SMR-Kernkraft für KI-Rechenzentren: Machbarkeit und Implementierungszeitplan

Aktualisiert am 8. Dezember 2025

Microsofts Deal zur Wiederinbetriebnahme des Kernreaktors von Three Mile Island signalisiert einen radikalen Wandel in der Art und Weise, wie Hyperscaler die Strombeschaffung betrachten. Der Technologieriese sichert sich über 800 MW kohlenstofffreien Strom exklusiv für KI-Rechenzentren. Amazon, Google und Microsoft haben inzwischen über 10 Milliarden Dollar für Nuklearpartnerschaften zugesagt, wobei weltweit 22 Gigawatt an Projekten in Entwicklung sind.¹ Die Konvergenz von KIs unstillbarem Energiehunger und SMR-Technologie schafft eine beispiellose Chance: Rechenzentren, die ihren eigenen Atomstrom erzeugen, Stromkosten unter 0,04 $/kWh erreichen und dabei die Netzabhängigkeit vollständig eliminieren.

Update Dezember 2025: Die Konvergenz von Kernkraft und KI hat sich dramatisch beschleunigt. Amazon führte eine 500-Millionen-Dollar-Finanzierungsrunde für X-energy an und plant mehrere SMRs mit einer Produktion von 5 GW bis 2039, während gleichzeitig Verträge mit Energy Northwest (960 MW) und Dominion Energy (300+ MW) für Rechenzentren in Virginia unterzeichnet wurden. Google verpflichtete sich bei Kairos Power für 500 MW und verdoppelte im Mai 2025 mit Frühphasenkapital für Elementl Power für drei US-Standorte mit insgesamt 1,8 GW. Das US-Energieministerium genehmigte einen 1-Milliarde-Dollar-Kredit zur Wiederinbetriebnahme von Three Mile Island für Microsofts Rechenzentren bis 2028. Präsident Trump unterzeichnete im Mai 2025 vier Executive Orders zur Beschleunigung des SMR-Einsatzes und zur Erleichterung der NRC-Lizenzierung. Oklo plant die Lieferung erster SMR-Systeme bis 2027, wobei die ersten kommerziellen SMR-betriebenen Rechenzentren bis 2030 erwartet werden. KI-Rechenzentren werden bis 2030 voraussichtlich 945 Terawattstunden jährlich verbrauchen – das entspricht dem gesamten Stromverbrauch Japans – und treiben diesen beispiellosen Anstieg der Nuklearinvestitionen an.

Constellation Energys 1,6-Milliarden-Dollar-Wiederinbetriebnahme von Three Mile Island zeigt, dass selbst 40 Jahre alte Nukleartechnologie wirtschaftlich tragfähig wird, wenn KI-Unternehmen 20-jährige Stromabnahmeverträge zu Premiumpreisen garantieren.³ SMRs verbessern diese Gleichung dramatisch, indem sie die Kapitalkosten um 50 % pro Megawatt senken, die Bauzeit von 10 Jahren auf 3 Jahre verkürzen und eine modulare Skalierung ermöglichen, die dem Wachstum von Rechenzentren entspricht.⁴ Die ersten SMR-Einsätze werden 2029 in Betrieb gehen, wobei NuScales 462-MW-Projekt in Idaho Rechenzentren für Gemeinden in Utah mit Strom versorgt und damit das Modell beweist, das Oracle, Amazon und Google nun nachzuahmen versuchen.⁵

SMR-Technologie-Grundlagen für Rechenzentrumsanwendungen

Kleine modulare Reaktoren (Small Modular Reactors) erzeugen 50-300 MW Strom durch bewährte Kernspaltung in fabrikgefertigten Einheiten, die ein Zehntel der Größe konventioneller Reaktoren haben.⁶ Jedes SMR-Modul misst etwa 23 Meter Höhe bei 4,5 Meter Durchmesser und passt auf einen einzigen LKW für den Transport zum Standort. Das modulare Design ermöglicht schrittweise Kapazitätserweiterungen: Start mit 77 MW für die erste GPU-Bereitstellung, Module hinzufügen bis 462 MW bei wachsender Nachfrage. Die Konstruktion erfolgt parallel – die Standortvorbereitung läuft, während die Module in der Fabrik montiert werden, wodurch sich Zeitrahmen von jahrzehntelangen Marathons zu 36-Monats-Sprints verdichten.

Die Physik begünstigt Rechenzentrumsanwendungen perfekt. SMRs arbeiten mit 95 % Kapazitätsfaktor und liefern konstante Leistung unabhängig von Wetter, Jahreszeit oder Tageszeit.⁷ Nukleare Wärme erzeugt Dampf bei 300°C, wobei 33 % in Strom umgewandelt werden, während 67 % als Abwärme anfallen. Fortschrittliche Rechenzentren nutzen diese thermische Energie für Fernwärme, Entsalzung oder Wasserstoffproduktion und steigern die effektive Effizienz auf über 80 %. Der kompakte Platzbedarf erfordert nur 14 Hektar für eine 462-MW-Installation gegenüber 2.000 Hektar für äquivalente Solarkapazität.

Passive Sicherheitssysteme eliminieren Katastrophen vom Typ Fukushima durch Physik statt aktiver Intervention. NuScales SMR-Design sitzt in einem Becken mit 17,4 Millionen Litern Wasser und bietet 30 Tage passive Kühlung ohne Pumpen, Strom oder menschliches Eingreifen.⁸ Der Reaktorbehälter arbeitet bei Atmosphärendruck und verhindert explosive Dekompression. Naturumlauf bewegt das Kühlmittel ohne Pumpen. Dreifache Einschlussbarrieren verhindern Strahlungsfreisetzung. Die Nuclear Regulatory Commission zertifizierte diese Designs als sicher genug für den Einsatz 500 Meter von bewohnten Gebieten entfernt.

Regulatorischer Weg beschleunigt sich durch Bundesförderung

Die Nuclear Regulatory Commission genehmigte NuScales SMR-Design im Jahr 2020, was die erste SMR-Zertifizierung in der US-Geschichte markierte.⁹ Die 12.000-seitige Anwendung brauchte 42 Monate zur Prüfung und etablierte die Vorlage, der nachfolgende Designs folgen werden. TerraPower, X-energy und Kairos Power haben Anträge in verschiedenen Stadien, wobei Genehmigungen bis 2027 erwartet werden. Die standardisierte Designzertifizierung bedeutet, dass identische Reaktoren überall in den USA ohne standortspezifische Lizenzierungsverzögerungen eingesetzt werden können.

Bundesanreize transformieren die SMR-Wirtschaftlichkeit durch die Nuklearproduktionssteuergutschrift des Inflation Reduction Act von 15 $/MWh und Investitionssteuergutschriften, die 30 % der Kapitalkosten abdecken.¹⁰ Das Advanced Reactor Demonstration Program des Energieministeriums bietet 3,2 Milliarden Dollar an Kostenteilung für Erstentwicklungen. Kreditgarantien reduzieren die Finanzierungskosten um 200 Basispunkte. Kombinierte Anreize reduzieren die SMR-Stromgestehungskosten von 89 $/MWh auf 58 $/MWh, wettbewerbsfähig mit Erdgas.

Staatliche Vorschriften stellen unterschiedliche Herausforderungen dar. Wyoming, Idaho und Virginia haben Gesetze erlassen, die die SMR-Genehmigung vereinfachen und die Genehmigungszeit von 36 auf 18 Monate verkürzen.¹¹ Kalifornien und New York halten Moratorien für neue Nuklearkonstruktionen aufrecht, obwohl der Druck von Technologieunternehmen eine Überprüfung erzwingen könnte. Internationale Einsätze unterliegen länderspezifischen Vorschriften, wobei Kanada, Großbritannien und Polen SMR-Genehmigungen beschleunigen, um Klimaziele zu erreichen.

Implementierungszeitplan für SMR-Einsatz in Rechenzentren

2024-2025: Standortauswahl und Planung Identifizierung geeigneter Standorte mit Wasserzugang, seismischer Stabilität und Nähe zu Rechenzentrumslasten. Durchführung von Umweltverträglichkeitsprüfungen und Bürgerbeteiligung. Sicherung von Wasserrechten für die Kühlung – jeder SMR benötigt täglich 57 Millionen Liter.¹² Verhandlung von Stromabnahmeverträgen mit mindestens 20 Jahren Laufzeit. Einreichung erster Lizenzanträge bei der NRC.

2026-2027: Lizenzierung und Design Abschluss des NRC-Lizenzierungsüberprüfungsprozesses, typischerweise 18-24 Monate für vorab genehmigte Designs. Finalisierung der standortspezifischen Technik zur Anpassung von Standarddesigns an lokale Bedingungen. Beschaffung von Komponenten mit langer Vorlaufzeit einschließlich Reaktorbehälter, Dampferzeuger und Turbinen. Abschluss von Bauverträgen mit erfahrenen Nuklearunternehmern. Beginn der Standortvorbereitung einschließlich Aushub und Fundamentarbeiten.

2028-2029: Bau und Tests Installation der ersten SMR-Module nach Werkslieferung. Fertigstellung der Balance-of-Plant-Konstruktion einschließlich Turbinenhallen und Kühlsystemen. Anschluss an die elektrische Infrastruktur des Rechenzentrums über dedizierte Umspannwerke. Durchführung von Kalt- und Heißtests sowie erster Kritikalität unter NRC-Aufsicht. Abschluss von Schulungs- und Zertifizierungsprogrammen für Betreiber.

2029-2030: Kommerzieller Betrieb Beginn der kommerziellen Stromerzeugung mit schrittweiser Leistungssteigerung. Optimierung des Betriebs zur Erreichung eines 95%igen Kapazitätsfaktors. Hinzufügen zusätzlicher Module basierend auf dem Wachstum des Rechenzentrums. Abschluss von Brennstoffversorgungsverträgen mit 18-monatigen Nachfüllzyklen. Überwachung von Leistungskennzahlen und Einhaltung regulatorischer Vorschriften.

Kostenanalyse zeigt überzeugende Wirtschaftlichkeit bei Skalierung

Kapitalkosten dominieren die SMR-Wirtschaftlichkeit mit First-of-Kind-Einheiten, die 15.000 $ pro kW installierter Kapazität kosten.¹³ Ein 77-MW-SMR erfordert eine Vorabinvestition von 1,15 Milliarden Dollar. Nth-of-Kind-Einheiten, die Fabrikproduktion nutzen, erreichen jedoch 6.000 $ pro kW, wodurch eine 462-MW-Installation 2,8 Milliarden Dollar kostet. Vergleichen Sie dies mit Rechenzentrumsbau bei 10 Millionen Dollar pro MW – der SMR erhöht die Gesamtanlagekosten um 28 %, bietet aber 60 Jahre Stromunabhängigkeit.

Betriebskosten bleiben minimal bei 12 $/MWh einschließlich Brennstoff, Wartung und regulatorischer Compliance.¹⁴ Uranbrennstoff kostet nur 5 $/MWh mit langfristigen Verträgen. Betriebspersonal von 35 Personen kostet 7 Millionen Dollar jährlich. Regulatorische Gebühren, Versicherung und Stilllegungsfonds fügen jährlich 15 Millionen Dollar hinzu. Die Gesamtstromkosten berechnen sich auf 65 $/MWh ohne Anreize, 42 $/MWh mit Bundesförderung.

Finanzmodellierung zeigt positiven NPV nach Jahr 8: - Erstinvestition: 2,8 Milliarden Dollar (462 MW SMR) - Jahresumsatz: 358 Millionen Dollar (bei 0,09 $/kWh PPA) - Betriebskosten: 54 Millionen Dollar - Jährlicher Cashflow: 304 Millionen Dollar - Amortisationszeit: 9,2 Jahre - 20-Jahres-NPV: 2,1 Milliarden Dollar bei 8 % Diskontierungssatz

Introl evaluiert SMR-Möglichkeiten für Rechenzentrumsbetreiber in unserem globalen Abdeckungsgebiet und hilft Organisationen, die komplexen technischen und regulatorischen Anforderungen der Kernkraftintegration zu navigieren.¹⁵ Unsere Teams haben über 50 potenzielle SMR-Standorte bewertet und Standorte identifiziert, an denen Kernkraft die Wirtschaftlichkeit von Rechenzentren transformieren könnte.

Reale SMR-Projekte auf dem Weg zum Betrieb

Standard Power - Ohio: Entwicklung eines 2-GW-nuklearbetriebenen Rechenzentrumscampus mit mehreren SMRs. Partnerschaft mit NuScale für die erste Phase von 462 MW ab 2029. Der Bundesstaat stellte 2 Milliarden Dollar an Steueranreizen bereit. Bereits LOIs mit zwei Hyperscalern für die gesamte Kapazität unterzeichnet.¹⁶

Dominion Energy - Virginia: Planung eines SMR-Einsatzes an der Kernkraftstation North Anna zur Versorgung der Rechenzentren in Nord-Virginia. Nutzung vorhandener nuklearer Expertise und Infrastruktur. 462 MW Kapazität für Rechenzentrumskunden reserviert. Baubeginn 2027, Betrieb bis 2032.¹⁷

Ontario Power Generation - Kanada: Einsatz eines 300-MW-SMR von GE-Hitachi am Standort Darlington bis 2028. Rechenzentren in Toronto als Hauptkunden. Provinzregierung stellt 970 Millionen Dollar Förderung bereit. Stromabnahmeverträge zu 85 CAD/MWh unterzeichnet.¹⁸

Talen Energy - Pennsylvania: Bau eines Rechenzentrums angrenzend an das bestehende Kernkraftwerk Susquehanna. Amazon verpflichtete sich zu einem 960-MW-Campus-Entwicklung. Erkundung von SMR-Ergänzungen für Erweiterung über die aktuelle Kapazität hinaus. Direkte Kernkraft-zu-Rechenzentrum-Verbindung eliminiert Übertragungsverluste.¹⁹

Technische Integration mit Rechenzentrumsinfrastruktur

Die SMR-Integration erfordert hochentwickelte Energiemanagementsysteme, die nukleare Grundlast mit Rechenzentrumsvariabilität handhaben. Kernreaktoren arbeiten optimal bei konstanter Leistung, während GPU-Arbeitslasten stündlich um 40 % schwanken. Batterie-Energiespeichersysteme puffern Diskrepanzen, speichern überschüssige Erzeugung bei niedriger Nachfrage und ergänzen bei Spitzen. Ein 462-MW-SMR gepaart mit 150-MWh-Batteriespeicher erhält die Netzstabilität bei gleichzeitiger Maximierung des nuklearen Kapazitätsfaktors.

Kühlungssynergien multiplizieren Effizienzgewinne. SMR-Abwärme bei 150°C eignet sich perfekt für Absorptionskältemaschinen und bietet kostenlose Kühlung für den Rechenzentrumsbetrieb.²⁰ Ein MW Abwärme erzeugt 350 Tonnen Kühlung und eliminiert mechanische Kühlanforderungen. Kraft-Wärme-Kopplungskonfigurationen erreichen 85 % Gesamteffizienz gegenüber 33 % für reine Stromerzeugung.

Die Übertragungsinfrastruktur erfordert sorgfältiges Design für Zuverlässigkeit. Dedizierte Umspannwerke mit N+1-Redundanz gewährleisten kontinuierliche Stromversorgung. Unterirdische Übertragung eliminiert Wetteranfälligkeiten. Synchronmaschinen bieten Netzstabilität und Blindleistungsunterstützung. Schwarzstartfähigkeiten ermöglichen Rechenzentrumsbetrieb unabhängig von der Netzverfügbarkeit.

Risikominderungsstrategien adressieren nukleare Bedenken

Die öffentliche Wahrnehmung bleibt die primäre Herausforderung, trotz der überlegenen Sicherheitsbilanz der Kernkraft – 0,07 Todesfälle pro TWh gegenüber 24,6 für Kohle.²¹ Bürgerbeteiligung, die drei Jahre vor Baubeginn startet, schafft gesellschaftliche Akzeptanz. Wirtschaftliche Vorteile einschließlich 300 Baujobs und 35 Dauerarbeitsplätze helfen, lokale Unterstützung zu gewinnen. Grundsteuereinnahmen von 10 Millionen Dollar jährlich finanzieren Schulen und Infrastruktur.

Technische Risiken konzentrieren sich auf First-of-Kind-Einsätze. Kostenüberschreitungen von durchschnittlich 30 % plagen anfängliche Nuklearprojekte. Zeitplanverzögerungen fügen typischerweise 18 Monate hinzu. Technologiereifung durch erste Einsätze reduziert nachfolgende Projektrisiken. Festpreisverträge nach den ersten Einheiten schützen vor Überschreitungen.

Regulatorische Änderungen könnten die Projektwirtschaftlichkeit beeinflussen. Erweiter

[Inhalt für Übersetzung gekürzt]