Kleine modulare Reaktoren (SMRs) sind bereit, das Rückgrat der AI-Infrastruktur zu werden, wobei Tech-Giganten über 10 Milliarden Dollar für nukleare Partnerschaften zusagen und 22 Gigawatt an Projekten weltweit in der Entwicklung sind. Die ersten kommerziellen SMR-betriebenen Rechenzentren werden bis 2030 in Betrieb gehen und einen entscheidenden Wandel in der Art markieren, wie wir die digitale Wirtschaft mit Energie versorgen. Diese Konvergenz von Nukleartechnologie und künstlicher Intelligenz adressiert eine kritische Herausforderung: AI-Rechenzentren werden bis 2030 jährlich 945 Terawattstunden verbrauchen—äquivalent zum gesamten Stromverbrauch Japans—während sie rund um die Uhr kohlenstofffreie Energie benötigen, die nur die Nuklearenergie zuverlässig bereitstellen kann.
Wie SMRs anders funktionieren als herkömmliche Kernkraftwerke
SMRs stellen die Kernenergie durch Fabrikfertigung und modulares Design grundlegend neu dar. Im Gegensatz zu herkömmlichen Reaktoren, die vor Ort über 5-10 Jahre maßgeschneidert gebaut werden, werden SMR-Komponenten in kontrollierten Fabrikumgebungen hergestellt und als standardisierte Module für die Montage verschickt, wodurch sich die Bauzeit auf nur 24-36 Monate reduziert. Diese Reaktoren produzieren zwischen 5 und 300 Megawatt pro Modul im Vergleich zu über 1.000 MW bei konventionellen Kernkraftwerken, was einen flexiblen Einsatz ermöglicht, der spezifischen Strombedürfnissen entspricht.
Die Kerninnovation liegt in passiven Sicherheitssystemen, die auf natürliche physikalische Prozesse wie Schwerkraft und Konvektion anstatt auf Pumpen, Ventile und Bedienungseingriffe setzen. Wenn NuScales Reaktor abschaltet, kann er sich beispielsweise sieben Tage lang ohne externe Stromversorgung oder menschliches Eingreifen selbst kühlen—eine Leistung, die mit herkömmlichen Designs unmöglich ist. Das kleinere radioaktive Inventar und die unterirdische Aufstellung vieler SMR-Designs schaffen zusätzliche Sicherheitsmargen, wobei einige fortgeschrittene Reaktoren wie X-energys Xe-100 TRISO-Brennstoff verwenden, der physikalisch nicht schmelzen kann, selbst bei Temperaturen über 1.600°C.
Aktuelle SMR-Designs umfassen sechs Technologiefamilien, von bewährten Druckwasserreaktoren bis hin zu fortgeschrittenen Salzschmelze- und Hochtemperaturgassystemen. NuScales 77-Megawatt-Module können in Konfigurationen von 4, 6 oder 12 Einheiten kombiniert werden, um Anlagen von 308 bis 924 MW zu schaffen. Währenddessen kombiniert TerraPowers Natrium-Reaktor einen 345 MW natriumgekühlten Reaktor mit Salzschmelze-Energiespeicherung und ermöglicht es der Leistung, während Spitzennachfrage auf 500 MW anzusteigen—perfekt für die variablen Lasten von AI-Training-Arbeitslasten.
Kostenvergleiche zeigen sowohl Herausforderungen als auch Chancen auf. Während aktuelle erste SMR-Projekte ihrer Art Kapitalkosten von 3.000-6.000 Dollar pro Kilowatt haben, prognostizieren Hersteller, dass diese durch Serienproduktion unter die 7.675-12.500$/kW konventioneller Kernenergie fallen werden. Die Stromgestehungskosten von SMRs liegen derzeit zwischen 89-102 Dollar pro Megawattstunde, höher als Wind und Solar mit 26-50$/MWh, aber wettbewerbsfähig mit zuverlässigen Grundlastalternativen unter Berücksichtigung von Kapazitätsfaktoren über 95%.
Die AI-Infrastrukturkrise treibt die Kernenergie-Einführung voran.
Moderne GPU-Rechenzentren sind zu unersättlichen Energieverbrauchern geworden, mit Strombedarfen, die in beispiellosem Tempo eskalieren. NVIDIAs neueste Blackwell B200 GPUs verbrauchen bis zu 1.200 Watt pro Stück, während zukünftige AI-Beschleuniger-Racks 240 Kilowatt erreichen—entsprechend der Stromversorgung von 200 amerikanischen Haushalten. Ein einzelner großangelegter AI-Training-Cluster kann 500 Megawatt kontinuierliche Leistung benötigen, etwa equivalent zu einer mittelgroßen Stadt.
Die kollektive Auswirkung ist überwältigend: allein eingesetzte H100 GPUs werden 13,8 Terawattstunden im Jahr 2024 verbrauchen, was dem gesamten Stromverbrauch von Ländern wie Georgien oder Costa Rica entspricht. Der Stromverbrauch von Rechenzentren in den Vereinigten Staaten wird von 4% auf 9-12% des Gesamtverbrauchs bis 2030 ansteigen, wobei die globale Nachfrage um 160% wächst und jährlich 945 TWh erreicht. Dieser Wachstumstrend hat Technologieunternehmen dazu gedrängt, sich dedizierte Stromquellen zu sichern, da die traditionelle Netzinfrastruktur nicht schnell genug skalieren kann, um die Nachfrage zu decken.
SMRs bieten einzigartige Vorteile für die Stromversorgung dieser Anlagen. Ihre modulare Skalierbarkeit ermöglicht eine präzise Anpassung an das Rechenzentrum-Wachstum—beginnend mit einem einzigen 77 MW-Modul und Erweiterung bei steigenden Rechenanforderungen. Die 24/7-Grundlasterzeugung eliminiert die Unterbrechungsprobleme erneuerbarer Energien, entscheidend für AI-Arbeitslasten, die keine Stromunterbrechungen tolerieren können. Am wichtigsten ist, dass SMRs Netzunabhängigkeit ermöglichen, wodurch Rechenzentren ohne Konkurrenz mit lokalen Gemeinden um Strom oder jahrelanges Warten auf Übertragungsupgrades betrieben werden können.
Die technische Integration zwischen SMRs und Rechenzentren schafft bemerkenswerte Kohärenz. Rechenzentren benötigen bereits hochentwickelte Kühlsysteme zur Bewältigung der Wärme von GPUs, wobei Flüssigkühlungsmärkte jährlich um 20,3% wachsen, um Rack-Dichten über 100kW zu bewältigen. SMRs können sowohl Strom als auch Prozesswärme für Absorptionskältemaschinen liefern, während Rechenzentrum-Abwärme bei 35-45°C sich ideal für Fernwärmeanwendungen eignet. Dieser kombinierte Wärme-Kraft-Ansatz kann die Gesamtsystemeffizienz über 80% steigern und Abfallströme in wertvolle Ressourcen verwandeln.
Das nukleare Wettrüsten unter den Tech-Giganten.
Das Rennen um die Sicherung von Kernenergie hat eine beispiellose Welle von Partnerschaften und Investitionen ausgelöst. Amazon Web Services führt mit dem ehrgeizigsten Programm und verpflichtet sich, bis 2039 5 Gigawatt SMR-Kapazität durch eine 500-Millionen-Dollar-Investition in X-energy und Partnerschaften in Washington State und Virginia bereitzustellen. Ihr Abkommen mit Energy Northwest wird zunächst vier Xe-100-Reaktoren mit 320 MW einsetzen, mit Erweiterungspotenzial auf 960 MW über zwölf Module.
Google schrieb im Oktober 2024 Geschichte mit dem weltweit ersten Unternehmens-SMR-Kaufvertrag und ging eine Partnerschaft mit Kairos Power ein, um 500 Megawatt über 6-7 Salzschmelzereaktoren bereitzustellen. Die erste Einheit wird bis 2030 in Betrieb gehen, mit vollständiger Bereitstellung bis 2035. Dieses Abkommen liefert das kritische "Auftragsbuch"-Nachfragesignal, das SMR-Hersteller benötigen, um Fabrikinvestitionen zu rechtfertigen und Skaleneffekte zu erzielen.
Microsoft hat einen anderen ersten Ansatz gewählt und einen 20-Jahres-Vertrag mit Constellation Energy unterzeichnet, um Three Mile Island Unit 1 wieder in Betrieb zu nehmen und 837 Megawatt kohlenstofffreie Energie bis 2028 zu sichern. Das Unternehmen hat gleichzeitig ein internes Nuklearteam aufgebaut und Direktoren für Atomtechnologie von Ultra Safe Nuclear und Tennessee Valley Authority eingestellt, um eine umfassende SMR-Strategie für seine globale Rechenzentrumsflotte zu entwickeln.
Der aktuelle Bau stellt einen Wendepunkt für die Branche dar. TerraPower begann im Juni 2024 mit dem Bau seines Natrium-Reaktors in Kemmerer, Wyoming – der erste kommerzielle fortschrittliche Reaktorbau in den Vereinigten Staaten. Dieses 4-Milliarden-Dollar-Projekt, unterstützt vom Energieministerium und Bill Gates, wird bis 2030 ein stillgelegtes Kohlekraftwerk durch 345 MW saubere Energie ersetzen. Das integrierte Salzschmelze-Speichersystem der Anlage ermöglicht es, die Leistung für fünf Stunden auf 500 MW zu steigern, ideal geeignet für AI-Lastenschwankungen.
Die globale Einführung beschleunigt sich über die US-Grenzen hinaus.
Während die Vereinigten Staaten bei angekündigten Projekten führend sind, entwickeln internationale Märkte schnell ihre eigenen SMR-Fähigkeiten. Chinas Linglong One wurde 2023 zum weltweit ersten betriebsbereiten kommerziellen landbasierten SMR und produziert 210 MW in der Provinz Hainan. Das Land hat schätzungsweise 25-35 Milliarden Dollar für die inländische Einführung bereitgestellt und positioniert sich, um bedeutende Exportmarktanteile zu erobern.
Kanada hat sich als weiterer früher Marktführer etabliert, wobei Ontario Power Generation im April 2025 die Baugenehmigung für einen GE Hitachi BWRX-300 am Standort Darlington erhalten hat. Dieses 7,7 Milliarden CAD-Projekt zielt auf den Betrieb bis 2029 ab, mit drei zusätzlichen Einheiten, die für 13,2 Milliarden CAD geplant sind. Die bewährte Siedewasserreaktor-Technologie verspricht 60% Kapitalkosten gegenüber konventionellen Kernkraftwerken.
Die Europäische Union wählte im Oktober 2024 neun SMR-Projekte für ihre Industrieallianz aus, die Technologien von bleigekühlten schnellen Reaktoren bis hin zu Salzschmelzesystemen umfassen. Polen allein hat sich zu mehreren SMR-Einführungen verpflichtet, um Kohlekraftwerke zu ersetzen, wobei ORLEN Synthos Green Energy ein 17-Unternehmen-Konsortium aus 11 Ländern anführt. Rumänien plant die Einführung von NuScales sechs-modularer VOYGR-Anlage bis 2029 und wird damit das erste europäische Land mit einem betriebsbereiten SMR.
Das Vereinigte Königreich hat stark auf Rolls-Royces 470-Megawatt SMR-Design gesetzt und 280 Millionen Pfund staatlicher Finanzierung bereitgestellt, die durch private Investitionen ergänzt wurden. Die Technologie schritt 2025 in die finale Phase der regulatorischen Bewertung voran, mit vier identifizierten Standorten für die Einführung und einem angestrebten Netzanschluss für Mitte der 2030er Jahre. Die Baupartner Laing O'Rourke und BAM bringen kritische Infrastrukturexpertise mit, um die Einführung zu beschleunigen.
Die Technologie-Roadmap verspricht dramatische Fortschritte.
Das nächste Jahrzehnt wird eine grundlegende Transformation beim Einsatz von Nukleartechnologie erleben. SMRs der ersten Generation wie NuScales 77 MW Module und GE Hitachis BWRX-300 basieren auf bewährter Leichtwasserreaktor-Technologie und ermöglichen eine Inbetriebnahme bis 2030 mit bestehender Brennstoffinfrastruktur und regulatorischen Rahmenwerken. Diese Designs erreichen erhöhte Sicherheit durch passive Systeme bei gleichzeitiger Kompatibilität mit aktuellen nuklearen Lieferketten.
Generation IV Fortgeschrittene Reaktoren, die Anfang der 2030er Jahre verfügbar werden, eröffnen neue Möglichkeiten. Salzschmelzereaktoren arbeiten bei Atmosphärendruck mit in flüssigem Salz gelöstem Brennstoff und ermöglichen einen kontinuierlichen Betrieb von bis zu 150 Monaten ohne Nachbetankung. Hochtemperatur-Gasreaktoren wie X-energys Xe-100 erreichen 750°C und eröffnen Anwendungen in der Wasserstoffproduktion und industriellen Prozesswärme. TerraPowers natriumgekühltes Natrium-Design integriert thermische Speicherung und verwandelt Kernkraftwerke in abrufbare Ressourcen, die erneuerbare Netze ergänzen.
Mikroreaktoren repräsentieren die Grenze nuklearer Innovation, mit Designs von Oklo, Westinghouse und anderen, die 1-30 Megawatt in werksversiegelten Einheiten bereitstellen. Diese Reaktoren können jahrzehntelang ohne Nachbetankung arbeiten und ermöglichen den Einsatz an abgelegenen Standorten oder als verteilte Energie für Edge-Computing-Anlagen. Oklos Aurora Powerhouse hat Vereinbarungen für 12 Gigawatt Einsatz bis 2044 gesichert und demonstriert damit enormen Marktappetit für vereinfachte nukleare Lösungen.
Kostenprognosen zeigen einen klaren Pfad zur Wettbewerbsfähigkeit. Wood Mackenzie prognostiziert fallende SMR-Kosten auf 120 Dollar pro Megawattstunde bis 2030, während Hersteller Lernraten von 5-10% pro Kapazitätsverdopplung erreichen. Nach 5-7 Einheiten oder 10-20 GW installierter Kapazität wird die Technologie das Lernkurven-Plateau erreichen, wo sich weitere Kostenreduzierungen verlangsamen. Strategische Fabrikinvestitionen und Lieferketten-Entwicklung werden sich als kritisch für das Erreichen dieser Ziele erweisen.
Regulatorische Reformen beschleunigen Bereitstellungszeitpläne.
Die regulatorische Landschaft hat sich dramatisch verändert, um die SMR-Bereitstellung zu ermöglichen. Präsident Bidens Executive Order 14300 schreibt maximal 18 Monate Prüfungszeiträume für neue Reaktoranträge vor, verglichen mit historischen 5-7-Jahres-Prozessen. Die Nuclear Regulatory Commission entwickelt Part 53, einen völlig neuen, auf fortschrittliche Reaktoren zugeschnittenen Lizenzierungsrahmen, der leistungsbasierte Standards gegenüber vorschreibenden Anforderungen betont.
Internationale Harmonisierungsbemühungen durch die Nuclear Harmonization and Standardization Initiative der IAEA versprechen eine globale Bereitstellung standardisierter Designs zu ermöglichen. Das SMR Regulators' Forum bringt Behörden aus den Vereinigten Staaten, Kanada, dem Vereinigten Königreich und anderen Nationen zusammen, um gemeinsame Ansätze zur Sicherheitsbewertung zu entwickeln. Diese koordinierten Bemühungen könnten die Zeit und Kosten für die Bereitstellung bewährter Designs in mehreren Ländern reduzieren.
Der ADVANCE Act von 2024 führte kritische Reformen ein, einschließlich 50% Gebührenreduzierung für SMR-Anträge und neue Wege für Demonstrationsreaktoren an Department of Energy-Standorten. Fertigungslizenzen werden die Fabrikproduktion zertifizierter Module ermöglichen, während der neue regulatorische Rahmen Multi-Site-Bereitstellung von Standarddesigns berücksichtigt. Frühe Standortgenehmigungen und Designzertifizierungen können nun parallel verlaufen und Jahre von Projektzeitplänen abschneiden.
Der Weg nach vorn bringt Versprechen und Herausforderungen in Einklang.
Die SMR-Revolution steht trotz starker Dynamik vor erheblichen Gegenwind. Die Kapitalkosten bleiben mit 3.000-6.000 Dollar pro Kilowatt für erstmalige Projekte hoch und erfordern geduldiges Kapital und staatliche Unterstützung. Das hochangereicherte niedrig angereicherte Uran (HALEU), das viele fortschrittliche Designs benötigen, ist derzeit von russischen Lieferungen abhängig, obwohl inländische Produktionsanlagen in der Entwicklung sind. Die öffentliche Akzeptanz bleibt gemischt, wobei Gemeinden die Vorteile sauberer Energie gegen nukleare Sicherheitsbedenken abwägen, die von historischen Unfällen geprägt sind.
Technische Herausforderungen bestehen weiterhin in Bereichen von der Materialqualifikation bis zur Abfallwirtschaft. Einige SMR-Designs könnten 2-30 mal mehr radioaktives Abfallvolumen als herkömmliche Reaktoren produzieren, allerdings mit geringerer Gesamtradioaktivität. Die Entwicklung der Lieferkette erfordert den Wiederaufbau nuklearer Fertigungskapazitäten, die jahrzehntelang brach lagen. Die Ausbildung von Fachkräften muss beschleunigt werden, um die spezialisierten Fähigkeiten bereitzustellen, die für den Bau und Betrieb von SMRs benötigt werden.
Dennoch scheint die Konvergenz der Kräfte, die die SMR-Adoption vorantreiben, unaufhaltsam. Der unersättliche Strombedarf von Tech-Unternehmen, Netto-Null-Verpflichtungen bis 2030-2040 und Netzinfrastrukturbeschränkungen schaffen einen perfekten Sturm zugunsten nuklearer Lösungen. Staatliche Unterstützung von über 5,5 Milliarden Dollar allein in den Vereinigten Staaten, ergänzt durch Milliarden privater Investitionen, stellt das Kapital bereit, das zur Überwindung der anfänglichen Bereitstellungshürden benötigt wird. Am wichtigsten ist, dass die Alternative – die Beschränkung der AI-Entwicklung aufgrund von Strombegrenzungen – für Unternehmen und Nationen, die um technologische Führerschaft konkurrieren, undenkbar ist.
## Fazit
Kleine modulare Reaktoren stehen am Schnittpunkt zweier prägender Herausforderungen unserer Zeit: die Energieversorgung der AI-Revolution und das Erreichen einer tiefgreifenden Dekarbonisierung. Die Technologie hat sich vom Konzept zur Konstruktion entwickelt, wobei die ersten Anlagen mit dem Bau beginnen und Tech-Giganten Milliarden investieren, um sich zukünftige Kapazitäten zu sichern. Bis 2030 werden SMRs damit beginnen, Rechenzentren von Wyoming bis Washington State mit Strom zu versorgen und beweisen, ob fabrikgebaute Nukleartechnik ihre Versprechen bezüglich erhöhter Sicherheit, beschleunigter Bereitstellung und wettbewerbsfähiger Kosten einhalten kann.
Die nächsten fünf Jahre werden bestimmen, ob SMRs zu einem Grundpfeiler der Energieinfrastruktur des 21. Jahrhunderts werden oder eine Übergangstechnologie bleiben. Der Erfolg erfordert fortgesetzte regulatorische Reformen, das Erreichen von Fertigungsmaßstäben, die Lösung von Brennstoffversorgungsengpässen und – vielleicht am wichtigsten – die fehlerfreie Umsetzung von Projekten der ersten Generation. Die Unternehmen, Gemeinden und Länder, die die SMR-Implementierung meistern, werden entscheidende Vorteile im AI-Zeitalter erlangen, in dem Rechenleistung zunehmend die wirtschaftliche und strategische Wettbewerbsfähigkeit bestimmt. Die nukleare Renaissance hat begonnen; ihre ultimative Auswirkung wird die Art und Weise, wie wir Energie erzeugen und verbrauchen, für kommende Generationen neu gestalten.
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