Geothermie statt Atomkraft: Die zukunftsfähige Energielösung für KI-Rechenzentren

Geothermie für Rechenzentren hat laut einer neuen Studie großes Potenzial.

Eine neue Studie der Rhodium Group zeigt, dass Geothermie bis zu 64 Prozent des Energiebedarfs von Hyperscale-Rechenzentren in den USA decken könnte. Dies widerlegt die weitverbreitete Annahme, dass nur Atomkraft den steigenden Energiebedarf von KI-Rechenzentren bewältigen kann. Die Untersuchung demonstriert überzeugend, dass Geothermie für Rechenzentren (hinter dem Zähler) nicht nur technisch machbar ist, sondern auch wirtschaftliche und ökologische Vorteile bietet.

Diese Erkenntnisse kommen zu einem kritischen Zeitpunkt, da Tech-Giganten wie Microsoft, Google und Amazon nach Lösungen suchen, um ihre exponentiell wachsenden Energieanforderungen zu erfüllen, die durch den KI-Boom verursacht werden.

Das Potenzial der Geothermie für Rechenzentren

Die Rhodium Group hat in ihrer aktuellen Studie das Potenzial der Geothermie für die Energieversorgung von Rechenzentren umfassend analysiert. Die Forscher kamen zu dem Schluss, dass Next-Generation-Geothermie zwischen 55 und 64 Prozent des prognostizierten Wachstums an Hyperscale-Einrichtungen decken könnte, was etwa 15 bis 17 Gigawatt neuer Rechenzentren– und Geothermiekapazität entspricht. 

Dies ist besonders bemerkenswert, da die Studie von einem Wachstumsszenario ausgeht, bei dem bis 2030 etwa 80 GW Spitzenlast für Rechenzentren online sein werden, wovon rund 27 GW auf Hyperscale-Einrichtungen entfallen.

Die Geothermie hat gegenüber anderen Energiequellen entscheidende Vorteile für Rechenzentren. Sie bietet eine konstante, zuverlässige Grundlastversorgung, die unabhängig von Wetterbedingungen ist – ein kritischer Faktor für Rechenzentren, die eine unterbrechungsfreie Stromversorgung benötigen. Zudem benötigt Geothermie im Vergleich zu anderen Energiequellen wie Solar- oder Windkraft deutlich weniger Landfläche, was sie besonders geeignet für den Einsatz in der Nähe von Rechenzentren macht.

Derzeit existieren in den USA etwa vier Gigawatt Nennleistung aus geothermischen Kraftwerken, hauptsächlich in Kalifornien und Nevada. Diese stammen überwiegend aus konventionellen hydrothermalen Systemen, die sehr spezifische Untergrundverhältnisse erfordern. Neuere Ansätze, die tiefer graben oder hydraulisches Fracking und horizontale Bohrungen beinhalten, können jedoch an weitaus mehr Standorten erforscht werden, was das Potenzial der Geothermie erheblich erweitert1.

Geographische Optimierung für maximale Effizienz

Die Rhodium-Studie untersucht verschiedene Szenarien für die Standortwahl von Rechenzentren und deren Auswirkungen auf das Geothermiepotenzial. Wenn Rechenzentren weiterhin in großen Clustern entwickelt werden, die auf der Nähe zu Bevölkerungszentren, verfügbarem Land und dem Glasfasernetz basieren, könnte Geothermie immer noch einen erheblichen Teil des Energiebedarfs decken5. Besonders vielversprechend ist jedoch ein Szenario, bei dem die Standortwahl von Rechenzentren durch die Verfügbarkeit geothermischer Ressourcen bestimmt wird.

Die Forscher fanden heraus, dass Geothermie bei anhaltendem Clustering-Muster in 13 der 15 größten Märkte 100 Prozent des erwarteten Wachstums des Rechenzentrumsbedarfs decken kann, und in 20 von 28 Märkten landesweit mindestens 15 Prozent des Energiebedarfs. Dies gilt insbesondere, wenn neben der Stromerzeugung auch geothermische Wärmepumpen zur Kühlung von Rechenzentren eingesetzt werden, die je nach Rechenzentrumstyp bis zu 40 Prozent des Energiebedarfs ausmachen können.

Lesen Sie auch: Michaelibad: Habeck setzt Spatenstich für größte Geothermieanlage in Kontinentaleuropa

Noch beeindruckender sind die Ergebnisse, wenn Rechenzentren dort errichtet werden, wo die besten geothermischen Ressourcen verfügbar sind. In diesem Fall könnte Geothermie problemlos den gesamten prognostizierten Lastanstieg von Rechenzentren in den frühen 2030er Jahren decken. Durch diesen Ansatz könnten Entwickler und Betreiber von Rechenzentren sogar mit deutlich niedrigeren Stromkosten rechnen – die durchschnittlichen Stromgestehungskosten (LCOE) wären bis zu 45 Prozent niedriger als bei einer Entwicklung in Clustern.

Geothermie vs. Atomkraft: Ein kritischer Vergleich

Während einige Technologieunternehmen auf Atomkraft setzen, um ihren wachsenden Energiebedarf zu decken, bietet Geothermie mehrere entscheidende Vorteile. Microsoft hat kürzlich einen 20-jährigen Stromliefervertrag mit Constellation Energy geschlossen, der die Wiederinbetriebnahme des bereits stillgelegten Atomkraftwerks Three Miles Island vorsieht – ironischerweise der Ort der schwersten Nuklearkatastrophe in der Geschichte der USA. Google wiederum investiert in kleine modulare Atomreaktoren (SMRs) und hat einen entsprechenden Vertrag mit dem Start-up Kairos Power abgeschlossen.

Die Entscheidung für Atomkraft ist jedoch mit erheblichen Herausforderungen verbunden. Neben den bekannten Sicherheits- und Umweltproblemen, einschließlich der ungelösten Frage der Endlagerung, sind auch die langen Genehmigungsverfahren problematisch. So muss etwa Kairos Power noch Genehmigungen von der US-Atomregulierungsbehörde und lokalen Behörden erhalten – ein Prozess, der Jahre dauern kann. Im Gegensatz dazu kann Geothermie mit dem „Behind-the-Meter“-Ansatz die Verzögerungen bei Netzanschlüssen umgehen, die derzeit die meisten Energieprojekte behindern.

Lesen Sie auch: Atomausstieg Gesetz: Leistungsbetrieb der AKWs endet am 15. April 2023

Geothermie bietet zudem den Vorteil, dass sie eine saubere, konstante Energiequelle darstellt, die keine Brennstoffe benötigt, keine Abfälle produziert und im Gegensatz zu Atomkraftwerken kein Sicherheitsrisiko darstellt. Während Atomkraftwerke typischerweise eine Laufzeit von mehreren Jahrzehnten haben und danach komplexe Stilllegungsprozesse erfordern, können geothermische Anlagen über sehr lange Zeiträume betrieben werden, mit wesentlich geringeren Auswirkungen am Ende ihrer Lebensdauer.

Pioniere der Geothermie für Rechenzentren

Einige führende Technologieunternehmen haben bereits das Potenzial der Geothermie erkannt und investieren in diese Technologie. Google hat eine Partnerschaft mit dem Geothermie-Entwickler Fervo Energy geschlossen, um seine Rechenzentren in Nevada zu unterstützen. Diese Zusammenarbeit hat bereits erste Früchte getragen, indem 2023 erfolgreich kohlenstofffreie Energie in das Netz eingespeist wurde, das Googles Rechenzentren in Nevada versorgt.

Meta wiederum hat im vergangenen Jahr einen Vertrag mit dem Start-up Sage Geosystems unterzeichnet, das einen anderen Ansatz für Geothermie verfolgt und auch Langzeit-Energiespeicherlösungen entwickelt. Diese Partnerschaften zeigen, dass führende Technologieunternehmen bereits alternative Energielösungen zu Atomkraft erforschen und implementieren.

Das wachsende Interesse an Geothermie wird durch neue Tools wie das GeoMap von Project InnerSpace unterstützt, einer gemeinnützigen Organisation, die sich auf die weltweite Ausweitung der Nutzung geothermischer Energie konzentriert. GeoMap hat ein neues Rechenzentrumsmodul eingeführt, das Entwickler von Rechenzentren über die vielversprechendsten Standorte für die geothermische Entwicklung sowohl in den USA als auch weltweit informiert.

Herausforderungen und politische Unterstützung

Trotz ihres enormen Potenzials steht die Geothermie vor einigen Herausforderungen. Die Rhodium-Studie weist auf Hindernisse wie Genehmigungsverfahren, Ressourcenrechte, mangelnde Daten zum Untergrund, Lieferketten und die Notwendigkeit weiterer Forschung und Entwicklung hin. Um das volle Potenzial der Geothermie auszuschöpfen, wäre eine deutliche Steigerung der installierten geothermischen Stromerzeugungskapazität erforderlich – um das Zwei- bis Siebenfache in weniger als zehn Jahren.

Für diese ambitionierte Zeitlinie wäre politische Unterstützung notwendig, einschließlich der Straffung von Genehmigungsverfahren und der Klärung von Ressourcenrechten und Vorschriften für hinter-dem-Zähler-Installationen. Erfreulicherweise scheint die Geothermie in der politischen Landschaft an Bedeutung zu gewinnen. Neben Atomkraft und Wasserkraft wird Geothermie als Priorität in der Verordnung des Präsidenten genannt, die einen „nationalen Energienotstand“ erklärt.

Die Geothermiebranche sieht auch im neuen Energieminister, Chris Wright, einen potenziellen Verbündeten. Er hat nicht nur Geothermie als Priorität für die Forschungs- und Entwicklungsbemühungen des Energieministeriums genannt, sondern sein Fracking-Unternehmen Liberty Energy ist sogar ein Investor in Fervo, einem führenden Entwickler verbesserter geothermischer Systeme.

Die geothermische Zukunft der KI-Rechenzentren

Die Vorstellung, dass der steigende Energiebedarf von KI-Rechenzentren nur durch Atomkraft gedeckt werden kann, erweist sich angesichts der aktuellen Forschung als unhaltbar. Die Rhodium-Studie zeigt deutlich, dass Geothermie eine äußerst vielversprechende Alternative darstellt, die bis zu 64 Prozent des Energiebedarfs von Hyperscale-Rechenzentren decken könnte – oder sogar 100 Prozent, wenn die Standortwahl optimiert wird.

Geothermie bietet entscheidende Vorteile: Sie ist eine saubere, konstante Energiequelle, die keine Brennstoffe benötigt und keine gefährlichen Abfälle produziert. Sie kann direkt am Standort von Rechenzentren erzeugt werden, was die Abhängigkeit von Netzerweiterungen verringert. Zudem kann die Wärme aus geothermischen Quellen zur Kühlung von Rechenzentren genutzt werden, was den Gesamtenergieverbrauch weiter reduziert.

Die Technologiebranche bewegt sich bereits in Richtung Geothermie, wie die Partnerschaften von Google mit Fervo Energy und Meta mit Sage Geosystems zeigen. Mit der richtigen politischen Unterstützung und Investitionen in Forschung und Entwicklung könnte Geothermie zu einer Schlüsselkomponente der Energieinfrastruktur für die nächste Generation von KI-Rechenzentren werden, ohne auf die risikobehaftete und umstrittene Atomkraft zurückgreifen zu müssen.

Fazit: Geothermie als überlegene Alternative

Die Behauptung, dass nur Atomkraft den Energiebedarf von KI-Rechenzentren decken kann, wird durch aktuelle Forschung eindeutig widerlegt. Die Rhodium-Studie zeigt überzeugend, dass Geothermie nicht nur technisch machbar, sondern auch wirtschaftlich sinnvoll und ökologisch vorteilhaft ist. Mit dem Potenzial, bis zu 64% des Wachstums von Hyperscale-Rechenzentren oder sogar 100% bei optimierter Standortwahl zu decken, stellt Geothermie eine überlegene Alternative zur Atomkraft dar.

Während einige Technologieunternehmen auf Atomkraft setzen, haben Vorreiter wie Google und Meta bereits den Wert der Geothermie erkannt und entsprechende Partnerschaften geschlossen. Mit der richtigen Mischung aus Unternehmensengagement, politischer Unterstützung und technologischer Innovation könnte Geothermie zu einer tragenden Säule der Energieversorgung für die KI-Rechenzentren der Zukunft werden.

Angesichts der enormen Herausforderungen des Klimawandels und des exponentiell wachsenden Energiebedarfs von KI-Technologien ist es entscheidend, auf nachhaltige, sichere und skalierbare Energiequellen zu setzen. Geothermie für Rechenzentren bietet hierfür eine überzeugende Lösung, die keinen radioaktiven Abfall produziert, keine Brennstoffe benötigt und über Jahrzehnte zuverlässig Energie liefern kann. Die Zeit ist reif, das Märchen von der Notwendigkeit der Atomkraft für KI-Rechenzentren zu verabschieden und stattdessen das volle Potenzial der Geothermie zu erschließen.