LONDON (IT BOLTWISE) – Ein Startup aus dem Bereich Energie-KI bringt superkritisches CO₂ als Retrofit-Technologie für Gas-Turbinen in Rechenzentren ins Gespräch. Das System soll zusätzliche Energie aus Abwärme gewinnen, ohne die Emissionen der Turbinen vollständig zu eliminieren. Gleichzeitig zielt der Ansatz darauf, den Prozess weitgehend im Kreislauf zu fahren und den Wasserverbrauch deutlich zu senken. Für den Markt ist vor allem die versprochene Effizienzsteigerung bei gleichzeitig steigender Stromnachfrage relevant.
Rechenzentren stehen unter doppeltem Druck: Sie brauchen immer mehr Strom, und sie sollen dabei zugleich ihre Umweltbilanz verbessern. Genau an dieser Schnittstelle setzt American Supercritical an, das aus dem Stealth-Modus gestartet ist und eine Technologie beschreibt, die an bestehende, gasbefeuerte Turbinen gekoppelt werden kann. Im Kern geht es um flüssiges Kohlenstoffdioxid unter superkritischen Bedingungen. Der Haken ist dabei weniger die Idee selbst, sondern die Frage, wie stark sich damit Effizienzgewinne in der Praxis erreichen lassen – und ob sich die Umrüstung so gestalten lässt, dass Betreiber nicht nur kurzfristig den Engpass Strom, sondern langfristig auch die Betriebskosten und Nachhaltigkeitsziele im Blick haben.
Technisch betrachtet knüpft der Ansatz an eine Schwäche des sogenannten Simple-Cycle-Betriebs an. Viele große Gas-Kraftwerke arbeiten in den USA zwar mit einem Combined-Cycle-Verfahren: Turbinen erzeugen Strom, die heiße Abgaswärme treibt anschließend einen weiteren Prozess an, der über Dampf zusätzliche Energie freisetzt. Für Rechenzentren werden hingegen häufig simple-cycle Turbinen genutzt, weil sie in bestimmten Betriebsprofilen schneller hoch- und runterregeln oder auch aus regulatorischen und logistischen Gründen bevorzugt werden. Allerdings liegt der Wirkungsgrad dieser Turbinen typischerweise nur bei rund 35 %, während Combined-Cycle-Anlagen auf etwa 60 bis 65 % kommen. Der Unterschied entsteht im Wesentlichen dadurch, dass im Simple-Cycle-Betrieb ein großer Anteil der Energie als Abgas und damit als nicht weiter genutzte Abwärme verloren geht.
Genau diese Abwärme will American Supercritical zusätzlich verwerten – allerdings nicht mit dem klassischen Weg über Dampferzeugung. Stattdessen soll superkritisches CO₂ als Arbeitsmedium dienen: Es entsteht, wenn CO₂ unter Druck erhitzt und auf eine bestimmte Temperatur gebracht wird. In diesem Zustand besitzt es die Dichte einer Flüssigkeit, verhält sich aber weiterhin wie ein Gas. Damit lässt sich Energie laut Anbieter in kleinen Baugruppen effizienter transportieren als in vielen herkömmlichen Wärmeketten. Das Konzept: Das System wird an kleinere Gas-Turbinen angebaut, nutzt deren heiße Abgase und überträgt die Wärme direkt auf das unter Druck stehende CO₂. Wo andernfalls Wasser erhitzt würde, um Dampf zu erzeugen, treibt der Wärmeeintrag den Prozess im CO₂ an und soll damit zusätzliche Stromausbeute liefern – ohne „zusätzliche Emissionen“ im Sinne der Technologie, wobei die gasbefeuerten Turbinen selbstverständlich weiterhin CO₂ aus der Verbrennung freisetzen.
Für Betreiber ist der Umweltaspekt deshalb eher zweistufig: Das Retrofit verändert das Verhältnis von eingesetzter Energie zu erzeugtem Strom, wodurch bei gleicher Strommenge weniger Abgas anfällt. In der Quelle wird zudem betont, dass superkritisches CO₂ den Wasserverbrauch im Stromprozess deutlich reduzieren oder sogar stark minimieren kann. Das ist für Rechenzentren besonders relevant, weil Wasser als Kühlressource zunehmend unter Beobachtung steht und lokal unterschiedliche Auflagen gelten können. Darüber hinaus setzt der Ansatz auf einen geschlossenen CO₂-Kreislauf, der nicht laufend aufgefüllt werden muss. In der praktischen Umsetzung erinnert das Verfahren an Kühlsysteme, die CO₂ zirkulieren, um Wärme von einem Ort zum anderen zu transportieren – nur eben hier mit dem Ziel, aus Abwärme zusätzliche elektrische Energie zu gewinnen.
Die Größe des Einstiegssystems wird mit einer anfänglichen Einheit von 10 Megawatt beziffert. Damit positioniert sich die Technologie bewusst eher als Ergänzung statt als Kompletttausch: Betreiber sollen bestehende Turbinen behalten und mit modularen Einheiten nachrüsten. Die Rechenbasis des Startups lautet, dass dadurch die Effizienz der Turbinen um bis zu 50 % steigen kann, ohne zusätzliche Emissionen oder zusätzlichen Wasserverbrauch im Betrieb. Gleichwohl bleibt die Klimaauswirkung nicht „null“, denn der Primärtreiber ist weiterhin Erdgas. Auch der Ausbau der Rechenzentrumsleistung wird in der Quelle als zusätzlicher Belastungsfaktor beschrieben: Selbst wenn einzelne Anlagen effizienter werden, kann die absolute Menge an Emissionen steigen, sobald der Gesamtstrombedarf stark wächst. Genau hier wird der unternehmerische Zielkonflikt sichtbar: Man kann Emissionen pro erzeugter Kilowattstunde reduzieren, aber nicht den Bedarf an Dekarbonisierung eliminieren.
Historisch ist das Thema nicht bei Null gestartet. In den USA wurde superkritisches CO₂ als Arbeitsmedium für die Energieerzeugung laut Quelle bereits seit mehr als 50 Jahren untersucht, unter anderem an nationalen Laboren. Der Unterschied heute: Aus der Theorie wurden in den vergangenen zwei Jahrzehnten zunehmend praktische Anwendungen, befeuert durch technologische Verbesserungen rund um die Hochdruck- und Wärmetauschprozesse. Besonders wichtig ist dabei die Entwicklung kompakter und erschwinglicher Heat Exchangers, also Wärmeübertrager, die sowohl erhitzen als auch kühlen können. In der Praxis entscheidet die Auslegung solcher Komponenten über Wirkungsgrad, Zuverlässigkeit und Wartungsintervalle – und damit darüber, ob sich ein Retrofit wirtschaftlich rechnet. Als Engpässe werden zudem die „Associated Components“ und damit die gesamte Lieferkette genannt, ergänzt um Kosten als wiederkehrendes Problem, sobald Prototypen in Richtung Serienfertigung und Feldbetrieb gehen.
Marktseitig kommt ein weiterer Treiber hinzu: Der angekündigte Investitionsrahmen für Rechenzentren bis 2030 wird in der Quelle mit 7 Billionen US-Dollar beziffert. Unabhängig von der konkreten Aufteilung regionaler Budgets zeigt diese Größenordnung vor allem eines: Strom ist nicht nur ein Betriebsmittel, sondern eine strategische Ressource. Shuham beschreibt die Situation so, dass Betreiber zwar bereit seien, für Leistung zu zahlen, aber durch Engpässe am Netz und bei der verfügbaren Kapazität gebremst werden. Für das Startup ist das attraktiv, weil das Versprechen lautet, bestehende Systeme nachrüsten zu können, um zusätzliche Rechenzentren realisieren oder zumindest einige Gas-Turbinen einsparen zu können. Gleichzeitig wird in der Quelle auch das bekannte „Innovator’s Dilemma“ angedeutet: Große Anbieter sind mit dem Status quo häufig zufrieden, während Turbinenhersteller ungern in Technologien investieren, die potenziell neue Wettbewerber fördern. American Supercritical will genau hier den Hebel ansetzen, indem es bestehende Hardware-Klassen nutzt und die Innovation als Zusatzmodul in den Betrieb integriert.
Dass das Thema weltweit ernsthaft verfolgt wird, unterstreicht die Erwähnung einer Geothermieanlage in China, die als erste ihrer Art mit superkritischem CO₂ betrieben wird. In der Diskussion der Protagonisten wird außerdem der Gedanke sichtbar, das System nicht nur auf Gas festzunageln: Carlson verweist auf frühere Arbeiten in Kontexten wie Kernenergie, Geothermie und Solar, und beide nennen die Möglichkeit, die Einheiten perspektivisch auch mit kleinen modularen Reaktoren zu koppeln. Ob und wann solche Konversionen praktisch durchschlagen, bleibt offen; technisch wäre dafür entscheidend, wie gut sich Hochtemperaturwärmequellen mit den bestehenden Wärmetauscher- und Kreislaufanforderungen matchen. Für Rechenzentren zählt kurzfristig jedoch vor allem eins: Die Technologie muss im Feld beweisen, dass sich Effizienzgewinne stabil und wartbar erreichen lassen, während Wasser- und CO₂-Kreislaufprozesse zuverlässig funktionieren.
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