Große Technologieunternehmen in den Vereinigten Staaten wenden sich zunehmend an Brennstoffzellen-Entwickler und -Anbieter, um Rechenzentren und AI-Computing-Anlagen mit Strom zu versorgen. Ausschlaggebend sind das sauberere Profil der Technologie und die kürzeren Bereitstellungszeiten im Vergleich zu herkömmlichen gasbefeuerten Kraftwerken.

Brennstoffzellen erzeugen Strom durch die direkte Umwandlung chemischer Energie in elektrische Energie ohne Verbrennung. Die Technologie ist mit einer Reihe von Brennstoffen kompatibel, darunter Wasserstoff, Erdgas und Biogas. Da der durch den AI-Boom rasant steigende Strombedarf die Stromnetze zunehmend belastet, bieten Brennstoffzellen einen Weg zur dezentralen Stromerzeugung, der auch abgelegene Standorte versorgen kann – und dabei die langwierigen Genehmigungs- und Bauzeiten von gasbefeuerten Kraftwerken umgeht. Die Herausforderung ist akut, da das Training und die Inferenz von AI-Modellen deutlich stromintensiver sind als herkömmliches Cloud-Computing und die Wartelisten für Netzanschlüsse in vielen US-Märkten mittlerweile routinemäßig mehrere Jahre umfassen.

Der geringere ökologische Fußabdruck der Brennstoffzellentechnologie – gekennzeichnet durch niedrigere Emissionen und einen verringerten Wasserverbrauch – steht im Einklang mit den Zusagen von Big Tech, die Kohlenstoffintensität bei gleichzeitiger Erweiterung der Rechenkapazitäten zu senken. Unternehmen wie Google, Microsoft, Amazon und Meta haben öffentliche Ziele für CO2-freien oder klimaneutralen Betrieb formuliert, was die Suche nach abrufbarem sauberen Strom, der rund um die Uhr verfügbar ist, zusätzlich beschleunigt.

Goldman Sachs Research erklärte in einem Bericht vom vergangenen Jahr, dass Brennstoffzellen Unternehmen ermöglichen könnten, vergleichsweise schnell neue Quellen für kohlenstoffarmen Strom zu erschließen. Das Stromnachfragewachstum durch Rechenzentren könnte „die wichtigste neue Nutzung seit der industriellen Revolution" darstellen, sagte Michele Della Vigna, Leiter der Natural Resources Research für EMEA bei Goldman Sachs Research.

Die Investmentbank schätzt, dass Brennstoffzellen letztlich 6–15 % des zusätzlichen Strombedarfs von Rechenzentren decken könnten, was 25–50 % der gesamten dezentralen Stromerzeugung (Behind-the-Meter) entspricht. Das wiederum bedeutet, dass bis 2030 approximately 8–20 GW an Brennstoffzellenkapazität benötigt werden, um Strom bereitzustellen.

Laut Goldman Sachs bieten Brennstoffzellsysteme gegenüber Gasturbinen mehrere Vorteile bei der Stromerzeugung. Modulare Brennstoffzellsysteme können in weniger als einem Jahr installiert werden, während die Lieferzeiten für Turbinen mittlerweile auf über fünf Jahre gestiegen sind. Brennstoffzellen sind 10–30 % effizienter als Gasturbinen, erzeugen deutlich weniger Lärm und produzieren keine NOx- oder CO-Emissionen. Zudem verfügen sie über eine größere Lastflexibilität, wodurch sie besser für die kontinuierlichen Grundlastanforderungen von Rechenzentren geeignet sind.

Der derzeitige Einsatz ist nach Angaben von Goldman Sachs durch die begrenzte Produktionskapazität eingeschränkt, doch dies könnte sich mit der erwarteten Produktionsausweitung in den Vereinigten Staaten und in Asien ändern. Bundesstaatliche Anreize aus dem Inflation Reduction Act, darunter Steuergutschriften für die Produktion sauberer Energien und für die Wasserstofferzeugung, sollen die Wirtschaftlichkeit heimischer Brennstoffzellen-Lieferketten weiter verbessern.

Mehrere große Technologieunternehmen haben bereits damit begonnen, Brennstoffzellsysteme in ihren Daten- und AI-Center-Betrieb zu integrieren. Die Technologie konkurriert dabei mit anderen dezentralen Lösungsoptionen – darunter kleine modulare Kernreaktoren und lokale erneuerbare Energien in Kombination mit Batteriespeichern –, da die Betreiber ihr Stromportfolio zu diversifizieren suchen.

Bloom Energy setzt seine Brennstoffzellentechnologie in ausgewählten Oracle Cloud Infrastructure (OCI)-Rechenzentren in den Vereinigten Staaten ein. Bloom Energy unterhält zudem eine langjährige Partnerschaft mit Equinix und liefert Brennstoffzellen, die das Stromnetz an 19 Equinix IBX-Rechenzentren in sechs Bundesstaaten ergänzen.

„Mit steigender Stromnachfrage erwarten wir, dass Innovationen im Bereich alternativer Energietechnologien künftig eine zunehmend Schlüsselrolle bei der Stromverfügbarkeit spielen werden", sagte David Rinard, Vice President of Energy Operations bei Equinix.

Equinix, das die Brennstoffzellentechnologie von Bloom Energy seit einem Jahrzehnt nutzt, gibt an, dass die Systeme dem Unternehmen geholfen haben, 285.000 Tonnen CO2e-Emissionen und 382 Milliarden Gallonen eingebetteten Wasserverbrauchs zu vermeiden. Das Unternehmen für digitale Infrastruktur hat zudem Vereinbarungen mit den Anbietern der nächsten Kernreaktorgeneration – Oklo, Radiant, ULC-Energy und Stellaria – geschlossen, um sein alternatives Energieangebot für Rechenzentren weiter auszubauen.

„Durch Innovation und Investitionen in eine breite Palette von Stromerzeugungstechnologien haben Rechenzentren das Potenzial, sich von reinen Energieverbrauchern zu Netzressourcen zu entwickeln", sagte Christopher Wellise, VP of Sustainability bei Equinix.

FuelCell Energy, ein weiterer Entwickler in diesem Sektor, gab eine strategische Vereinbarung mit Fit Energy für bis zu 380 Megawatt (MW) dezentraler Stromversorgung für Rechenzentren bekannt, die auf seiner unternehmensweiten Brennstoffzellentechnologie basiert.

„Tatsächlich konzentrieren wir uns darauf, das Stromnetz bis ins Rechenzentrum zu erweitern, Kunden eine schnellere Stromversorgung zu ermöglichen, die Abhängigkeit von überlasteten Übertragungsinfrastrukturen zu verringern, Genehmigungshemmnisse zu beseitigen und den wachsenden Energiebedarf AI-gesteuerter Computing-Umgebungen mit bewährter, skalierbarer Technologie zu decken", sagte Jason Few, President und CEO von FuelCell Energy, in einer im Juni veröffentlichten Quartalsmitteilung.

Von Tsvetana Paraskova für Oilprice.com