Liệu AI có khả năng phục hưng ngành Năng lượng Hạt nhân?

Năng lượng hạt nhân được hưởng lợi bất ngờ từ sự phát triển mạnh mẽ của các trung tâm dữ liệu nhằm đáp ứng nhu cầu về trí tuệ nhân tạo (AI).

Cách đây một năm, khi sự bùng nổ của trí tuệ nhân tạo có được động lực phát triển, Oklo (OKLO) công ty khởi nghiệp về năng lượng hạt nhân được hậu thuẫn bởi người đứng đầu AI Sam Altman, đã thảo luận về các thỏa thuận cung cấp hàng megawatt năng lượng tới khách hàng. Giờ đây, khách hàng của công ty muốn gấp 1,000 lần con số đó.

 Jacob DeWitte, giám đốc điều hành của một công ty phát triển các nhà máy hạt nhân phân hạch nhanh, cỡ nhỏ, cảm nhận được hoạt động kinh doanh này đã sẵn sàng để phát triển. Nhưng "tốc độ diễn biến và thời điểm bắt đầu đều nhanh hơn so với mong đợi,” DeWitte phát biểu trong một cuộc phỏng vấn.

Vẫn chưa thể rõ nhu cầu năng lượng sẽ được đáp ứng bởi năng lượng hạt nhân là bao nhiêu. Một vài chuyên gia đã hoài nghi rằng công suất sẽ tăng lên đủ để đáp ứng phần lớn nhu cầu của các trung tâm dữ liệu. Nhưng Amazon.com (AMZN), Microsoft (MSFT) và công ty mẹ của Google, Alphabet (GOOGL) đều đã đặt cược vào nguồn cung cấp năng lượng hạt nhân. Bill Gates đã trở thành nhà đầu tư đi đầu cho công nghệ này. Jeff Bezos cũng đang hậu thuẫn cho một công ty khởi nghiệp về hạt nhân ở Canada.

Các lựa chọn cổ phiếu ngành hạt nhân

Theo quan điểm của thị trường chứng khoán, Oklo – chưa có bất kỳ lò phản ứng thương mại nào đang hoạt động – hiện đang bị định giá cao hơn so với các công ty cùng ngành. Cổ phiếu của hãng hiện đang giao dịch thấp hơn so với mức giá 10 USD tại thời điểm chào bán công chúng lần đầu (IPO) năm 2021. Nhưng một số cổ phiếu ngành tiện ích và công ty cung ứng đã cho thấy sự tăng trưởng. Constellation Energy (CEG) đã tăng hơn 88% trong năm 2024. Vistra (VST) tăng tới 139% trong năm nay. Public Service Enterprise (PEG) đã tăng 26% sau một sự đột phá vào hôm thứ Ba. Cổ phiếu của Curtiss-Wright (CW), công ty cung cấp sản phẩm và dịch vụ cho các nhà máy hạt nhân, cũng tăng 27%.

“Sự phát triển mà chúng tôi đang chứng kiến giờ đây, là chưa từng có trong sự nghiệp của cá nhân tôi và tôi đã làm việc trong lĩnh vực năng lượng và dịch vụ công tới ba thập kỷ,” Giám đốc Thương mại của FuelCell Energy, Mark Feasel trả lời IBD. FuelCell Energy (FCEL) là công ty cung cấp hàng đầu các máy phát điện chạy bằng hydro được lắp đặt tại cơ sở, nhằm giúp giảm lượng khí thải carbon doanh nghiệp.

“Nó không chỉ là điều chưa từng xảy ra, mà còn thực sự nằm ngoài dự đoán,” ông Feasel nói thêm. “Chỉ cách đây vài năm thôi, người ta vẫn còn nói về việc vòng diệt vong tiện ích(*).”

Lựa chọn năng lượng cho Trí tuệ nhân tạo và Trung tâm Dữ liệu

Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA) cho biết có hơn 7,000 trung tâm dữ liệu đang hoạt động hoặc đang phát triển trên toàn thế giới, tăng so với 3,600 đơn vị hồi năm 2015.

Tại Mỹ, McKinsey & Co. dự đoán nhu cầu năng lượng của trung tâm dữ liệu sẽ tăng khoảng 10% mỗi năm cho đến cuối thập kỷ này. Trong năm 2022, 2700 trung tâm dữ liệu đã tiêu thụ khoảng 4% tổng điện năng của toàn nước Mỹ, theo IEA. Cơ quan này dự đoán vào năm 2026, những trung tâm này sẽ tiêu thụ 6% tổng lượng điện sử dụng.

Goldman Sachs dự kiến hồi tháng Tư rằng các trung tâm dữ liệu ở Mỹ sẽ sử dụng 8% tổng năng lượng vào năm 2030. Điều này có nghĩa tốc độ tăng trưởng nhu cầu sẽ khoảng 2% mỗi năm. Các chuyên gia phân tích dự đoán nhu cầu sẽ tăng thêm 40% trong 20 năm tới, so với mức tăng trưởng 9% của hai thập kỷ qua.

Bill Gates, Jeff Bezos và Sam Altman tham gia vào năng lượng hạt nhân

Tại hội nghị thường niên của Hiệp hội Hạt nhân Mỹ vào tháng Sáu, một giám đốc điều hành của Microsoft cho biết công suất điện của công ty đang tăng dần, sự tăng trưởng trong nhu cầu năng lượng đã được dự đoán và kiểm soát cách đây 4 năm. Nhưng khoảng 18 tháng trước, khi việc thu phí AI bắt đầu, đường cong tăng trưởng hiệu suất của Microsoft đã tăng vọt. Nó “từ cấp số nhân chuyển sang mẫu hình giống như một cơ sóng và tự uốn cong lại,” ông cho biết.

“Với tăng trưởng hiệu suất hiện giờ, chúng tôi cần tiếp tục phát triển nguồn năng lượng sạch, ổn định và năng lượng hạt nhân phù hợp với luật lệ,” Adrian Anderson, tổng giám đốc năng lượng và bền vững của Microsoft, cho biết.

Amazon và Alphabet cũng đã cân nhắc đặt năng lượng hạt nhân - có mức phát thải thấp - ở thứ hạng cao trong danh sách nguồn năng lượng phù hợp cho trung tâm dữ liệu và trí tuệ nhân tạo của họ.

Các công ty công nghệ đều hướng đến năng lượng hạt nhân, thậm chí trước cả khi ChatGPT xuất hiện. Vào cuối năm 2021, người sáng lập Amazon, Jeff Bezos cùng các nhà đầu tư khác đã huy động được hơn 130 triệu USD vốn đầu tư vào General Fusion, một công ty năng lượng hạt nhân có trụ sở đặt tại British Columbia, Canada. Trong năm tiếp theo, Google đã khởi động một vòng gọi vốn trị giá 250 triệu USD cho TAE Technologies, một công ty khởi nghiệp trong lĩnh vực tổng hợp hạt nhân.

Tiếp đó, vào tháng 06/2023, Microsoft đã ký một thỏa thuận với Constellation Energy, công ty cung cấp năng lượng hạt nhân hàng đầu ở Mỹ, để bổ sung nguồn cung điện năng không các-bon, được tạo ra bởi hạt nhân cho các trung tâm dữ liệu của hãng ở Virginia.

Amazon đã có động thái hướng tới năng lượng hạt nhân vào tháng Ba, khi chi 650 triệu USD cho Talen Energy (TLNE), một khuôn viên trung tâm dữ liệu hoạt động bằng năng lượng hạt nhân ở Pennsylvania. Amazon đã sắp xếp để cơ sở Amazon Web Services, hay AWS, có thể nhận tới 960 megawatt điện từ cơ sở hạt nhân Susquehanna của Talen. Số năng lượng đó đủ để cung cấp cho hàng trăm nghìn hộ gia đình.

Hai công ty điện lực là American Electric Power (AEP) và Exelon (EXC) đã kiến nghị kế hoạch của Amazon. Họ tuyên bố rằng khoản phí 140 triệu USD một năm có thể bị chuyển giao sang cho các cá nhân và tổ chức đóng thuế khác. Và kêu gọi Ủy ban Điều tiết Năng lượng Liên bang xem xét lại thỏa thuận này.

Amazon được cho là có kế hoạch đầu tư hơn 100 tỷ USD cho AI và các trung tâm dữ liệu trong vòng thập kỷ tới.

Mô-đun Hạt nhân cỡ Nhỏ: Vẫn chưa xuất hiện

Các nhà quan sát lưu ý rằng năng lượng hạt nhân sẽ là lựa chọn hợp lý với các nhà cung cấp quy mô siêu lớn – những nhà cung cấp dịch vụ đám mây, trung tâm dữ liệu và trí tuệ nhân tạo lớn nhất. Các lò phản ứng mô-đun nhỏ, hay SMR, có thể được đặt ngay tại khu vực trung tâm dữ liệu. Chúng có thể cung cấp nguồn năng lượng ổn định, không bị gián đoạn mà không yêu cầu kết nối ngoài. Điều này có thể làm giảm chi phí điện năng của trung tâm dữ liệu thông qua loại trừ/giảm thiểu chi phí truyền tải hoặc phân phối. Những khoản phí như vậy có thể chiếm tới một nửa hóa đơn tiền điện thông thường.

David Porter, phó chủ tịch chiến lược điện khí hóa và năng lượng bền vững của Viện Nghiên cứu Điện Lực (Electric Power Research Institute), nói với IBD rằng các nhà cung cấp siêu quy mô và các nhà phát triển cơ sở dữ liệu có “sự quan tâm lớn” đến các lò phản ứng hạt nhân mô-đun cỡ nhỏ.

Nhưng dù thấy được “tiềm năng to lớn” đó, ông Porter nói rằng những lò phản ứng mới đó “sẽ không đóng vai” là nguồn cung năng lượng cho các trung tâm dữ liệu, tối thiểu là đến năm 2030. Nguyên nhân là do quá trình phát triển công nghệ còn chậm.

Một lời nhắc thận trọng khác xuất phát từ Wood Mackenzie. Công ty nào chỉ ra công suất phát điện hạt nhân ở Mỹ, hiện đạt tổng khoảng 98 gigawatt, tăng chưa tới 12 gigawatt từ giờ cho tới năm 2050. Trong số công suất điện mới gia tăng đó, hầu hết sẽ là các lò phản ứng hạt nhân loại nhỏ. 

“Tóm lại, năng lượng hạt nhân vốn đã quá ít, và cũng quá muộn để có thể đáp ứng nhu cầu khổng lồ mà chúng ta sẽ phải đối mặt trong thập kỷ này,” chuyên gia phân tích Ben Hertz-Shargel của Wood Mackenzie cho biết.

Vốn đầu tư 1.5 nghìn tỷ USD cho Năng lượng hạt nhân

Mặt khác, các chuyên gia phân tích của Morgan Stanley tin rằng “thời kỳ phục hưng của hạt nhân” đang diễn ra. Họ đã viết dạo gần đây rằng năng lượng hạt nhân, tuy vẫn còn là một vấn đề gây tranh cãi, nhưng nó đang dần trở lại. Cơ quan này nhận định sẽ có khoảng 1.5 nghìn tỷ USD tiền đầu tư vào công suất mới cho đến năm 2050.

Morgan Stanley xếp hạng gia tăng tỷ trọng cho 8 cổ phiếu thuộc “chuỗi giá trị” hạt nhân khắp thế giới. Chúng bao gồm: Constellation Energy, Vistra, Public Service Enterprise và Curtiss-Wright. Ngoài ra còn có CGN Power H-shares của Trung Quốc; CGN Mining của Hong Kong; Paladin Energy của Úc; và Kansai Electric Power của Nhật Bản.

Sự quan tâm dành cho năng lượng hạt nhân là điểm lợi cho ngành công nghiệp Mỹ, vốn phải chứng kiến hoạt động sản xuất năng lượng không mấy thay đổi trong nhiều thập kỷ. Một số lượng lớn các nhà máy ở vị thế gần như phải đóng cửa bởi năng lượng mặt trời, gió và khí đốt tự nhiên chiếm ưu thế trong cuộc thảo luận về năng lượng.

Ngành công nghiệp này cũng có mặt trái. Các sự kiện Three Mile Island, Chernobyl và Fukushima vẫn còn in đậm trong tâm trí của các công ty điện lực và bảo hiểm. Và những lo ngại về an toàn và môi trường trong dài hạn đối với việc lưu trữ và xử lý các thanh nhiên liệu phóng xạ đã tạo ra sự cản trở trong việc phát triển năng lượng hạt nhân mới.

Sự kháng cự năng lượng hạt nhân vấp phải lòng nhiệt tình cho trí tuệ nhân tạo

Tuy nhiên, sự bùng nổ AI dường như đang gạt đi phần nào những trở ngại. Craig Piercy, giám đốc điều hành của American Nuclear Society, nói trong một cuộc phỏng vấn rằng ngành công nghiệp hạt nhân đã không nhận thức được nhu cầu năng lượng tiềm ẩn trong hoạt động trí tuệ nhân tạo và trung tâm dữ liệu tới tận 6-9 tháng trước.

Ông Piercy cho biết: “Nó đã tạo rất nhiều lực đẩy nâng đỡ cho ngành công nghiệp hạt nhân."

Chuyên gia phân tích Carson Kearl của Enverus nói với IBD rằng một phần lý do cho sự phục hưng của ngành hạt nhân là do những người lạc quan về công nghệ “có xu hướng lạc quan về hạt nhân.”

“Các công ty công nghệ lớn, trở nên cực kỳ lạc quan về công nghệ, có khả năng tài chính và sẵn lòng đầu tư vào hạt nhân,” ông cho biết.

Ông Kearl lưu ý rằng chi phí cho một nhà máy năng lượng hạt nhân dành cho một loại dịch vụ công là rất lớn. Nhưng đối với một công ty tầm cỡ như Google, “Đó cũng chỉ như hạt muối bỏ biển khi so với chi phí đầu tư cho trung tâm dữ liệu của họ.”

“Quy mô đầu tư vào công nghệ hạt nhân đang lớn hơn bao giờ hết,” ông cho biết.

Nguồn nhiên liệu cho Năng lượng Hạt nhân

Dù vậy, nhiên liệu là một vấn đề mà các nhà máy mới sẽ cần phải giải quyết. Giá bán giao ngay uranium được cho sẽ tăng 45% lên 84.56 USD/pound (**) trong năm 2024, theo FactSet. Giới phân tích dự kiến giá uranium bình quân ở mức 88.75 USD/pound vào năm 2025, trước khi giảm xuống còn 71 USD/pound vào năm 2028. Giá bình quân của uranium vào năm 2019 là 25.87 USD/pound.

AI và mục tiêu phát thải các-bon

Các công ty đều hướng tới mục tiêu không phát thải vào năm 2050. Nhưng Google, hướng tới mục tiêu phát thải ròng từ hoạt động kinh doanh công ty bằng 0 vào năm 2030, đã vấp phải trở ngại. Gã khổng lồ công nghệ này đã báo cóa lượng phát thải khí nhà kính của họ đã tăng 13% trong năm ngoái. Con số chính xác là 14.3 triệu tấn, tăng 48% so với năm 2019. Công ty cho biết nguyên nhân là do năng lượng đã được dùng cho các trung tâm dữ liệu của họ.

"Việc giảm lượng khí phát thải có thể rất thách thức do nhu cầu năng lượng tăng cao bởi cường độ tính toán AI cũng lớn hơn," Google nêu trong báo cáo.

Microsoft hướng tới mục tiêu "chỉ số các-bon âm, chỉ số nước dương và chỉ số rác thải là không" vào năm 2030. Hãng cũng có kế hoạch chuyển đổi 100% sang nguồn các nguồn cung điện không phát thải vào năm 2030. Nhưng vào tháng 5, Microsoft cho biết lượng khí thải các-bon đã tăng 30% so với hồi năm 2020, nguyên nhân là do sự phát triển mạnh mẽ của trí tuệ nhân tạo.

Nhiều năng lượng hơn nữa cho các trung tâm dữ liệu AI

Hạt nhân chỉ là một ngành công nghiệp có được lợi ích từ việc bùng nổ trí tuệ nhân tạo. Nhu cầu về trung tâm dữ liệu khiến cho các công ty sản xuất khí đốt tự nhiên, năng lượng hydro, và năng lượng mặt trời đều đang chạy đua để giành được các thỏa thuận.

Enverus ước tính khí đốt tự nhiên có thể tăng thêm công suất phát điện là 40 gigawatt. Chuyên gia phân tích Kearl của Enverus lưu ý rằng năng lượng mặt trời đang phát triển nhanh hơn rất nhiều. Nó được cho sẽ bổ sung thêm 30-40 gigawatt công suất điện mỗi năm trong vòng 10 năm tới.

Tuy nhiên, các nhà phân tích cho rằng các nhà máy phát điện bằng khí đốt tự nhiên sẽ là giải pháp khả thi nếu Mỹ muốn nhanh chóng có thêm năng lượng.

"Việc thu nhỏ quy mô và tăng cường phát triển nhà máy điện hạt nhân hay nhà máy nhiệt điện khó hơn rất nhiều," ông Kearl cho biết.

Hạt nhân chỉ là một lựa chọn

Các công ty cung cấp năng lượng đang tìm cách để cung cấp "những giải pháp năng lượng cầu nối" cho các trung tâm dữ liệu. Các công ty phát triển pin nhiên liệu và khí đốt tự nhiên có thể là lựa chọn đối với các trung tâm dữ liệu không thể kết nối với lưới điện kịp thời như mong muốn. Các trung tâm sẽ có được cơ sở phát điện tại chỗ hoặc ở gần đó trong khoảng 2-3 năm. Nó cho phép chúng nhanh chóng được hoạt động và không cần phải chờ để hòa vào lưới điện.

Feasel của FuelCell Energy cho biết các trung tâm dữ liệu là "cơ hội phát triển lớn nhất" của công ty trong năm qua. Ông hy vọng xu hướng này sẽ vẫn tiếp tục. Một vài công ty sẵn lòng trả giá cao để có được nguồn năng lượng thân thiện với môi trường, ông cho biết.

Porter cho biết rằng bản thân ông thấy toàn bộ các nguồn năng lượng đều đóng vai trò quan trọng trong việc đáp ứng nhu cầu sử dụng lưới điện.

"Tùy chọn sẽ là lựa chọn tốt nhất đối với mạng lưới điện trong tương lai, và nó là tổ hợp của mọi thứ," ông nói. "Nhưng điều thực sự cần được phát triển là một nguồn năng lượng sạch, ổn định, và có thể phân phối được," ông nói thêm. "Bạn biết đấy, hạt nhân phù hợp với yêu cầu đó."

Liệu lưới điện có thể chịu tải?

Giờ đây, nhu cầu năng lượng ngày một tăng ở Mỹ đang trì hoãn việc đóng cửa các nhà máy than và khí đốt tự nhiên. Đồng thời, điều đó cũng gây áp lực cho nỗ lực cắt giảm phát thải các-bon của liên bang, theo nhận định của Hertz-Shargel từ Wood Mackenzie.

Ở các bang vùng Đông Bắc, tổ chức chuyển giao khu vực, PJM, cho rằng các trung tâm dữ liệu sẽ thúc đẩy nhu cầu điện năng. PJM dự đoán công suất cao điểm vào mùa hè sẽ tăng từ 151 gigawatt (2024) lên tới 178 gigawatt vào năm 2034.

"Lưới điện của chúng ta vẫn chưa sẵn sàng cho điều đó," Hertz-Shargel cho biết.

Ông nói rằng nước Mỹ cần có thêm nhiều cơ sở hạ tầng truyền tải hơn, sẽ cần thời gian khoảng một thập kỷ để hoàn thành.

"Chúng ta đang ở trong một tình trạng trớ trêu, khi có quá nhiều nhu cầu và cũng có rất nhiều nguồn cung, nhưng chính lưới điện lại không đủ khả năng để cho phép nhu cầu tăng cao được đáp ứng bởi nguồn cung dư thừa," ông nói.

Kearl, chuyên gia phân tích của Enverus, đã nói với IBD rằng lưới điện ở Mỹ có thể đã sẵn sàng để bắt đầu thay đổi nhằm hỗ trợ cho nhu cầu năng lượng ngày một cao trong bối cảnh trí tuệ nhân tạo được sử dụng ngày một nhiều.

Chú thích:

(*) vòng diệt vong tiện ích: hay “utility doom loop, đề cập đến một chu kỳ tiêu cực, xuất phát từ việc gia tăng việc làm từ xa, khiến các doanh nghiệp thành thị phải đóng cửa và mất nguồn thu từ thuế, dẫn tới thành phố phải thực hiện cắt giảm dịch vụ công và tăng thu thuế.

(**) 1 pound = 0.453592 kilogram = 453.592 gram

Hải Hà-Theo investors