Techno-ökonomische Optimierung eines integrierten erneuerbaren Wasserstoff-Datenzentrum-Hubs für die Industriezone Yanbu in Saudi-Arabien

Der weltweite Strombedarf von Rechenzentren wird bis 2030 voraussichtlich auf 945 TWh verdoppelt, doch es existiert kein Optimierungsrahmen, der gleichzeitig die Dimensionierung von erneuerbarer Erzeugung, Batteriespeicher, Wasserstoff-Exportinfrastruktur und flexiblen Rechenlasten innerhalb eines einzigen Industriehubs vornimmt. Dieser Beitrag entwickelt einen zweistufigen techno-ökonomischen Workflow für einen integrierten erneuerbaren Wasserstoff-Datenzentrum-Hub in der Industriezone Yanbu, Saudi-Arabien. HOMER Pro liefert Basiskapazitätsdimensionierung und Dispatch über vier Szenarien; ein auf Pyomo basierendes gemischt-ganzzahliges lineares Programm, kalibriert auf innerhalb von 2 % der Basislinie, erweitert dann das System um ein 60 MW Datenzentrum (30 MW kritisch, 30 MW flexibel), eine Multi-Senken-Wasserstoffzuweisung (Inland, Ammoniak, Methanol) und Niedertemperatur-Abwärmenutzung. Batteriespeicherung erweist sich als dominanter Kosten-Kohlenstoff-Hebel: deren Wegfall erhöht die Stromgestehungskosten (LCOE) von 0,052 auf 0,181 USD/kWh (+250 %) und steigert die CO2-Emissionen von 1,83 auf 2763 kt/Jahr, ein Faktor von 1510. Der integrierte Hub reduziert die annualisierten Kosten um 8,2 % (36,9 Mio. USD/Jahr) und die Emissionen um 28 % gegenüber einer getrennten Aufbauvariante, getrieben durch gemeinsame PV-Batterie-Infrastruktur und Wasserstoffexporterlöse von 58,5 Mio. USD/Jahr. Die Exportnachfrage erhöht den Kapazitätsfaktor des Elektrolyseurs von 8,65 % auf 24,3 %, was die standardisierten Kosten für Wasserstoff von 10,5 auf 6,8 USD/kg senkt. Die Abwärmenutzung reduziert die standardisierten Wärmekosten um 17 %, und die Ko-Standortierung senkt die standardisierten Compute-Kosten um 23 % (von 0,055 auf 0,042 USD/GPU/Stunde). Diese Ergebnisse liefern quantitative Gestaltungsprinzipien für Industrieplaner, die eine Ko-Standortierung von Rechenzentren in sonnenreichen Regionen mit Wasserstoffexportambitionen erwägen.