Kernenergie: Die Zukunft für Rechenzentren?

Auch wenn wir uns dessen nicht unbedingt bewusst sind: Rechenzentren werden in unserem täglichen Leben und in der digitalen Weltwirtschaft immer präsenter – und ihr Einfluss größer. Ebenso unklar sind oft auch die Herausforderungen, die mit der zuverlässigen Stromversorgung dieser Umgebungen verbunden sind; ganz zu schweigen von den Fragen, die mit deren Nachhaltigkeit zusammenhängen.

Als unmittelbare Folge dieser schwer zu schließenden Rechnung sind Innovationen, Optimierungen und die Erforschung neuer Energiequellen wichtiger denn je. Dabei wird auch über Kernenergie für die Stromversorgung von Rechenzentren nachgedacht. Ein aktueller Bericht des Technologieforschungsunternehmens Omdia legt nahe, dass Atomenergie für einige der größten Rechenzentren der Welt eine praktikable und saubere Energieoption darstellen könnte.

Die Analysten von Omdia argumentieren, dass Kernenergie zwar im Gegensatz zu Wind, Meereswellen oder Sonne nicht erneuerbar ist – im Vergleich zu den meisten Alternativen weist sie aber dennoch hervorragende Nachhaltigkeitseigenschaften auf. Das liegt daran, dass sie weit weniger Treibhausgasemissionen verursacht als beispielsweise fossile Brennstoffe. Darüber hinaus ist Kernenergie auch sauberer als Biodiesel und trägt so dazu bei, Flächen zu sparen.

Aus diesem Grund hat der Strom aus Atomkraftwerken im Hinblick auf die Energiestrategie für Rechenzentren an Bedeutung gewonnen. Um ein Beispiel zu nennen: Etwa 70 % der in Frankreich – einem weltweiten Knotenpunkt für Rechenzentren – verbrauchten Energie wird durch Kernkraftwerke erzeugt. Der Studie zufolge haben jahrelange Forschung und Finanzierung dazu geführt, dass die Technologie der atomaren Stromerzeugung für industrielle Anwendungen wie Rechenzentren geeignet ist. Denn kleine modulare Reaktoren (SMR) können in der Regel 300 bis 500 Megawatt (MW) Leistung erzeugen. Eine weitere neue Technologie sind Mikroreaktoren, die dazu in der Lage sind, bis zu 10 MW zu produzieren.

Die Kernenergie gilt oft als unsicher, was angesichts der großen Katastrophen, die sich in den letzten Jahrzehnten ereignet haben (z. B. Tschernobyl und Fukushima), in der Bevölkerung Besorgnis hervorruft. Allerdings waren die Reaktoren in diesen Fällen viel größer und komplexer als SMR-Reaktoren, die deutlich sicherer sein sollen. Laut der Studie sind sich Konstrukteure und Bauherren darüber bewusst, dass einfache Designs mit geringer Leistung sicherer und rentabler sind – besonders wenn es darum geht, entlegene Standorte, an denen möglicherweise Rechenzentren errichtet werden, mit zuverlässiger Energie zu versorgen.

Radioaktiver Müll

Wie bei allen Kernreaktoren ist auch bei SMR der anfallende Müll ein Problem. Denn der natürliche Zerfall und der Abbau des anfallenden radioaktiven Materials können zwischen drei Jahrzehnten und 24.000 Jahren dauern. Das bedeutet, dass die von Kernkraftwerken verbrauchten Brennelemente, unabhängig vom Standort der Anlage, in ein Programm zur Entsorgung nuklearer Abfälle einbezogen werden müssen. Die Anbieter von SMR-Kraftwerken geben Brennelement-Wechselzyklen von drei bis sieben Jahren an (im Vergleich zu ein bis zwei Jahren bei konventionellen Kernkraftwerken). Darüber hinaus sind einige SMR-Projekte für einen Betrieb von 40 Jahren ohne Brennelementwechsel ausgelegt.

Für die Festlegung eines Programms zur Entsorgung nuklearer Abfälle nennen die Omdia-Analysten zwei Optionen: die lokale Lagerung in einem Sicherheitsbehälter oder die in bestimmten Ländern vorhandenen staatlichen Lagerstätten.

Einige in der Entwicklung befindliche SMR- und Mikroreaktorkonzepte nutzen die Technologie der schnellen Spaltung, die sogar abgebrannte Brennelemente aus künftigen oder bereits vorhandenen Kernkraftwerken verarbeiten kann. Allein mit den abgebrannten Elementen, die in bestehenden Anlagen gelagert werden, könnten Kernreaktoren mit schneller Spaltung fast drei Jahrhunderte lang ohne zusätzliche Brennstoffzufuhr betrieben werden, heißt es in der Studie.

SMRs in aller Welt

Russland ist das einzige Land der Welt, das von sich behauptet, eine SMR-Industrie zu haben. Demnach wurde die erste Anlage in einem schwimmenden Kraftwerk an Bord der Akademik Lomonosov eingesetzt. Außerdem hat die World Nuclear Association darüber berichtet, dass das russische Staatsunternehmen Rosatom den Bau eines weiteren SMR in Jakutien im Osten des Landes plant. Mit den USA, dem Vereinigten Königreich und Kanada signalisieren auch drei weitere große Länder eine wachsende Unterstützung für Kernkraftwerke. Denn laut Seamus O’Regan, dem kanadischen Minister für natürliche Ressourcen, wird dieser globale Markt bis 2040 ein jährliches Volumen von 300 Milliarden US-Dollar erreichen.

Trotz dieser beträchtlichen Summe befindet sich der Weltmarkt für die neue Technologie noch im Anfangsstadium. So schätzt man beispielsweise den benötigten Zeitraum für die Installation und Inbetriebnahme von SMR in den Vereinigten Staaten auf fünf bis zehn Jahre. Und tatsächlich werden diese kleinen modularen Reaktoren noch auf einige Pioniere angewiesen sein, um den Proof-of-Concept in der industriellen Anwendung zu erbringen. Schließlich sind die Betreiber von Rechenzentren im Allgemeinen nicht als risikofreudig bekannt, da sie auch andere Kunden bedienen. Anbieter von Cloud- und Content-Diensten haben jedoch langfristigere Planungshorizonte und prüfen möglicherweise bereits die Anwendbarkeit von SMR, so die Schlussfolgerung der Studie.