Das von Bill Gates gegründete Unternehmen TerraPower plant laut einem Bericht von Bloomberg, in diesem Jahr sein erstes Projekt zur Energieversorgung eines Rechenzentrums anzukündigen. Das Unternehmen hat die Identität des Kunden nicht bekannt gegeben. Das Projekt, dessen Bau voraussichtlich 2027 beginnen soll, wäre sein zweites Kraftwerk, während sich sein erstes Kraftwerk im US-Bundesstaat Wyoming bereits im Bau befindet.
Der Schritt erfolgt zu einem Zeitpunkt, an dem KI-Rechenzentren nach kontinuierlich verfügbaren Stromquellen suchen, da das Training und der Betrieb von Modellen große Energiemengen erfordern. Kernenergie-Start-ups setzen darauf, dass ihre Fähigkeit, rund um die Uhr Strom zu erzeugen, einen Teil dieses Problems lösen kann. Der Betrieb von Kernreaktoren zusammen mit den schwankenden Lasten von Rechenzentren stellt jedoch eine technische und wirtschaftliche Herausforderung dar.
Warum ist es für Reaktoren schwierig, mit Rechenzentren Schritt zu halten?
Kernreaktoren arbeiten am effizientesten, wenn sie kontinuierlich auf einem hohen und stabilen Niveau betrieben werden. Nach Angaben des National Laboratory of the Rockies erzeugen Kernreaktoren in den Vereinigten Staaten in 92,5 % der Zeit ihre maximale Leistung. Üblicherweise können sie ihre Leistung jedoch nur um etwa 5 % ihrer Nennleistung pro Minute erhöhen oder senken.
Kleine modulare Reaktoren, die von zahlreichen Start-ups entwickelt werden, können schneller reagieren, mit einer Rate von etwa 10 % ihrer Nennleistung pro Minute. Dennoch verringert der Betrieb eines Reaktors mit niedriger Leistung die Menge des verkauften Stroms. Das ist insbesondere bei der Kernenergie kostspielig, da die Kapitalkosten hoch sind. Selbst wenn es der Branche gelingt, die Herstellungskosten kleiner modularer Reaktoren zu senken, könnte es ein Jahrzehnt oder länger dauern, bis diese Vorteile sichtbar werden.
Rechenzentren, insbesondere solche, die auf hinter dem Zähler erzeugten Strom angewiesen sind, müssen schnelle Änderungen der elektrischen Last bewältigen. Die Nachfrage kann je nach den Aufgaben der Grafikprozessoren schnell sinken oder steigen – vom Training von KI-Modellen bis zur Beantwortung von Eingabeaufforderungen. Die Anlagen greifen üblicherweise auf große Batterien zurück, um diese Schwankungen abzufedern, was zusätzliche Kosten verursacht. Gasturbinen gerieten aufgrund dieser Veränderungen ebenfalls unter betriebliche Belastungen.
Wie funktioniert das Design von TerraPower?
TerraPower hat einen 345-Megawatt-Reaktor entwickelt, der mit geschmolzenen Salzen gekühlt wird, um dieses Problem zu bewältigen. Anstatt bei einer veränderten Nachfrage die Leistung des Kernreaktors selbst anzupassen, spaltet der Reaktor weiterhin Atome und erzeugt Wärme. Die überschüssige Wärme wird anschließend in einem großen Tank mit geschmolzenem Natrium gespeichert.
Wenn die Stromnachfrage steigt, kann das Kraftwerk die gespeicherte Wärme nutzen, um mehr Dampf zu erzeugen und die Turbinen anzutreiben. Auf diese Weise bleiben die kostenintensiven Anlagen auch bei niedriger Nachfrage in Betrieb, während der Wärmespeicher bei Bedarf zusätzliche Leistung bereitstellt.
Was ändert sich in der Praxis?
Dieser Ansatz verbindet den hohen Auslastungsgrad der Kernenergie mit einer Speichertechnologie, die es dem Kraftwerk ermöglicht, sich an wechselnde Lasten anzupassen. Das könnte nützlich sein, wenn der Reaktor direkt an ein Rechenzentrum oder an ein Netz angeschlossen wird, das stärker auf intermittierende Quellen wie Wind- und Solarenergie angewiesen ist.
Das Design bedeutet nicht, dass TerraPower den Markt für die Energieversorgung von Rechenzentren bereits für sich entschieden hat. Der potenzielle Kunde wurde nicht bekannt gegeben, und das Projekt befindet sich noch in der Phase vor Baubeginn. Die Wärmespeicherung könnte dem Unternehmen jedoch einen Vorteil beim Wettbewerb um Verträge mit Rechenzentren verschaffen, da sie die Lücke zwischen der stabilen Produktion des Reaktors und der schwankenden Stromnachfrage der KI schließt. TerraPower hatte im Januar bekannt gegeben, dass Meta dem Kauf von acht Anlagen des Typs Natrium zugestimmt habe, ohne zu bestätigen, dass es sich bei diesem Vertrag um das geplante Rechenzentrumsprojekt handelt.