KI-Rechenzentren könnten mehr Strom verbrauchen als ganze Städte

Der Energiebedarf der künstlichen Intelligenz und des Cloud-Computing entgleitet der Kontrolle. Rechenzentren, die einst nur stromhungrig waren, wachsen nun so massiv, dass sie bald ganze Städte – oder sogar US-Bundesstaaten – im Stromverbrauch übertreffen könnten. Entwickler dieser Einrichtungen eifern darum, Strom und Land zu sichern, um mit der Explosion der Nachfrage Schritt zu halten, die größtenteils durch KI-Fortschritte angetrieben wird.

Im letzten Jahrzehnt sind die Strombedürfnisse von Rechenzentren in die Höhe geschossen, was ihre Bedeutung in der globalen Wirtschaft widerspiegelt. Diese Einrichtungen beherbergen Server, die Anwendungen für alles von Geschäftsvorgängen bis hin zu alltäglichen Apps antreiben.

Mit dem Aufstieg der KI ist es zu einer großen Herausforderung geworden, Land und Strom zu finden, um diese Anforderungen zu erfüllen. Entwickler sprechen jetzt von Gigawatt-Kampussen, die jeweils eine Milliarde Watt Strom verbrauchen. Zum Vergleich: Das ist etwa doppelt so viel Strom, wie alle Häuser in Pittsburgh im vergangenen Jahr verbraucht haben.

Der Energie-Wettlauf: Größere Rechenzentren, größere Probleme

Ali Fenn, Präsidentin von Lancium, einem in Texas ansässigen Unternehmen, das Land und Strom für Rechenzentren sichert, beschreibt dies als „Wettlauf des Jahrhunderts um die globale Dominanz“ in der künstlichen Intelligenz. Sie sagte: „Es geht im Grunde um nationale Sicherheit und wirtschaftliche Sicherheit.“

Dieser Wettlauf treibt Technologieunternehmen dazu, Milliarden in den Bau größerer Einrichtungen zu investieren. Sie sehen keine bessere Verwendung für ihr Kapital, als den KI-Boom zu befeuern.

Doch diese rasante Expansion testet die Grenzen. Erneuerbare Energiequellen wie Wind und Solar sind aufgrund von Wetterschwankungen unzuverlässig. Entwickler sind sich einig, dass Erdgas die Lücke füllen muss, auch wenn dies die Fortschritte bei der Reduzierung der CO2-Emissionen verlangsamt.

Nat Sahlstrom, Chief Energy Officer bei Tract, einem in Denver ansässigen Unternehmen, das Grundstücke für Rechenzentren erwirbt, sagt, dass die Einrichtungen „an der bestehenden Versorgungsinfrastruktur an ihre Grenzen stoßen“. Die Stromnetze wurden einfach nicht für den Umfang gebaut, den diese Rechenzentren heute erfordern.

Die Verfügbarkeit von geeignetem Land ist ein weiteres Problem. Grundstücke in Industriegebieten, die massive Einrichtungen beherbergen können, werden knapper, erklärt Sahlstrom. Entwickler sind gezwungen, neue Märkte außerhalb etablierter Zentren wie Virginia zu erkunden, dem weltweit führenden Standort für Rechenzentrum-Betreiber. Virginias Stromnetz steht vor Zuverlässigkeitsproblemen, da die Stromnachfrage steigt und das Angebot schwindet, während Kohle- und ältere Gaskraftwerke abgeschaltet werden.

Tract hat in den gesamten USA über 23.000 Acres für Rechenzentrumsentwicklungen erworben. Dazu gehören Grundstücke im Maricopa County, Arizona, in der Nähe von Phoenix, und im Storey County, Nevada, in der Nähe von Reno. Kürzlich kaufte Tract 2.100 Acres in Buckeye, Arizona, um eines der größten Rechenzentrums-Campus der USA zu bauen. Sie arbeiten daran, bis zu 1,8 Gigawatt Strom für den Standort zu sichern, genug, um 40 separate Rechenzentren zu unterstützen.

Ein Rechenzentrums-Campus, der jährlich ein Gigawatt Strom verbraucht, entspricht dem Energieverbrauch von 700.000 Haushalten oder einer Stadt mit 1,8 Millionen Einwohnern. Die Analyse von CNBC zeigt, dass eine solche Anlage im Jahr mehr Strom verbrauchen würde als Alaska, Rhode Island oder Vermont.

Was es für die Gemeinden bedeutet

Das durchschnittliche Rechenzentrum, das von großen Technologieunternehmen betrieben wird, verbraucht derzeit 40 Megawatt Strom. Doch größere Einrichtungen sind in Vorbereitung. Laut Boston Consulting Group sind bereits Campus mit 250 Megawatt oder mehr in Entwicklung.

In den 2030er Jahren werden Rechenzentrums-Campus mit einem Verbrauch von 500 Megawatt – oder einem halben Gigawatt – üblich sein. Diese Einrichtungen würden so viel Strom verbrauchen wie 350.000 Haushalte.

Texas ist aufgrund seiner weniger strengen Vorschriften und der reichlichen Energiequellen zu einem Hotspot für Rechenzentren geworden. Entwickler vor Ort können Stromlösungen auf spezifische Standorte zuschneiden. Sahlstrom nennt Texas „das beste Experimentierlabor der Welt, um Ihre eigene Stromlösung einzusetzen.“

Lancium, ein Unternehmen mit Sitz in Houston, hat Ende 2022 seinen Fokus von Kryptowährungs-Mining auf KI-Infrastruktur verlagert. Sie betreiben derzeit fünf Rechenzentrums-Campus in verschiedenen Entwicklungsstadien. Einer in Abilene, Texas, wird Anfang 2025 mit 250 Megawatt Strom eröffnet und wird bis 2026 auf 1,2 Gigawatt ausgebaut.

Da der Energiebedarf wächst, müssen Entwickler potenzielle Probleme für benachbarte Gemeinden angehen. Dazu gehört die Sicherstellung, dass die Stromkosten nicht steigen und die Netzstabilität erhalten bleibt. „Niemand wird weiterhin“ neue Einrichtungen genehmigen, „wenn sie die lokale Stromversorgung stören“, sagte Fenn. Entwickler koppeln Rechenzentren mit neuer Stromerzeugung, um diese Probleme zu verhindern.

Erneuerbare Energien, Kernkraft und die Zukunft der Energie

Obwohl Entwickler erneuerbare Energien bevorzugen, ist klar, dass Solar- und Windenergie allein die Nachfrage nicht decken können. Die Wetterabhängigkeit macht diese Quellen für kritische Operationen, wie Finanzbörsen, die auf Rechenzentren angewiesen sind, unzuverlässig.

Ausfälle sind für Einrichtungen wie die von Equinix betriebenen keine Option, die kritische Workloads hosten. Jon Lin, General Manager für die Rechenzentrumsdienste von Equinix, sagte, dass seine Einrichtungen mehr als 99 % der Zeit online bleiben.

Um die Zuverlässigkeitsbedenken auszuräumen, erkunden große Unternehmen Kernkraft. Microsoft unterstützt die Wiederaufnahme des Kernkraftwerks Three Mile Island in Pennsylvania. Amazon und Google investieren in kleine Kernreaktoren.

Kernkraft bringt jedoch ihre eigenen Herausforderungen mit sich. Neue Reaktoren in Georgia waren jahrelang verspätet und lagen Milliarden über dem Budget. Derzeit bleibt Erdgas die dominierende Stromquelle für Rechenzentren.

Fenn von Lancium sagt, dass Investitionen in die Gasgenerierung möglicherweise Kohlenstoffabscheidung und Batteriespeichertechnologie umfassen, um die Umweltauswirkungen auszugleichen. Mit der Zeit könnten der Ausbau erneuerbarer Energien, die Senkung der Batteriekosten und die Nutzung von KI für Effizienz die Abhängigkeit von Gas verringern.

Aber derzeit erschwert das rasante Wachstum der Rechenzentren die Bemühungen, Emissionsziele zu erreichen. „Wir dürfen nicht zulassen, dass dies negative Auswirkungen auf die Umweltziele hat“, sagte Fenn warnt.

Entwickler argumentieren, dass diese Einrichtungen für die Wirtschaft notwendig sind, auch wenn sie die Energiemärkte stören und die Stromnetze belasten. Da erwartet wird, dass Campus in der Zukunft bis zu fünf Gigawatt erreichen, werden Rechenzentren schnell zu einigen der bedeutendsten Akteure im Energieverbrauch. Ob durch Innovation oder fossile Brennstoffe, der Wettlauf zur Stromversorgung von KI gestaltet die globale Energielandschaft weiterhin um.