SMRs und Rechenzentren: Die nächste Schnittstelle für Energieinnovationen?

SMRs könnten neue Innovationsfelder – und Möglichkeiten zum Schutz geistigen Eigentums – in der Rechenzentrumsinfrastruktur eröffnen.

SMRs und Rechenzentren

Künstliche Intelligenz treibt den rasanten Ausbau von Rechenzentren weltweit voran. Das Trainieren und Betreiben fortschrittlicher KI-Modelle erfordert enorme Rechenressourcen und damit gewaltige Mengen an Strom. Gleichzeitig stehen große Technologieunternehmen zunehmend unter Druck, den CO₂-Fußabdruck ihrer Geschäftstätigkeit zu verringern. Dadurch wächst das Interesse an Energielösungen, die zuverlässig, rund um die Uhr und in großem Maßstab CO₂-armen Strom liefern können.

Kernenergie gilt zunehmend als eine der wenigen Technologien, die diese Anforderungen erfüllen können. Unter den verschiedenen Nukleartechnologien finden Small Modular Reactors (SMRs) besondere Beachtung. SMRs sind Kernreaktoren, die nur einen Bruchteil der Größe konventioneller Kernkraftwerke im Gigawattbereich haben. Sie sind für die modulare Fertigung ausgelegt und können einzeln eingesetzt oder miteinander kombiniert werden, um einen steigenden Bedarf zu decken.

Gegenüber herkömmlichen Kernkraftwerken bieten SMRs aufgrund ihrer Bauweise mehrere potenziell attraktive Vorteile, darunter:

• Geringere Anfangsinvestitionen.
• Schrittweiser Ausbau bei wachsendem Bedarf.
• Geringere Komplexität bei der Errichtung.
• Mögliche Redundanz durch den Einsatz mehrerer separater Module.
• Mögliche Installation am Standort aufgrund des geringeren Flächenbedarfs.

Diese Eigenschaften entsprechen gut den Anforderungen moderner Rechenzentrumsbetreiber, deren Strombedarf im Laufe der Zeit erheblich steigen kann und für die Resilienz und Redundanz entscheidend sind.

Daher haben große Technologieunternehmen begonnen, umfangreich in Nukleartechnologien zu investieren. Google ist eine Partnerschaft mit Kairos Power eingegangen, Amazon hat Projekte unter Beteiligung von X-energy unterstützt und Meta hat öffentlich Interesse an kernenergiebetriebener Infrastruktur bekundet. Auch Regierungen haben die strategische Bedeutung der Verbindung CO₂-armer Energieerzeugung mit KI-Infrastruktur erkannt. In den USA entstehen Initiativen, die den Einsatz fortschrittlicher Nukleartechnologien beschleunigen sollen.[1],

Innovation an der Schnittstelle?

Die gestiegenen Investitionen in Nukleartechnologien spiegeln sich in der Zahl der weltweit angemeldeten Patentfamilien in den Klassen G21C und G21D der Internationalen Patentklassifikation (IPC) wider, die „Kernreaktoren“ beziehungsweise „Kernkraftwerke“ betreffen. Die Jahre 2025 und 2026 wurden nicht berücksichtigt, da ein großer Teil dieser Anmeldungen noch nicht veröffentlicht ist.

Neben Innovationen in der SMR-Technologie im Allgemeinen dürften auch an der Schnittstelle zwischen SMRs und Rechenzentren Neuerungen entstehen. Kühltechnologien könnten ein solcher Innovationsbereich sein.

Kühlung von Rechenzentren

Moderne KI-Rechenzentren wandeln einen großen Teil des verbrauchten Stroms in Wärme um. Mit zunehmender Rechendichte wird die Kühlung zu einer der wichtigsten konstruktiven Rahmenbedingungen für Rechenzentrumsbetreiber. Daher muss in diesen Rechenzentren eine ausreichende Kühlleistung aufrechterhalten werden.

Im Gegensatz zu vielen anderen CO₂-armen Energiequellen erzeugen Kernreaktoren sowohl Strom als auch erhebliche Mengen an Wärmeenergie. Einige Entwickler untersuchen daher Systeme, bei denen Reaktorabwärme unmittelbar zur Kühlung von Rechenzentren genutzt werden kann, was die Gesamtenergieeffizienz möglicherweise verbessert.

Ein bemerkenswertes Beispiel ist Deep Atomic. Das Unternehmen hat mit seinen angeblich für den gemeinsamen Betrieb mit Rechenzentren optimierten SMRs und integrierten Kühlarchitekturen, die Reaktorabwärme nutzen, Aufmerksamkeit erregt.[4]

Deep Atomic hat offenbar noch keine Einzelheiten seines integrierten Kühlsystems bekannt gegeben. Es gibt jedoch eine Reihe neu entstehender Kühltechnologien, die integrierte Lösungen ermöglichen könnten. Dazu gehören[5]:

• Absorptions- und Adsorptionskühlung
• Technologien zur Nutzung von Abwärme
• Integration direkter Flüssigkeitskühlung
• Hybride Kühlarchitekturen

Am Beispiel dieser Kühltechnologien wird deutlich, dass die Patentanmeldungen in diesem Bereich seit 2015 erheblich zugenommen haben – zeitlich passenderweise parallel zur Verbreitung von KI. Dies zeigt die nachstehende Grafik zum Wachstum der weltweit angemeldeten Patentfamilien in den IPC-Klassen F25B15, F25B35, F25B37 und F25B39, die Kühltechnologien betreffen.

Betrachtet man beispielsweise die Klassifikation F25B37, die unter anderem Adsorptionskühlung umfasst, nutzen Adsorptionskühlsysteme Abwärme von weniger als 100 °C, um einen Kältekreislauf anzutreiben. Durch die Wärme wird ein Kältemittel, etwa Wasser, aus einem festen Adsorbens wie Silikagel freigesetzt. Anschließend verdampft das Kältemittel unter Vakuum, nimmt dabei Wärme auf und erzeugt Kälte. Danach wird das Kältemittel erneut adsorbiert und der Kreislauf beginnt von Neuem.

Von den jüngeren Anmeldungen in der Klassifikation F25B37 mit einem Prioritätsdatum zwischen 2023 und 2024 wurde nur ein sehr kleiner Anteil von Anmeldern eingereicht, die unmittelbar an der Entwicklung von Kernreaktoren beteiligt sind. Stattdessen scheinen die Patentanmeldungen vor allem von Kältetechnikspezialisten, Universitäten, Forschungsinstituten und Unternehmen aus dem Bereich der erneuerbaren Energien zu stammen.

Dies könnte darauf hindeuten, dass bei der Entwicklung von Adsorptionskältemaschinen speziell für die Schnittstelle zwischen SMRs und Rechenzentren keine patentierbaren Innovationen entstehen. Zumindest könnte die Innovation in der allgemeiner einsetzbaren Kühltechnologie liegen und nicht speziell auf Anwendungen in der Kernenergie oder in Rechenzentren ausgerichtet sein.

Alternativ könnte es sein, dass Innovatoren in diesem Bereich das an der Schnittstelle zwischen SMRs und Rechenzentren entstehende geistige Eigentum schlicht nicht erfassen und schützen. Forschende erkennen möglicherweise keine patentierbaren Innovationen, wenn SMRs eigens für den Einsatz mit Rechenzentren angepasst werden oder umgekehrt.

Zusammenfassung

Auch wenn die vorstehenden Ergebnisse keine eindeutigen Schlussfolgerungen zulassen, erscheint es in einem derart schnell wachsenden Bereich nahezu unvermeidlich, dass an der Schnittstelle zwischen SMRs und Rechenzentren Innovationen entstehen werden. Ob bei Adsorptionskühlung, Netzintegration, Energiespeicherung oder der Einbindung digitaler Infrastruktur: Innovatoren müssen ihr geistiges Eigentum erkennen und schützen können, um ihre Investitionen abzusichern und ihren Wettbewerbsvorsprung zu wahren.

Für fachkundige Beratung zur Identifizierung patentierbarer Erfindungen, zur Durchführung von Patentlandschaftsrecherchen oder zum Schutz geistigen Eigentums im Allgemeinen wenden Sie sich an das spezialisierte Energy-Team von HGF.

[1] https://www.world-nuclear-news.org/articles/google-and-kairos-power-team-up-for-smr-deployments-in-us-first, https://blog.google/company-news/outreach-and-initiatives/sustainability/google-kairos-power-nuclear-energy-agreement/, https://www.kairospower.com/google

[2] https://x-energy.com/news/amazon-invests-in-x-energy-to-support-advanced-small-modular-nuclear-reactors-and-expand-carbon-free-power/, https://www.aboutamazon.com/news/sustainability/amazon-nuclear-small-modular-reactor-net-carbon-zero, https://world-nuclear-news.org/articles/amazon-invests-in-x-energy-unveils-smr-project-plans

[3] https://www.reuters.com/business/energy/meta-strikes-nuclear-power-agreements-with-three-companies-2026-01-09/, https://introl.com/blog/meta-6-6gw-nuclear-deal-terrapower-oklo-vistra-2026

[4] https://www.world-nuclear-news.org/articles/deep-atomic-launches-smr-for-data-centres

[5] https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2949790626001898

Dieser Artikel wurde von Patent Director Craig Morrison und Trainee Patent Attorney Jessica Leale verfasst.