L'intelligence artificielle va-t-elle déclencher une nouvelle ère pour l'énergie nucléaire

La demande mondiale d'électricité augmente à un rythme vertigineux. D'ici 2035, elle devrait progresser de plus de 10 000 térawattheures, soit l'équivalent de la consommation totale de l'ensemble des économies développées actuelles.

L'essor de l'intelligence artificielle (IA) y contribue largement : les technologies d'IA fonctionnent grâce aux centres de données, et la consommation électrique d'un centre de données de taille moyenne équivaut à celle de 100 000 foyers.

Selon l'Agence internationale de l'énergie (AIE), la demande des centres de données a augmenté de plus de trois quarts entre 2023 et 2024 et devrait représenter plus de 20 % de la croissance de la demande d'électricité dans les économies développées d'ici 2030.

Consommation d'électricité en hausse

Aux États-Unis, où sont implantées de nombreuses entreprises leaders de l'IA, la consommation d'électricité liée au traitement des données par l'IA devrait dépasser d'ici la fin de la décennie la consommation électrique cumulée des secteurs de la production d'aluminium, d'acier, de ciment et de produits chimiques.

Chaque requête, chaque simulation, chaque recommandation consomme de l'énergie

En décembre dernier, des décideurs politiques, des entreprises technologiques et des dirigeants de l'industrie nucléaire du monde entier se sont réunis au siège de l'Agence internationale de l'énergie atomique (AIEA) à Vienne pour explorer les opportunités offertes par l'énergie nucléaire pour accompagner l'expansion de l'IA et, inversement, la manière dont l'IA pourrait stimuler l'innovation dans l'industrie nucléaire.

L'entraînement de modèles d'IA de pointe nécessite des dizaines de milliers d'unités centrales de traitement (CPU) fonctionnant en continu pendant des semaines, voire des mois. Parallèlement, l'application quotidienne de l'intelligence artificielle s'étend à presque tous les secteurs, tels que les hôpitaux, l'administration publique, les transports, l'agriculture, la logistique et l'éducation.

Chaque requête, chaque simulation, chaque recommandation consomme de l'énergie. « Nous avons besoin d'une électricité propre, stable et sans émissions de carbone, disponible 24h/24 et 7j/7 », déclare Manuel Greisinger, cadre supérieur chez Google, spécialisé dans l'IA. « Il s'agit sans aucun doute d'un objectif extrêmement ambitieux, et il n'est pas réalisable avec les seules énergies éolienne et solaire. L'IA est le moteur de l'avenir, mais un moteur sans carburant est pratiquement inutile. L'énergie nucléaire n'est pas seulement une option, mais un élément central indispensable de la future structure énergétique ».

Un secteur nucléaire optimiste

L'avis de M. Greisinger est partagé par le directeur général de l'AIEA, Rafael Grossi, qui estime que l'industrie nucléaire est appelée à devenir le partenaire énergétique de la révolution de l'intelligence artificielle. « Seule l'énergie nucléaire peut répondre aux cinq exigences suivantes : production d'électricité à faible émission de carbone, fiabilité 24h/24 et 7j/7, densité de puissance ultra-élevée, stabilité du réseau et véritable évolutivité », a-t-il déclaré.

Le secteur nucléaire semble afficher un optimisme certain. Soixante-et-onze nouveaux réacteurs sont en construction, s'ajoutant aux 441 actuellement en service dans le monde. Dix sont prévus aux États-Unis, qui comptent déjà 94 centrales, le plus grand nombre au monde.

Les géants de la technologie qui exploitent les centres de données se sont engagés à soutenir l'objectif de tripler au moins la capacité nucléaire mondiale d'ici 2050. Microsoft, par exemple, a signé un contrat d'achat d'électricité de 20 ans qui a permis le redémarrage de l'unité 1 de la centrale nucléaire de Three Mile Island en Pennsylvanie, aux États-Unis.

Le reste du monde investit également activement dans l'énergie nucléaire, sous l'impulsion de la croissance de l'IA. « L'Europe possède les corridors numériques les plus denses au monde, avec Francfort, Amsterdam et Londres comme centres névralgiques », a expliqué M. Grossi.

« Les puissances nucléaires traditionnelles comme la France et le Royaume-Uni intensifient leurs efforts dans la construction de centrales nucléaires, et des pays émergents comme la Pologne accélèrent également leur participation ».

La Russie, forte d'une base de recherche performante en mathématiques et en informatique, reste le premier exportateur mondial dans le domaine de l'énergie nucléaire et un acteur majeur dans l'exploitation et le développement de technologies de réacteurs avancées, tandis que la Chine réalise des progrès considérables tant en IA qu'en énergie nucléaire.

« Les technologies d'IA et la construction de centres de données pour l'intelligence artificielle progressent simultanément, et le nombre de nouveaux réacteurs nucléaires dans le monde se classe également au premier rang mondial sur la même période », a déclaré le chef de l'agence nucléaire des Nations Unies.

Le Japon investit massivement dans la construction et la modernisation de centres de données pour répondre à la demande croissante, tandis qu'au Moyen-Orient, les Émirats arabes unis ont mis en place un programme d'énergie nucléaire et sont devenus une plaque tournante régionale de l'IA.

Les petits réacteurs sont-ils la solution ?

Le besoin croissant d'énergie, et ce dans un avenir proche, stimule également la construction de petits réacteurs modulaires, très différents des grandes centrales électriques traditionnelles qui nécessitent des investissements colossaux et un délai de construction d'environ 10 ans.

« Ces réacteurs ont une empreinte écologique réduite et des systèmes de sécurité améliorés, et peuvent être déployés à proximité de zones industrielles, notamment des centres de données », a souligné M. Grossi.

Les entreprises technologiques qui les utilisent n'ont pas à se soucier des contraintes d'approvisionnement du réseau régional ni des pertes de transmission. Ce sera un avantage décisif dans les régions où la modernisation du réseau est lente et où les délais de raccordement sont longs.

Bien que ce type de réacteur doive encore dépasser la phase de recherche et développement, l'AIEA collabore étroitement avec les organismes de réglementation et l'industrie pour en faire une solution viable, et on pourrait bientôt assister au déploiement d'un grand nombre de petits réacteurs pour répondre à la demande.

Google, par exemple, a signé un accord avec une entreprise énergétique pour acheter de l'énergie nucléaire provenant de plusieurs petits réacteurs modulaires, une première mondiale. Si tout se passe bien, ils pourraient être opérationnels d'ici 2030.

Google s'intéresse également à l'espace, explorant les réseaux solaires spatiaux pour permettre l'apprentissage automatique à grande échelle en orbite, en tirant pleinement parti de l'énergie solaire non filtrée. Deux satellites prototypes devraient être lancés début 2027 pour tester la tolérance aux radiations et les capacités de traitement des données dans l'environnement spatial.

Qu'il s'agisse d'exploiter l'énergie solaire dans l'espace, de redémarrer d'anciens réacteurs, d'investir dans une nouvelle génération de petits réacteurs modulaires ou de construire de grands réacteurs, toutes ces initiatives convergent vers un même objectif : construire un système énergétique largement basé sur l'énergie nucléaire, capable de répondre aux besoins des civilisations futures.