2023 yılına kadar dünyanın bakır ihtiyacı tarihi seviyelere ulaşacak. Bir araştırmaya göre, 2050 yılına kadar insanoğlunun tarih boyunca çıkardığı bakırdan daha fazla üretim yapmak zorundayız. Bu durum, enerji geçişi ve veri merkezlerinin ihtiyaçlarıyla birlikte giderek artıyor.

Bakırın büyük bir kısmı, ABD’deki elektrik altyapısında kullanılıyor; ancak bu sistem yaşlanmaya başladığını gösteriyor.

Arcturus’ın kurucusu ve CEO’su Amir Mashal, “Yapay zeka ve hemen hemen her sektörde elektrifikasyonun artışı bir noktaya geldi. Bu, enerji şebekemizi aşırı yüklenmiş ve stres altına sokmuş durumda,” diyor.

Problemi çözmek için daha fazla metal kullanma seçeneği mevcut; ancak Mashal, gizli bir şekilde çalışan girişimlerinin bir alternatif sunduğunu belirtiyor. Arcturus, bakır ve alüminyumun içine karbon nano materyalleri lazerle enjekte ederek enerji kaybını azaltabiliyor. Geleneksel metal yerine Arcturus’un materyali kullanıldığında, aynı boyuttaki hatlar daha fazla elektriği taşımak için uyum sağlayabiliyor.

Pratikte, bu yöntem enerji kaybını yarıya indirebilir; bu da elektrik şebekesinde yaklaşık %3 artış sağlayarak, yoğun dönemlerde %10’a kadar daha fazla enerji kullanılmasına olanak tanır. Bu, ABD’deki talep artışına eşdeğer bir miktardır.

“Bakır ısındıkça iletkenliğini kaybeder, bu nedenle sıcaklığa bağlı olarak daha fazla enerji kaybı yaşanır,” diyor Mashal. “Bu sorunun derinliklerine indikçe, çok sayıda yerde bu aynı sınırlamaların ortaya çıktığını fark ettim. Modern dünya gerçekten metaller üzerine inşa edilmiş.”

Arcturus’un nihai hedefi elektrik şebekeleri olsa da, girişim drone, robot teknolojisi ve veri merkezleri gibi daha küçük alanlarla başlayarak, birkaç yüzde bir oranındaki artışların büyük etki yaratabileceğini düşünüyor.

Şirket, TechCrunch’a özel olarak 8 milyon dolar değerinde bir tohum yatırım aldığını duyurdu; yatırımcılar arasında Initialized Capital, Toyota Ventures, Breakthrough Energy Discovery, 1517 ve Wireframe Ventures bulunuyor.

Mashal, şu anda Malibu, Kaliforniya’daki garajında malzemelerini geliştirmeye devam ediyor. İlk aşamada birkaç santimetre uzunluğunda tel üretmeyi başardı. Yeni finansmanla, nano-enjekte edilen materyallerin elektrik motorları ve güç dağıtım ekipmanlarındaki uygulamaları için onlara test edilecek on metrelerce uzunlukta üretim yapmayı planlıyor.

Malzemenin özellikleri yeni olsa da, Mashal “eski bakır ve alüminyum uygulamaları için kolayca değiştirilebilir” olarak tasarlandığını vurguluyor. “Aynı form faktörü, sistem yeniden tasarımı gerektirmiyor, bu materyallerle çalışmak için yeni bir eğitim almanıza gerek yok.”

Arcturus’un malzemeleri, daha hafif dronlar veya daha verimli elektrikli araçlar yapmaya yardımcı olabilir. Isı kaybını azaltmak, veri merkezlerinin soğutma ihtiyaçlarını da azaltabilir.

“Tüm bu endüstriler benzer sıkıntılar yaşıyor. Dronunuz uçuş süresini iki katına çıkarmak istiyor ya da grafik kartınız aşırı ısınıyor,” diyor Mashal. “Bu alanların her biri, materyalimizin temel bir değişim yaratabileceği yerler.”

Gelişmelerle ilgili düşünceleriniz neler?

Amerika Birleşik Devletleri’nin en büyük elektrik şebekesi olan PJM Interconnection, Monitoring Analytics’in dün yayımladığı bir rapora göre, fiyatların geçen yıla göre neredeyse iki kat arttığını gösteriyor. Bunun sebebi? Veri merkezleri.

Bir megawatt-saat elektrik için toptan fiyat, geçen yılın aynı döneminde 77,78 dolardan 136,53 dolara yükseldi. Crain’s Chicago Business, bu artışı ilk olarak duyuran kaynak oldu. Monitoring Analytics, veri merkezlerini ve PJM’nin artan taleple başa çıkamadığını işaret ediyor.

Piyasa gözetmeni, müşteriler üzerindeki etkilerin çok büyük olduğunu ve geri döndürülemez olduğunu belirtiyor. “Fiyat etkileri, veri merkezi yüküyle ilgili sorunlar zamanında ele alınmadığı takdirde, kısa vadede daha da büyük olacaktır,” diye açıkladı.

PJM, eleştirilerin hedefi haline gelmiş durumda. 2022 yılında, veri merkezi inşaatları hız kazanırken, şebeke operatörü yeni enerji kaynakları için başvuru alımını durdurdu; bunun sebebi, yıllarca süren birikmiş başvurulardı. Ancak, son dönemde yeni başvurular almaya yeniden başladı. Bu arada, veri merkezlerinden gelen elektrik talebi dramatik bir şekilde arttı. PJM şebekesi, veri merkezleriyle dolu olan Kuzey Virginia’yı da kapsıyor.

Fiyat artışı, daha derin bir sorunun hatırlatıcısı: ABD enerji şebekesi, yapay zeka odaklı ekonominin elektrik talepleri için tasarlanmadı ve şebekenin sağlayabileceği ile endüstrinin ihtiyacı arasındaki mesafe giderek açılıyor.

Monitoring Analytics, veri merkezlerinden gelen talep olmaksızın, “kapasite pazarının aynı sıkı arz-talep koşullarını, gözlemlenen yüksek fiyatları görmeyeceğini” belirtti.

Ayrıca, “PJM’deki mevcut kapasite, büyük veri merkezi yüklerinin taleplerini karşılayacak yeterlilikte değil ve yakın gelecekte de olmayacak” ifadesini kullandı.

Monitoring Analytics, PJM’nin karar alma süreçlerindeki şeffaflık eksikliğinden ve gerekli yazılım güncellemelerini ertelemesinden dolayı sorumlu tuttu. “Bu güncellemeler yıllardır ertelendi ve kesin bir uygulama tarihi yok,” denildi.

Bu rapor, PJM Interconnection tarafından yayımlanan bir beyaz belgenin ardından geldi. Beyaz belge, PJM’nin yönettiği şebekenin geleceğini ele aldı ve üç farklı yol önerdi. Ancak önerilerden hiçbiri, bölgedeki en büyük enerji şirketlerinden biri olan AEP’nin ilgisini çekmedi; AEP, PJM şebekesini tamamen terk etme tehdidinde bulundu.

Monitoring Analytics, PJM’nin beyaz belgesinden de memnun kalmadı. Grup, PJM’nin krizi, enerji pazarının çalışma şeklinin değiştirilmesi için bir mazeret olarak kullandığını belirtti. “PJM pazar tasarımının temel unsurları sağlam kalmaya devam ediyor,” dediler ve şebeke operatörünün artan talebe yanıt verme konusunda başarısız olduğunu savundular. Çözüm, mevcut sorunların kaynağının veri merkezi yükü olduğunu kabul etmekle başlıyor. Başka bir deyişle, sorun veri merkezlerinde yatıyor.

Makalelerimizdeki bağlantılar üzerinden alışveriş yaptığınızda, küçük bir komisyon kazanabiliriz. Bu durum, editoryal bağımsızlığımızı etkilemez.

PJM İnterkonneksiyon’un durumu, teknoloji dünyasında oldukça önemli bir tartışma kaynağı haline geldi. Yıllardır düşük elektrik fiyatlarıyla tanınan bu grid operatörü, artık yeniden yapılandırma ihtiyacı ile karşı karşıya. Politika yapıcılar, işletmeler ve hatta PJM üzerine eleştiriler yükselmekte.

PJM, bu hafta yayınladığı bir raporda, bölgenin “önümüzdeki yıllarda, on yıllar değil, köklü değişiklikler” gerektirdiğini belirtti. PJM CEO’su David Mills, raporun önsözünde mevcut durumun sürdürülebilir olmadığını vurguladı.

PJM’in sorunu, yalnızca kendine ait bir mesele değil; zira kendi bölgesinde bulunan veri merkezleri ve yüksek enerji talepleri, bu durumu daha da karmaşık hale getiriyor. Ancak, PJM’in uzun süreli onay süreçleri, yeni enerji projelerinin hayata geçmesini zorlaştırmakta.

Raporda, 2022 yılı itibarıyla beklemedeki projelerin yalnızca yüzde 34’ü anlaşma imzaladı ve sadece 23 gigawattlık yeni kapasite bağlantısı gerçekleştirildi. Birçok geliştirici, beklemek yerine projelerini iptal etti.

PJM’in Önerileri

PJM, yeni raporunda üç ana öneri sundu. Bunlardan ilki, enerji şirketlerinin daha büyük ve uzun vadeli taahhütler vermesini gerektiriyor. İkinci seçenek, müşteri güvenilirlik garantilerini revize etmek; daha az ödeyenlerin enerji kesintisi yaşama olasılığının artması anlamına geliyor. Son seçenek ise PJM’i, arz ve talebe dayalı bir piyasa yapısına daha yakın bir hale getirmeye çalışıyor.

Ancak bu önerilerin hiçbiri PJM’in durumu açısından olumlu bir sonuç doğurmayacak gibi görünüyor. Zira, PJM’in mevcut piyasa yapısı üç yıllık bir perspektifle işliyor ve bu durum değişen enerji gereksinimleri karşısında yetersiz kalıyor. Bugün güneş ve batarya sistemleri, eski enerji kaynaklarından çok daha hızlı kurulum yapabilmekte.

Artan enerji ihtiyacı, özellikle veri merkezlerinin talebinin yükselmesiyle daha da kritik bir hal aldı. PJM, mevcut başvuruları durdurmakla yetinirken, yeni bağlantı talepleri de durdurulamadı.

Eğer PJM önerilerini gerçekleştiremezse, kuruluşun geleceği oldukça belirsiz görünüyor. Politika yapıcıları, fiyat tavanları veya diğer önlemlerle müdahale etmekte kararlı gibi, bu durum PJM’in geleceği için zor bir dönemi beraberinde getirebilir.

PJM’in mevcut durumu ve önerileri hakkında ne düşünüyorsunuz?

Yapay zekanın enerji taleplerinin artması, teknoloji şirketlerini yeni enerji kaynakları arayışına yönlendiriyor. Bu durum, füzyon ve fizyon girişimlerine yapılan yatırımları ve rekabeti artırıyor.

Birçokları için doğalgaz, 7/24 kesintisiz enerji sağlamak için kolay bir çözüm. Denenmiş, uygun fiyatlı ve yaygın olarak bulunan bir kaynak. Ancak Orta Doğu’daki savaş, doğal gaz tedarik zincirinin savunmasız olduğunu gözler önüne serdi. İran’ın insansız hava araçları, önemli bir sürdürücü olan Katar’daki doğal gaz altyapısının önemli bir kısmını hedef aldı. Aynı zamanda, artan talep, petrol türbinleri için o kadar uzun bir bekleme listesi yarattı ki, bugünkü siparişlerin muhtemelen 2030’ların başına kadar karşılanamayacağı öngörülüyor.

Bu gecikmeler, yalnızca teknoloji şirketleri için değil, doğal gaz endüstrisi için de bir risk oluşturuyor.

ABD’de, doğal gazın %40’ı elektrik üretiminde kullanılmakta. Türbin kıtlığı geçici olarak sona erdiğinde, sektör yeni rakiplerle dolup taşabilir. Küçük modüler nükleer reaktör (SMR) girişimleri ve füzyon enerji şirketleri, önümüzdeki beş ila yedi yıl içinde ilk ticari enerji santrallerini şebekeye bağlamayı planlıyorlar ki bu, yeni bir doğal gaz enerji santrali için parçaların temin edilme süresiyle aynı.

Nükleer Tehdit

SMR girişimleri, doğal gaz enerji santrallerinin yerini alma konusunda en iyi şansa sahip olabilir. Bu tür şirketlerin çoğu, mevcut fisyon reaktörlerinin tasarımlarını geliştirmekte, ancak temel fizik yıllardır kanıtlanmış ve yaygın olarak kullanılmaktadır.

Bazı SMR şirketleri, on yıl sona ermeden önce reaktörleri çalışır hale getirmeyi hedefliyor. Google’ı gelecekteki müşterileri arasında sayan Kairos Power bunlardan biri. Şirket, 2024’te Hermes 2 gösterim reaktörü için onay aldı ve inşaat süreci devam ediyor. Sam Altman’ın boş çek şirketiyle birleşen Oklo ise, 2028 hedefiyle ilk ticari operasyonlarını başlatmayı planlıyor.

Diğerleri birkaç yıl sonra takip etmeyi umut ediyor. Amazon’u yatırımcılarından biri olarak sayan X-energy, 2030’ların başına hedefleniyor, Bill Gates’in kurduğu TerraPower ise, Meta ile bir anlaşma yaparak, 2030’da ticari operasyonlarına başlamayı planlıyor.

Doğal gazı tercih edilen enerji kaynağı olarak devralabilmek için, SMR’lerin hızlı bir şekilde ölçeklenmesi ve iş modellerinin bağımlı olduğu ölçek ekonomilerini gerçekleştirmeleri gerekiyor. Bu kolay olmayacak. Ancak teknoloji şirketleri, ya girişimlere yatırım yaparak ya da megawattlarca enerji sağlamak için onlarla anlaşmalar yaparak kendilerine güven duyuyor gibi görünüyor.

Füzyon Teknolojisinin Zaman Çizelgesi

Diğer teknoloji şirketlerinin sıcak baktığı bir diğer alan ise füzyon enerjisi. Fisyon kadar kanıtlanmamış olsa da, nükleer füzyon, yakıt olarak sadece deniz suyu kullanarak büyük miktarda enerji sağlama vaadi taşıyor.

Füzyon girişimleri de, ilk reaktörlerini dağıtım için 2030’lar içinde – ya da daha önce – devreye sokmayı hedefliyor. Commonwealth Fusion Systems gibi bir lider, gelecek yıl gösterim reaktörünü çalışır hale getirmeyi planlıyor. İlk ticari reaktörü, 400 megawatt kapasiteli Arc’ın Virginia’da 2030’ların başında enerji üretmeye başlaması bekleniyor.

Daha yeni bir girişim olan Inertia Enterprises, 2030 yılında şebeke ölçeğinde bir enerji santrali inşaatına başlamayı umuyor. Şirket, kontrollü nükleer füzyon tepkimelerinin enerji üretiminde daha fazla güç sağlamasının ilk kanıtını sunan Ulusal Ateşleme Tesisinin enerji tasarımından yola çıkmıştır.

Ancak Helion, hepsinden daha iddialı bir zaman çizelgesine sahip olabilir. Sam Altman tarafından desteklenen bu girişim, Microsoft’a enerji sağlamak için 2028’de ilk ticari ölçekli enerji santralini kurmaya çalışıyor. Şirketin, 2030 yılına kadar OpenAI’ye 5 gigawatt ve 2035’te 50 gigawatt sağlama konusunda görüştüğü iddia ediliyor. Bu rakamlara ulaşmak için Helion’un, on yılın sonuna kadar 800 reaktör ve ondan sonraki beş yılda 7,200 reaktör inşa etmesi gerekiyor.

Eğer bu girişim, bu miktarda enerji sağlarsa, enerji pazarını tamamen değiştirebilir. Geçen yıl ABD, tüm kaynaklarda 63 gigawatt yeni enerji üretim kapasitesi ekledi. Helion, her yıl yaklaşık 10 gigawatt yeni kapasite kurabilirse, tek başına geçen yıl tüm doğal gaz endüstrisinden daha fazla enerji ekleyebilir.

Fiyat Sorunu

Tüm bu şirketler için — gaz türbini üreticileri de dahil — en büyük zorluk maliyet.

SMR girişimleri, maliyet düşüşlerini sağlamak için kitlesel üretime güveniyor, ancak bu hipotez henüz kanıtlanmadı. Şu an itibarıyla, nükleer enerji, megawatt-saat başına yaklaşık 170 dolar ile en pahalı yeni üretim kaynaklarından biri olarak değerlendiriliyor. Füzyon ise benzer bir ölçeklenme zorluğuyla karşı karşıya, ancak daha fazla bilinmez ile. Bazı uzmanlar, bir füzyon enerji santrali için bir megawatt-saatin başlangıçta 150 dolar

Yeni baz yük doğal gaz enerji santralleri ise, Lazard’a göre, megawatt-saat başına yaklaşık 107 dolara iniyor; ancak fiyatlar son yıllarda artış göstermiş durumda, belki de yeni fisyon ve füzyon reaktörleri ile çarpışma yoluna girmekte.

Rüzgar ve güneş enerjisi maliyetleri son on yılda hızla düştü. Rüzgar enerjisi son yıllarda bir plateau seviyesine ulaşmış görünse de, güneş enerjisi fiyatları dur durak bilmeden aşağı iniyor. Bataryalar da yıllar içinde ucuzladı, öyle ki şebekeler büyük miktarlarda kurulum yapıyor — geçen yıl 58 gigawatt-saat kuruldu. Sübvansız bile, güneş enerjisi ve bataryaların birleşimi, megawatt-saat başına 50 ile 130 dolar arasında değişiyor, bu da füzyon, fisyon ve doğal gazla örtüşüyor.

Bu rakamlar, elektrikli araçlar için tasarlanan teknolojiyle üretilen mevcut batarya teknolojisidir. Şebeke bağlantılarına yönelik yeni tasarımlar, fiyatları daha da azaltabilir. Örneğin, Form Energy, Google’a 30 gigawatt-saatlik demir-hava bataryasından enerji sağlamak üzere bir anlaşma imzaladı. Diğer bir şirket olan XL Batteries, eski yağ tanklarını kullanarak ucuz organik sıvı depolayabilir — bataryanın boyutu yalnızca tankların boyutu ve sayısıyla sınırlıdır.

Yeni bataryalar kritik mineraller olan lityum, kobalt veya nikel kullanımını azaltarak, uzun vadeli enerji depolama maliyetlerini önemli ölçüde düşürme sözü veriyor. Bu durum, başka alternatiflerin avantajlı bir gerekçesini sunmayı zorlaştırabilir.