Google zet CO2-batterijen in om energieprobleem AI-datacenters te doorbreken

Google zet een grote stap om de groei van kunstmatige intelligentie (AI) mogelijk te maken zonder extra CO2-uitstoot. Het technologiebedrijf heeft een wereldwijde commerciële samenwerking gesloten met Energy Dome voor de inzet van zogenoemde grid-scale CO2-batterijen. Deze technologie moet Googles datacenters 24 uur per dag voorzien van stabiele, koolstofvrije elektriciteit. Daarmee pakt Google een fundamenteel probleem aan dat steeds urgenter wordt door de snelle opschaling van AI-modellen.

De energievraag van AI-systemen groeit explosief. Datacenters draaien continu en vragen een constante stroomvoorziening. Zonne- en windenergie leveren die stabiliteit niet vanzelf, omdat productie en vraag vaak niet samenvallen. Tot nu toe vormen chemische batterijen, zoals lithium-ion, een harde grens. Die kunnen meestal maar vier uur stroom leveren. Google wil die zogeheten energy wall nu doorbreken met thermodynamische opslag op basis van CO2.

De technologie van Energy Dome valt onder long-duration energy storage (LDES). Dit zijn opslagsystemen die elektriciteit niet voor minuten of uren, maar voor een groot deel van de dag kunnen vasthouden. De CO2-batterij kan acht tot 24 uur onafgebroken stroom leveren. Dat maakt het systeem geschikt voor grootschalige netten en energie-intensieve datacenters. Dat is te lezen in hun aankondiging.

Het hart van de installatie is een enorme witte koepel, ook wel een gashouder genoemd. Bij een overschot aan duurzame stroom, bijvoorbeeld midden op de dag bij veel zon, gebruikt het systeem elektriciteit om koolstofdioxide samen te persen tot vloeibare CO2. De warmte die daarbij vrijkomt, wordt opgeslagen. Wanneer de vraag naar stroom toeneemt, verdampt de vloeibare CO2 weer tot gas. Die expansie drijft een turbine aan die elektriciteit opwekt.

Volgens Energy Dome behaalt het systeem een round-trip efficiency van meer dan 75 procent. Dat betekent dat driekwart van de opgeslagen energie weer beschikbaar komt. Opvallend is dat het systeem geen prestatieverlies kent over de levensduur. De verwachte levensduur bedraagt ongeveer dertig jaar.

Google heeft zich gecommitteerd aan het doel om zijn activiteiten volledig te laten draaien op 24/7 koolstofvrije energie. Dat is lastiger dan het klinkt. Het betekent niet dat Google op jaarbasis evenveel groene stroom inkoopt als het verbruikt, maar dat elk datacenter op elk moment van de dag schone elektriciteit gebruikt.

Lithium-ion batterijen blijken daarvoor te duur en te beperkt in opslagduur. CO2-batterijen bieden een aantrekkelijk alternatief. Energy Dome stelt dat de kosten ongeveer vijftig procent lager liggen dan bij lithium-ion systemen voor grootschalige toepassingen. Daarnaast gebruikt de technologie geen lithium, kobalt of zeldzame aardmetalen. De installatie bestaat vooral uit staal, water en CO2. Dat verlaagt niet alleen de kosten, maar ook geopolitieke en milieutechnische risico’s.

Voor Google speelt nog een ander aspect. De volgende generatie AI-modellen vraagt om steeds grotere en continu draaiende rekenclusters. Zonder betrouwbare energieopslag vormt de beschikbaarheid van elektriciteit een rem op verdere schaalvergroting. Mechanische en thermodynamische opslag maakt het mogelijk om datacenters te bouwen waar de locatie niet meer volledig afhankelijk is van het net of fossiele back-up.

De deal tussen Google en Energy Dome past in een bredere trend. Overheden en bedrijven zoeken naar alternatieven voor chemische batterijen op netniveau. Kernenergie krijgt veel aandacht, vooral in de Verenigde Staten, maar nieuwe kerncentrales vergen vaak tien tot twintig jaar. CO2-batterijen kunnen veel sneller worden uitgerold.

Experts zien thermodynamische opslag daarom steeds vaker als ontbrekende schakel in een energiesysteem dat volledig draait op hernieuwbare bronnen. Door energie langdurig en betaalbaar op te slaan, verdwijnt een van de grootste knelpunten voor grootschalige AI en toekomstige systemen richting artificial general intelligence (AGI).

Google laat met deze stap zien dat de energietransitie en de AI-revolutie steeds nauwer met elkaar verweven raken. Wie de rekenkracht van de toekomst wil bouwen, moet eerst de energie van de toekomst veiligstellen.