes compradores para apoiar o desenvolvimento inicial, imitando as condições do financiamento renovável", diz Pavlovic.

Todos os acordos de hiperescalas representam compromissos de longo prazo com o setor até a década de 2040. O Google, por exemplo, assinou um contrato de desenvolvimento de planta mestre de 20 anos com a Kairos Power, um SMR Gen IV refrigerado a sal fundido.

O compromisso de longo prazo foi crucial para a Kairos, disse Mike Laufer, CEO da empresa, pois atendeu aos dois "principais desafios" para o financiamento de projetos nucleares - "as longas escalas de tempo envolvidas e a necessidade de apoio financeiro para cobrir o período de desenvolvimento, mesmo sob um cronograma agressivo como 2030-2035 para nossa implementação inicial. "

O compromisso dessas empresas marca um passo significativo em direção à comercialização de SMRs. Atuando como adotantes iniciais e, no caso da AWS, investindo diretamente na empresa SMR na forma da X-Energy, os desenvolvedores recebem a estabilidade financeira e os acordos de longo prazo necessários para reduzir substancialmente o risco de projetos de SMR, o que pode abrir caminho para uma aceitação mais ampla do mercado. Os acordos também servem para moderar as preocupações com a implementação apressada, que pode inflar os custos e causar atrasos.

Um arranjo mutuamente benéfico

Para Pavlovic, os data centers provavelmente serão os "melhores compradores possíveis" para a energia nuclear. "Eles precisam de eletricidade de baixo carbono, 24 horas por dia, 7 dias por semana e balanços financeiros fortes para apoiar contratos de longo prazo", diz ele.

Os SMRs têm fatores de capacidade excepcionalmente altos, que é uma medida da frequência com que uma usina opera na potência máxima e da consistência com que produz energia ao longo do tempo. Isso é mostrado nos SMRs da Nuscale e da Rolls Royce, que registraram um fator de capacidade de 95% ou mais, aumentando sua atratividade para os data centers. Além disso, com a maioria dos projetos variando entre 60 MW e 300 MW, eles oferecem grandes quantidades de energia limpa e consistente, livre de problemas de intermitência e redução, como visto na energia solar e eólica.

"Os SMRs podem ser colocados em quase qualquer lugar e oferecem um fator de capacidade excepcional, uma medida chave de consistência energética, que supera até mesmo a do gás ou do carvão", afirma James Walker, CEO da empresa de microrreatores Nano Nuclear. Esses atributos explicam por que os gigantes da tecnologia começaram a ver a energia nuclear como a solução preferida para energia confiável e de baixo carbono.

É provável que o relacionamento seja mutuamente benéfico, com os desenvolvedores de data center sendo um dos poucos setores com capital e visão de futuro para assumir riscos em uma tecnologia ainda a ser comprovada. Laufer, da Kairos Power, enfatiza que as parcerias com hiperescalas não apenas fornecem segurança financeira, mas também facilitam o aprendizado iterativo e a redução de custos. "A parceria com o Google fornece um forte alinhamento para ambas as partes, permitindo reduções de custos e aprendizado por meio da implementação de vários reatores do mesmo tipo", diz ele.

Isso permite que empresas como a Kairos construam "algo que seja exatamente ou muito próximo" de sua solução como parte de um projeto de demonstração, como visto em seu Reator de Demonstração Hermes. Laufer acrescenta que a abordagem mais comedida garante um "verdadeiro efeito de aprendizagem" que reduz os custos antes de entrar na fase de construção de capital intensivo. Esse método contrasta com o nuclear tradicional, que muitas vezes ignora demonstrações de menor escala, levando a estouros de custos e atrasos. Por sua vez, isso impediu que muitas empresas apoiassem SMRs.

A Rolls Royce SMR também adotou essa abordagem medida. De acordo com Harry Keeling, chefe de desenvolvimento de novos mercados da empresa, a "abordagem da Rolls Royce dá aos clientes a certeza de que, quando nos comprometermos com os cronogramas, seremos capazes de cumprir, e isso cria confiança entre os investidores".

Posteriormente, Keeling afirmou que "nos próximos dez anos, provavelmente veremos uma consolidação em torno de algumas tecnologias líderes de SMR semelhantes à Boeing e Airbus na aviação".

Isso, por sua vez, poderia ajudar a indústria a alcançar as economias de volume em nível de frota necessárias para atender ao mercado de data center. Ao fazer isso, os desenvolvedores de SMR esperam enfrentar um de seus maiores desafios: criar certeza de custo.

Certeza de custo por meio da modularidade

O caminho para a certeza de custos envolve etapas cuidadosas e medidas. Os compromissos do data center forneceram aos desenvolvedores a flexibilidade para evitar a implementação acelerada. No entanto, permanecem as preocupações sobre se os SMRs serão financeiramente viáveis para uso generalizado.

Aproveitar a modularidade do SMR desempenhará um papel central na criação da certeza de custo necessária. A modularidade dos SMRs se compara favoravelmente à energia renovável, especialmente a solar, pois podem ser construídos internamente fora do local e enviados como módulos. Afastar-se do modelo monolítico único da energia nuclear tradicional para o modelo de muitos módulos pequenos significará que economias de escala podem ser alcançadas durante o processo de fabricação de componentes, reduzindo custos e fácil escalabilidade.

Keeling argumenta que a modularidade torna os SMRs muito mais atraentes para a comunidade financeira, pois "elimina o risco dos projetos". Portanto, ao contrário da energia nuclear tradicional, onde 50% do custo da energia vem da dívida, "a modularidade permite uma redução dos riscos de construção no local, agiliza as operações, reduz significativamente os cronogramas do projeto, tornando a energia nuclear acessível a uma gama mais ampla de clientes".

A Rolls Royce SMR adotou essa abordagem, construindo toda a sua usina usando peças modulares padronizadas. "Cada fábrica usa as mesmas 1.000 peças modulares, garantindo padronização e economia de volume", diz ele.

A modularidade não apenas reduz custos, mas também se alinha bem com as necessidades de escalabilidade dos data centers. Clayton Scott, diretor comercial da NuScale, outro desenvolvedor de SMR, destacou o apelo: "Essa abordagem modular oferece aos operadores de data center maiores opções ao selecionar a usina de energia do tamanho certo para atender às considerações econômicas e de capacidade".

Além disso, como eles não dependem da localização como muitos outros sistemas de energia limpa, a flexibilidade de implementação de reatores modulares é muito maior, tornando-os mais adequados para escalar em instalações remotas e de Edge que podem não ter boas conexões de rede e acesso à energia limpa.

Isso levou algumas empresas a se concentrarem explicitamente no mercado de data centers. A start-up Deep Atomic está fazendo isso, buscando oferecer uma "solução de energia em ilha atrás da rede" de 60 MW para data centers, de acordo com um representante da empresa. O tamanho pequeno suportará maior flexibilidade de implementação, com potencial hibridização com sistemas de armazenamento de energia e renovável para apoiar o impulso do operador do data center para o zero líquido.

Além disso, ao simplificar os componentes construídos na fábrica e minimizar os riscos no local, os SMRs podem controlar custos e cronogramas de forma mais eficaz do que os projetos nucleares tradicionais. Keeling enfatiza que, do financiamento ao licenciamento e à operação, "a padronização reduz a incerteza em todas as etapas, tornando os SMRs muito mais comercialmente viáveis do que os projetos nucleares tradicionais".

Para data centers, isso fornece um argumento convincente para adoção, pois os SMRs podem fornecer energia consistente e de baixo carbono adaptada às suas necessidades.

Desafios no financiamento e na regulação

Apesar do crescente interesse do setor privado, os SMRs enfrentam obstáculos significativos para alcançar a certeza de custos e a confiabilidade da entrega.

Um relatório do Escritório Federal da Alemanha para a Segurança da Gestão de Resíduos Nucleares destaca os altos custos de construção associados aos SMRs. A BASE descobriu que alcançar a mesma produção global que as usinas nucleares de grande escala de hoje exigiria a expansão da implementação de SMR em três a 1.000. Isso se traduz na construção de aproximadamente 3.000 SMRs globalmente para tornar sua produção economicamente viável.

Os críticos também argumentaram que vários SMRs venderam ao mercado uma economia unitária inflada, subestimando grosseiramente o tempo e o capital necessários para comercializar seus produtos.

Em um relatório recente, a Kerrisdale Capital afirmou que a desenvolvedora de SMR Oklo, que assinou vários acordos de fornecimento no setor de data centers, incluindo Equinix e Prometheus Hyperscale, está além de otimista em seus cronogramas.

A empresa está trabalhando para enviar um pedido de licença em 2025, esperando uma primeira implementação do reator até o final de 2027. No entanto, de acordo com um ex-comissário do NRC, suas projeções de curto prazo são “extremamente arrogantes”, já que a empresa não possui o suprimento de longo prazo de urânio enriquecido necessário para sua tecnologia de reator.

Dado que a Oklo já assinou vários acordos com empresas de data center, a acusação de que é improvável que cumpra seus cronogramas pesa muito, pois pode afetar a confiança geral de que os SMRs podem ser comercializados com sucesso.

Tanto a Nano Nuclear quanto a NuScale também geraram polêmica, com as empresas enfrentando acusações da Hunterbrook Media de que seus cronogramas são irrealistas e seus produtos podem não ser capazes de atender às reivindicações elevadas. A NuScale cancelou um projeto em 2023, alegando falta de demanda, o que provocou mais preocupação em todo o setor.

Além disso, com a maioria dos SMRs ainda em fase de exploração de conceito e mais de 80 projetos em desenvolvimento globalmente, ainda há uma incerteza fundamental e inerente sobre quais projetos podem adquirir aprovação regulatória e, posteriormente, dimensionar sua solução para um mercado comercial.

No entanto, os desenvolvedores de SMR, como a Rolls-Royce, argumentam que o truque é centralizar o desenvolvimento do produto em torno do processo de regulamentação.

"Passamos um tempo significativo com reguladores em todos os nossos países-alvo. O feedback que recebemos é consistente: nosso reator é 'chato' e, na nuclear, chato é o maior elogio", observa Keeling.

Os desenvolvedores também apontam para o cruzamento entre as estruturas regulatórias, o que poderia agilizar o licenciamento de mercado em novas jurisdições. Isso é mais aparente com os reatores Gen III, pois eles já são bem compreendidos. Os reatores da Geração IV, por outro lado, ainda são altamente experimentais e isso pode afetar posteriormente seus cronogramas.

"Embora as aprovações regulatórias dos EUA forneçam uma base sólida, cada país tem ambientes regulatórios únicos que exigem uma navegação cuidadosa para a penetração no mercado internacional", disse Laufer.

Consequentemente, embora os desafios permaneçam - particularmente em torno da certeza de custos e obstáculos regulatórios - o setor de SMR está posicionado para se beneficiar de seu alinhamento com as necessidades de energia e design modular dos data centers.

As parcerias entre o setor de data centers e os desenvolvedores de SMR podem catalisar uma nova era de energia nuclear confiável, escalável e de baixo carbono, atendendo às demandas de energia do setor de data centers e apoiando o desenvolvimento sustentável das tecnologias SMR.