Not enough to snatch cards, AI companies also want to snatch "electricity" | Pay-to-win · Hard Technology

Autor | Geng Chenfei

Redakteur | Song Wanxin

Ein Atomkraftwerk, das vor 45 Jahren eine nukleare Leckage hatte, wird wieder in Betrieb genommen, weil KI zu viel Strom verbraucht.

1979 ereignete sich im Block 2 des Kernkraftwerks Three Mile Island in der Nähe von Harrisburg, Pennsylvania, eine schwere Teilkernschmelze, bei der radioaktive Materialien freigesetzt wurden.

Die Aufräumarbeiten dauerten bis 1993, und der Reaktor 1, der sich neben Reaktor 2 befand, nahm erst 1985 seinen Betrieb wieder auf. Aufgrund billigerer Erdgaspreise sowie der Einflüsse von Wind- und Solarenergie wurde jedoch 2019 die endgültige Stilllegung von Reaktor 1 angekündigt.

Jetzt soll jedoch das Kernkraftwerk Three Mile Island als "Clean Energy Center of Clann" wiederbelebt werden.

Im September kündigte Microsoft an, einen beispiellosen Stromkaufvertrag mit Constellation Energy abzuschließen, um in den nächsten 20 Jahren 100 % des Stroms aus dem Kraftwerk Three Mile Island zu kaufen, um den Betrieb seiner KI-Datenzentren und Cloud-Dienste zu unterstützen.

Laut Daten des Wall Street Journal stehen derzeit Technologiegrößen, die stark auf KI setzen, in Verhandlungen mit Betreibern von Kernkraftwerken, etwa ein Drittel der Kernkraftwerke in den USA ist betroffen.

Anfang Oktober erklärte Google, dass es eine Vereinbarung mit Kairos Power getroffen habe, um Strom von sechs bis sieben geplanten kleinen modularen Reaktoren mit einer Gesamtkapazität von 500 MW zu kaufen. Im März diesen Jahres kaufte Amazon ein von einem Kernkraftwerk betriebenes Datenzentrum für 650 Millionen US-Dollar; Oracle gab ebenfalls bekannt, ein Datenzentrum zu entwerfen, das von drei kleinen modularen Reaktoren betrieben wird.

Bild: Amerikanische Technologiegiganten beschleunigen die Nutzung von Kernenergie; Bildquelle: Dongwu Securities

Die Kernenergieaktien stiegen im Zuge dieser Entwicklung an den Sekundärmärkten. Vistra Corporation wurde bespielsweise das erfolgreichste Unternehmen im S&P 500 mit einem Anstieg von 303,53 % in diesem Jahr.

01 Warum Kernkraft?

Wie energieintensiv ist KI? Es wurde berichtet, dass während eines Trainingsprozesses allein die GPU von GPT-4 240 Millionen kWh verbraucht. Dies berücksichtigt nicht einmal den Energieverbrauch der unterstützenden Infrastruktur, einschließlich Servern und Kühlsystemen.

Auch bei der Nutzung von ChatGPT wird eine erhebliche Menge an Strom verbraucht. The New Yorker berichtete zuvor, dass der tägliche Stromverbrauch von ChatGPT auf über 500.000 kWh geschätzt wird, was dem durchschnittlichen täglichen Stromverbrauch von 17.000 US-Haushalten entspricht.

Bank of America Merrill Lynch stellte in einem Bericht fest, dass der Stromverbrauch für KI in den USA zwischen 2023 und 2028 voraussichtlich mit einer jährlichen Wachstumsrate von 25 % bis 33 % wachsen wird, weit über der jährlichen Wachstumsrate des gesamten Strombedarfs von 2,8 %.

Es zeigt sich, dass mit der anhaltenden Expansion von Datenzentren die amerikanische Stromnetz-Infrastruktur, die größtenteils in den 60er und 70er Jahren des letzten Jahrhunderts errichtet wurde, beispiellosen Druck erlebt – Technologieunternehmen entdecken allmählich, dass immer mehr Chips eingesetzt werden, aber der Strom nicht ausreicht.

Um den begrenzten Zugang zu Stromnetzen zu sichern, investieren zahlreiche Technologieunternehmen in Datenzentren in weniger entwickelten Technologiegebieten wie Ohio und Iowa, um eine stabile Stromversorgung zu gewährleisten.

Elon Musk hatte im März dieses Jahres prognostiziert, dass es im nächsten Jahr nicht genügend Strom geben wird, um alle Chips zu betreiben.

Daher hat die Kernkraft mit ihren effizienten und stabilen Merkmalen für Technologieunternehmen an Bedeutung gewonnen, um die eigene Stromversorgung zu sichern.

Laut Daten der US Energy Information Administration (EIA) beträgt der Kapazitätsfaktor der Kernenergie 93,1 %, was bedeutet, dass Kernkraftwerke mehr als 93 % der Zeit mit maximaler Leistung arbeiten. Darüber hinaus kann ein Kernkraftwerk rund um die Uhr Basislaststrom bereitstellen, ohne dabei von Wetter, Zyklen, Regionen und Jahreszeiten beeinflusst zu werden.

Ein Bericht der China International Capital Corporation (CICC) hebt hervor, dass Kernkraft im Vergleich zu anderen Anlagentypen einen unvergleichlichen Energiedichte-Vorteil hat: 1 kg Uran-235 setzt bei der Kernspaltung etwa so viel Energie frei wie 2.700 Tonnen Standardkohle oder 1.700 Tonnen Rohöl.

Bild: Änderungen der Nutzungsstunden verschiedener Stromtypen; Bildquelle: CICC-Bericht

Noch wichtiger ist, dass die kostengünstigen Uranressourcen als wichtiges Material von Kernkraftwerken äußerst knapp sind, was das Zeitfenster für Technologieunternehmen, Kernkraftwerke zu errichten, weiter verkürzt.

Laut einem Bericht der Huayuan Securities ist die Uranbranche hoch konzentriert, kostengünstige Uranressourcen sind relativ knapp und stammen hauptsächlich aus Kasachstan. Im August diesen Jahres hat Kasachstan Atomprom, der weltgrößte Uranproduzent, seinen Produktionsplan für das kommende Jahr drastisch gekürzt. Außerdem plant Kasachstan, die Abbaumineralsteuer von 2025 an schrittweise auf 9 % zu erhöhen und ab 2026 auf 18 % anzuheben.

02 SMR als Antwort?

Während sich Technologieunternehmen der Kernkraft zuwenden, gewinnt die Entwicklung kleiner modularer Reaktoren (SMR) mehr Interesse am Markt und wird als die flexiblere und marktnähere Lösung für Kernenergie angesehen.

Ein aktueller Bericht der China International Securities weist darauf hin, dass SMRs in der Regel eine Kapazität von 15 MW bis 300 MW haben, kleinere Reaktorgrößen und eine höhere Flexibilität bieten und im Vergleich zu traditionellen großen Kernkraftwerken geringere Bau- und Betriebskosten verursachen. Sie eignen sich besser, um Datenzentren mit Strom zu versorgen.

Die Investitionen von Amazon gelten als Branchenwegweiser. Im Oktober diesen Jahres haben Amazon und Google eine Meilenstein-Vereinbarung zur Stromversorgung getroffen, um die ersten SMRs in den USA zu unterstützen. Darüber hinaus plant das von OpenAI-CEO Sam Altman mitfinanzierte Kernkraftunternehmen Oklo, mehrere SMRs bis 2030 in Betrieb zu nehmen.

Der Einfluss davon schlägt sich auch in den Aktienkursen der SMR-Entwickler nieder. In den letzten drei Monaten sind die Aktien von NuScale und Oklo um 249 % bzw. 259 % gestiegen.

Dennoch weichen die von Kapitalmärkten gefeierten Erfolge von NuScale und Oklo deutlich von ihren tatsächlichen Geschäftsergebnissen ab. Der Quartalsbericht zeigt, dass NuScale im Vergleich zum Vorjahr einen Umsatzrückgang von 93,2 % auf 475.000 US-Dollar bei einem Nettogewinnverlust von 45,5 Millionen US-Dollar und Oklo einen Verlust pro Aktie von acht Cent erlitten hat, während sich Oklos Betriebsverlust seit Anfang des Jahres auf 37,4 Millionen US-Dollar summiert hat.

Die Short-Seller-Firma Kerrisdale Capital beschreibt Oklo als eine "Story-Stock", die über Jahre hinweg keine Einnahmen generierte und keine genehmigten Designs von Regulierungsbehörden vorweisen kann, wobei ihre geplanten SMRs nicht über eine überprüfte wirtschaftliche Machbarkeit verfügen.

Oklo hatte zuvor angekündigt, seinen ersten Reaktor im Jahr 2027 in Betrieb zu nehmen, aber tatsächlich hängt die Erreichung dieses Ziels stark von der Geschwindigkeit der Genehmigung durch die US Nuclear Regulatory Commission (NRC) ab. Kerrisdale zitiert die Meinung eines ehemaligen NRC-Kommissars, der glaubt, dass Oklos Zeitplan zu optimistisch sei, da allein der Erhalt einer Lizenz "mindestens vier Jahre dauern könnte".

"Oklo fördert auf typische SPAC-Art übertriebene Wirtschaftlichkeit pro Einheit und unterschätzt gleichzeitig stark den Zeitaufwand und das Kapital, die für die Kommerzialisierung seiner Produkte benötigt werden," erklärte Kerrisdale Capital.

Obwohl SMR als neue Hoffnung für die Kernenergie angesehen wird, wird es aufgrund von Unsicherheiten bei der pünktlichen und budgetgerechten Fertigstellung, hohen Zinsraten und fehlendem Interesse seitens Kunden, die bereit sind, Projekte zu anteilen, vom Markt weiter hinterfragt.

Ende letzten Jahres wurde das SMR-Projekt von NuScale in Idaho aufgrund des Anstiegs der Kosten von 5 auf 9 Milliarden US-Dollar durch Zinserhöhungen und inflationären Druck storniert. Zudem beendete der private SMR-Entwickler X-Energy seine geplante Fusion mit Ares Acquisition Corporation aufgrund "harter Marktbedingungen".

TD Cowen Analyst Marc Bianchi stellt fest, dass die Schwierigkeiten der SMR-Industrie darauf hinauslaufen, dass Kunden sich weigern, mit dem Bau des "First-of-a-Kind Reaktors" zu beginnen, da dies teurer und riskanter als der Bau von Folgeentwicklungen sei.

03 Schwierige Wiederbelebung der amerikanischen Kernkraft

"Die einzige Einschränkung, die die Führungsrolle der USA in der künstlichen Intelligenz fortsetzt, ist der Strom. Nicht das Land, nicht die Chips, sondern der Strom. Daher ist dies das vorrangige Ziel," sagte Clay Sell, CEO des amerikanischen SMR-Entwicklers X-Energy einmal.

In Bezug auf das heutige Wettrüsten in der KI hängt die Entwicklung nicht mehr durch Chips, sondern durch Energie. Aus diesem Grund steht die "Wiederbelebung" der Kernenergie in den USA auf der Tagesordnung, aber viele der Pläne und Ziele für die Kernkraft stoßen auf zahlreiche Herausforderungen.

Basierend auf der kürzlich veröffentlichten Roadmap des Weißen Hauses, wird die USA bis 2050 durch den Bau neuer Reaktoren, die Wiedereröffnung stillgelegter Kernkraftwerke und die Modernisierung bestehender Anlagen zusätzliche 200 GW Kernkraftkapazität bereitstellen. Das kurzfristige Ziel ist, in den nächsten zehn Jahren 35 GW neue Leistung in Betrieb zu nehmen.

Jedoch, obwohl die Pläne weitreichend sind, hat sich die Förderung der Kernenergie durch aufeinanderfolgende US-Regierungen als "viel Lärm um nichts" erwiesen; Unterstützende Politik für Kernenergie wurde oftmals vorgeschlagen, aber selten tatsächlich umgesetzt. Ob neu gebaut oder wiedereröffnet und modernisiert, nichts davon ist einfach zu erreichen.

Für die USA war der Unfall im Kernkraftwerk Three Mile Island trotz des Fehlens von Personenschäden ein Wendepunkt in der Entwicklung der Kernenergie und löste die Illusion der "absoluten Sicherheit" von Kernkraftwerken endgültig auf.

Obwohl die USA technologisch führen, hat ihre Kapazität zur Infrastrukturentwicklung erheblich abgenommen im Vergleich zu ihren Spitzenzeiten.

Laut US Energy Information Administration wurden zwischen 1979 und 1988 nacheinander 67 geplante Kernreaktorbauprojekte eingestellt. Im Juli letzten Jahres wurde der Block 3 des Kraftwerks Vogtle in Georgia offiziell ans Netz angeschlossen – der erste neue US-Atomreaktor seit über 30 Jahren und der erste, der seit 7 Jahren ans Netz gegangen ist.

Die AP weist darauf hin, dass es derzeit keine in den USA im Bau befindlichen Kernkraftwerke gibt, nachdem die Blöcke 3 und 4 des Vogtle-Kraftwerks in Betrieb genommen wurden. Somit ist das Vogtle-Kraftwerk das einzige Projekt für kommerzielle Kernkraft, das in den USA nach dem Jahrtausendwechsel initiiert und kontinuierlich vorangeschritten ist.

Ebenso weil sich die Kapazität der Kraftwerke nicht schnell genug erhöht, richten Technologieunternehmen ihren Fokus auf stillgelegte Kernkraftwerke.

Aber leider sind in den USA Projekte wie das Kernkraftwerk Three Mile Island, die "wiederbelebt" werden können, selten. Das Wiederanfahren von stillgelegten Kraftwerken kann das Problem nicht grundlegend lösen.

Eine weitere Besorgnis um die US-Kernkraftentwicklung ist das Alter der Kernkraftwerke. Daten der US Energy Information Administration zeigen, dass das Durchschnittsalter der gewerblichen Kernreaktoren, die in den USA in Betrieb sind, bis zum 30. April 2024 etwa 42 Jahre beträgt.

Bild: Die meisten US-Kernkraftwerke wurden in den 1970er Jahren gebaut und in Betrieb genommen; Bildquelle: US Energy Information Administration

Der Alterungsprozess erhöht nicht nur das Sicherheitsrisiko erheblich, sondern reduziert auch die Betriebseffizienz und erhöht die Wartungskosten signifikant. Die schrittweise Ablösung dieser veralteten Reaktoren, während gleichzeitig die Entwicklung der nächsten Reaktorgeneration beschleunigt wird, ist eine drängende Herausforderung für die US-Kernkraftindustrie.

Schließlich, zusätzlich zu den langen Entwicklungszyklen, hohen Vorabinvestitionen und Überschreitungsrisiken, erfordert der Bau von Kernkraftwerken auch umfangreiche Genehmigungsprozesse und steht vor anhaltender öffentlicher Skepsis und Besorgnis über nukleare Sicherheit und Abfallmanagement, was es schwierig macht, neue Kernkraftwerke voranzutreiben.

Der Weg zur Kernkraft ist nach wie vor voller Ungewissheiten.

Referenzen:

Musste Microsoft wirklich ein stillgelegtes Kernkraftwerk übernehmen? Outlook Institute

Globale Kernkraftforschung: Siebzig Jahre der Verschiebung, frische Wellen kommen; Dongwu Securities

Kernkraftwerk Ausrüstung: Langer Hang, dicker Schnee, Inkrementelle Veränderung; CICC

AI Energie: AI treibt die US-Kernkraftentwicklung voran, SMRs könnten die neuen Trendsetter werden; China Securities

Kernkraft Sicherheit in den USA auf dem Abwärtstrend; ChinaNet

Ist das Ende von KI die Kernkraft? Halbleiterindustrie Einblicke

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