KI-Rechenzentren verbrauchen möglicherweise mehr Strom als ganze Städte

Der Energiebedarf von künstlicher Intelligenz und Cloud-Computing explodiert förmlich. Rechenzentren, die einst lediglich energiehungrig waren, wachsen mittlerweile so gewaltig, dass sie schon bald ganze Städte – oder sogar US-Bundesstaaten – im Stromverbrauch übertreffen könnten. Die Betreiber dieser Anlagen wetteifern darum, Strom und Land zu sichern, um mit der explosionsartigen Nachfrage Schritt halten zu können, die maßgeblich durch die Fortschritte im Bereich der KI bedingt ist.

In den letzten zehn Jahren ist der Strombedarf von Rechenzentren sprunghaft angestiegen, was ihre Bedeutung für die Weltwirtschaft widerspiegelt. Diese Einrichtungen beherbergen Server, die Anwendungen für alles von Geschäftsprozessen bis hin zu alltäglichen Apps bereitstellen.

Mit dem Aufstieg der KI ist die Suche nach ausreichend Land und Energie, um diese Anforderungen zu erfüllen, zu einer großen Herausforderung geworden. Projektentwickler sprechen mittlerweile von Gigawatt-großen Campusgeländen, die jeweils eine Milliarde Watt verbrauchen. Zum Vergleich: Das entspricht etwa dem Doppelten des Stromverbrauchs aller Haushalte in Pittsburgh im letzten Jahr.

Das Energierennen: Größere Rechenzentren, größere Probleme

Ali Fenn,dent von Lancium, einem texanischen Unternehmen, das sich auf die Bereitstellung von Land und Strom für Rechenzentren spezialisiert hat, beschreibt es als einen „Wettlauf des Jahrhunderts um die globale Vorherrschaft“ im Bereich der künstlichen Intelligenz. Sie sagte: „Es geht ganz offen um nationale und wirtschaftliche Sicherheit.“

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

Doch diese rasante Expansion stößt an Grenzen. Erneuerbare Energiequellen wie Wind und Sonne sind aufgrund von Wetterschwankungen unzuverlässig. Projektentwickler sind sich einig, dass Erdgas die Lücke schließen muss, auch wenn dies die Fortschritte bei der Reduzierung von CO₂-Emissionen verlangsamt.

Nat Sahlstrom, Energiechef von Trac, einem in Denver ansässigen Unternehmen, das Grundstücke für Rechenzentren erwirbt, sagt, dass die Anlagen „an die Grenzen der bestehenden Versorgungsinfrastruktur stoßen“. Die Stromnetze seien schlichtweg nicht für den Umfang ausgelegt, den diese Rechenzentren heute benötigen.

Die Verfügbarkeit geeigneter Flächen ist ein weiteres Problem. Industriegebiete, die Platz für große Anlagen bieten, werden immer knapper, erklärt Sahlstrom. Projektentwickler sind gezwungen, neue Märkte außerhalb etablierter Zentren wie Virginia, dem weltweit führenden Standort für Rechenzentren, zu erschließen. Virginias Stromnetz steht vor Zuverlässigkeitsproblemen: Die Stromnachfrage steigt rasant, während das Angebot durch die Stilllegung von Kohle- und älteren Gaskraftwerken sinkt.

Trachat in den USA über 23.000 Acres Land für Rechenzentrumsprojekte erworben. Dazu gehören Grundstücke im Maricopa County, Arizona, nahe Phoenix, und im Storey County, Nevada, nahe Reno. Kürzlich kaufte Trac2.100 Acres in Buckeye, Arizona, um dort einen der größten Rechenzentrumscampus der USA zu errichten. Das Unternehmen arbeitet daran, eine Stromversorgung von bis zu 1,8 Gigawatt für den Standort zu sichern – genug für 40 separate Rechenzentren.

Ein Rechenzentrumscampus mit einem jährlichen Stromverbrauch von einem Gigawatt entspricht dem Energieverbrauch von 700.000 Haushalten oder einer Stadt mit 1,8 Millionen Einwohnern. Laut einer Analyse von CNBC würde eine solche Anlage im Jahr mehr Strom verbrauchen als Alaska, Rhode Island oder Vermont zusammen.

Was das für Gemeinschaften bedeutet

Die von großen Technologieunternehmen betriebenen Rechenzentren verbrauchen im Durchschnitt 40 Megawatt Strom. Doch größere Anlagen sind bereits im Bau. Laut der Boston Consulting Group befinden sich Campus mit einer Leistung von 250 Megawatt oder mehr schon in der Entwicklung.

Bis in die 2030er-Jahre werden Rechenzentrumskomplexe mit einem Verbrauch von 500 Megawatt – oder einem halben Gigawatt – üblich sein. Diese Anlagen würden so viel Strom verbrauchen wie 350.000 Haushalte.

Texas hat sich aufgrund seiner weniger restriktiven Regulierungen und reichhaltigen Energieressourcen zu einem Hotspot für Rechenzentren entwickelt. Entwickler können dort Stromversorgungslösungen individuell an die jeweiligen Standorte anpassen. Sahlstrom bezeichnet Texas als „das weltweit beste Experimentierfeld für die Entwicklung eigener Stromversorgungslösungen“

Lancium, ein Unternehmen mit Sitz in Houston, verlagerte Ende 2022 seinen Fokus vom Kryptowährungs-Mining auf KI-Infrastruktur. Das Unternehmen betreibt nun fünf Rechenzentrumsstandorte in unterschiedlichen Entwicklungsstadien. Einer davon in Abilene, Texas, wird Anfang 2025 mit einer Leistung von 250 Megawatt eröffnet und bis 2026 auf 1,2 Gigawatt erweitert.

Mit steigendem Energiebedarf müssen Projektentwickler potenzielle Probleme für die umliegenden Gemeinden berücksichtigen. Dazu gehört, sicherzustellen, dass die Stromkosten nicht steigen und die Netzstabilität erhalten bleibt. „Niemand wird weiterhin neue Anlagen genehmigen“, sagte Fenn, „wenn diese die lokale Stromversorgung beeinträchtigen.“ Um diese Probleme zu vermeiden, kombinieren Projektentwickler Rechenzentren mit neuen Kraftwerken.

Erneuerbare Energien, Kernenergie und die Zukunft der Energie

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

Für Rechenzentren wie die von Equinix, die kritische Anwendungen hosten, sind Ausfälle keine Option. Jon Lin, General Manager für Rechenzentrumsdienste bei Equinix, erklärte, dass die Einrichtungen des Unternehmens in über 99 % der Fälle online bleiben.

Um Bedenken hinsichtlich der Versorgungssicherheit auszuräumen, prüfen große Unternehmen die Möglichkeiten der Kernenergie. Microsoft unterstützt die Wiederinbetriebnahme des Kernkraftwerks Three Mile Island in Pennsylvania. Amazon und Google investieren in kleine Kernreaktoren.

Die Kernenergie birgt jedoch auch eigene Herausforderungen. Der Bau neuer Reaktoren in Georgia verzögerte sich um Jahre und sprengte die veranschlagten Kosten um Milliarden. Erdgas bleibt daher vorerst die wichtigste Energiequelle für Rechenzentren.

Laut Fenn von Lancium könnten Investitionen in die Gaserzeugung auch Technologien zur CO₂-Abscheidung und Batteriespeicherung umfassen, um die Umweltbelastung auszugleichen. Langfristig könnten der Ausbau erneuerbarer Energien, die Senkung der Batteriekosten und der Einsatz von KI zur Effizienzsteigerung die Abhängigkeit von Gas verringern.

Doch derzeit erschwert das rasante Wachstum von Rechenzentren die Bemühungen, die Emissionsziele zu erreichen. „Wir dürfen nicht zulassen, dass dies negative Auswirkungen auf unsere Umweltziele hat“, warnt.

Entwickler argumentieren, dass diese Anlagen für die Wirtschaft notwendig seien, obwohl sie die Energiemärkte durcheinanderbringen und die Stromnetze belasten. Da Rechenzentren künftig voraussichtlich bis zu fünf Gigawatt Leistung erreichen werden, entwickeln sie sich rasant zu einigen der größten Energieverbraucher. Ob durch Innovationen oder fossile Brennstoffe – der Wettlauf um die Energieversorgung für KI verändert die weltweite Energielandschaft weiterhin grundlegend.