На каких объемах данных реляционные БД перестают работать?
А что значит не потянет?

Размер таблицы в MS SQL ограничен только размером диска.

Другой вопрос — обработка данных, будет медленно, возможно будут ошибки, но это проблема настроек или несоответствие запрашиваемых объемов данных размеру оперативной памяти. Первая проблема с помощью гугла или довольно дешевого специалиста легко решается, а вторую все равно придется исправлять в клиенте независимо от базы.

Если key-value вас устраивает, то такие движки конечно же будут работать на порядок быстрее, есть куча популярных.

Тут я должен был сказать, что если другая модель не SQL более оптимально описывает ваши данные, то лучше использовать ее. Но такие базы, пока, не сравнятся по популярности с реляционными и нет исчерпывающей информации по всем возможным проблемам. Кроме того, на мой взгляд, производительность там также не очень откатана и вот там вполне может «не потянуть» внезапно и по непонятным причинам. В общем я бы рекомендовал такой вариант только если у вас какой-то совсем запущенный случай, который никак приемлемо не решить с помощью реляционной базы. А просто так на таких объемах я бы не экспериментировал. 

И вообще все эти тесты — фигня. Единственный нормальный тест — это создать вашу таблицу на двух движках, заполнить демо-данными и протестировать с реальными запросами и под нагрузкой близкой к ожидаемой. Хотя и это не дает полной картины, есть еще такие нюансы как: надежность, горячие бэкапы или даже зеркало, если потеря даже последних данных критична, масштабируемость, итд.

Да и заказчика понимаю, поставите вы ему сейчас что-то модное и NOSQL, пусть даже производительность в несколько раз лучше (хотя тут тоже вопросы), а ему потом в случае чего придется срочно искать специалистов на эту базу, которые еще и возьмут втридорога.
При таких объемах и структуре данных может что-то вроде RRDtool исползовать, или whisper какой-нибудь?