Der Energiebedarf von künstlicher Intelligenz und Cloud Computing gerät außer Kontrolle. Rechenzentren, die einst lediglich stromhungrig waren, nehmen heute so stark zu, dass sie beim Stromverbrauch bald ganze Städte – oder sogar US-Bundesstaaten – übertreffen könnten. Die Entwickler dieser Anlagen kämpfen darum, Strom und Land zu sichern, um mit der explosionsartigen Nachfragesteigerung Schritt zu halten, die vor allem auf Fortschritte bei der KI zurückzuführen ist.
Im letzten Jahrzehnt ist der Strombedarf von Rechenzentren sprunghaft angestiegen, was ihre Bedeutung für die Weltwirtschaft widerspiegelt. Diese Einrichtungen beherbergen Server, die Anwendungen für alles vom Geschäftsbetrieb bis hin zu alltäglichen Apps betreiben.
Mit dem Aufstieg der KI ist es zu einer großen Herausforderung geworden, Land und Strom zu finden, um diesen Anforderungen gerecht zu werden. Entwickler sprechen mittlerweile von Campusanlagen im Gigawatt-Maßstab, die jeweils eine Milliarde Watt Strom verbrauchen. Zum Vergleich: Das ist etwa doppelt so viel Strom wie alle Haushalte in Pittsburgh im letzten Jahr.
Der Energiewettlauf: Größere Rechenzentren, größere Probleme
Ali Fenn, dent von Lancium, einem in Texas ansässigen Unternehmen, das Land und Strom für Rechenzentren sichert, beschreibt es als einen „Wettlauf seines Lebens um die globale Vorherrschaft“ in der künstlichen Intelligenz. Sie sagte: „Es geht ehrlich gesagt um nationale Sicherheit und wirtschaftliche Sicherheit.“
Dieser Wettlauf treibt Technologieunternehmen dazu, Milliarden in den Bau größerer Anlagen zu investieren. Sie sehen keinen besseren Nutzen für ihr Kapital, als den KI-Boom anzukurbeln.
Doch diese rasante Expansion stellt Grenzen auf die Probe. Erneuerbare Energiequellen wie Wind und Sonne sind aufgrund von Wetterschwankungen unzuverlässig. Die Entwickler sind sich einig, dass Erdgas die Lücke schließen muss, auch wenn es den Fortschritt bei der Reduzierung der CO2-Emissionen verlangsamt.
Nat Sahlstrom, Chief Energy Officer bei Trac t, einem in Denver ansässigen Unternehmen, das Grundstücke für Rechenzentren erwirbt, sagt, dass die Einrichtungen „die bestehende Versorgungsinfrastruktur ausschöpfen“. Stromnetze sind einfach nicht dafür ausgelegt, den Umfang zu bewältigen, den diese Rechenzentren heute benötigen.
Ein weiteres Problem ist die Verfügbarkeit geeigneter Grundstücke. Industrieflächen, auf denen riesige Anlagen untergebracht werden können, schrumpfen, erklärt Sahlstrom. Entwickler sind gezwungen, neue Märkte außerhalb etablierter Zentren wie Virginia, dem weltweit führenden Anbieter von Rechenzentrumsbetrieben, zu erkunden. Das Stromnetz von Virginia ist mit Zuverlässigkeitsproblemen konfrontiert, da die Stromnachfrage steigt und das Angebot aufgrund der Schließung von Kohle- und älteren Erdgaskraftwerken zurückgeht.
Trac t hat über 23.000 Acres für die Entwicklung von Rechenzentren in den gesamten USA erworben. Dazu gehören Grundstücke in Maricopa County, Arizona, in der Nähe von Phoenix, und Storey County, Nevada, in der Nähe von Reno. Kürzlich hat Trac t 2.100 Acres in Buckeye, Arizona, gekauft, um einen der größten Rechenzentrumscampusse in den USA zu errichten. Sie arbeiten daran, bis zu 1,8 Gigawatt Strom für den Standort zu sichern, genug, um 40 separate Rechenzentren zu unterstützen.
Ein Rechenzentrumscampus, 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 in einem Jahr mehr Strom verbrauchen würde als Alaska, Rhode Island oder Vermont.
Was es für Gemeinden bedeutet
Das durchschnittliche Rechenzentrum großer Technologieunternehmen verbraucht derzeit 40 Megawatt Strom. Aber größere Anlagen sind in Vorbereitung. Nach Angaben der Boston Consulting Group befinden sich bereits Campusse mit 250 Megawatt oder mehr in der Entwicklung.
In den 2030er Jahren werden Rechenzentrumsgelände mit einem Stromverbrauch 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 Vorschriften und reichlich vorhandenen Energieressourcen zu einem Hotspot für Rechenzentren entwickelt. Dort können Entwickler Energielösungen an bestimmte Standorte anpassen. Sahlstrom bezeichnet Texas als „das beste Experimentierlabor der Welt, um Ihre eigene Energielösung bereitzustellen“.
Lancium, ein in Houston ansässiges Unternehmen, hat seinen Schwerpunkt Ende 2022 vom Kryptowährungs-Mining auf die KI-Infrastruktur verlagert. Das Unternehmen betreibt nun fünf Rechenzentrumscampusse in unterschiedlichen Entwicklungsstadien. Eines in Abilene, Texas, wird Anfang 2025 mit einer Leistung von 250 Megawatt eröffnet und bis 2026 auf 1,2 Gigawatt erweitert.
Da der Energiebedarf steigt, müssen Entwickler potenzielle Probleme für benachbarte Gemeinden angehen. Dazu gehört, sicherzustellen, dass die Stromkosten nicht steigen und die Netzzuverlässigkeit erhalten bleibt. „Niemand wird weiterhin neue Anlagen genehmigen, wenn sie die örtliche Stromversorgung unterbrechen“, sagte Fenn. Um diese Probleme zu verhindern, kombinieren Entwickler Rechenzentren mit neuer Stromerzeugung.
Erneuerbare Energien, Kernenergie und die Zukunft der Energie
Obwohl Entwickler erneuerbare Energien bevorzugen, ist es klar, dass Solar- und Windkraft allein die Nachfrage nicht decken können. Aufgrund der Wetterabhängigkeit sind diese Quellen für kritische Vorgänge wie Finanzbörsen, die auf Rechenzentren angewiesen sind, unzuverlässig.
Für Einrichtungen wie die von Equinix, die kritische Arbeitslasten hosten, sind Ausfälle keine Option. Jon Lin, General Manager für die Rechenzentrumsdienste von Equinix, sagte, dass die Einrichtungen mehr als 99 % der Zeit online bleiben.
Um Bedenken hinsichtlich der Zuverlässigkeit auszuräumen, erforschen große Unternehmen die Kernenergie. Microsoft unterstützt die Wiederinbetriebnahme des Kernkraftwerks Three Mile Island in Pennsylvania. Amazon und Google investieren in kleine Kernreaktoren.
Die Kernenergie bringt jedoch ihre eigenen Herausforderungen mit sich. Neue Reaktoren in Georgia kamen Jahre zu spät und Milliarden über dem Budget. Derzeit bleibt Erdgas die dominierende Energiequelle für Rechenzentren.
Laut Fenn von Lancium könnten Investitionen in die Gaserzeugung Kohlenstoffabscheidung und Batteriespeichertechnologie umfassen, um die Umweltbelastung auszugleichen. Im Laufe der Zeit könnten der Ausbau erneuerbarer Energien, die Senkung der Batteriekosten und die Nutzung von KI zur Effizienzsteigerung die Gasabhängigkeit verringern.
Doch vorerst erschwert das schnelle Wachstum von Rechenzentren die Bemühungen, die Emissionsziele zu erreichen. „Wir dürfen nicht zulassen, dass sich dies negativ auf die Umweltziele auswirkt“, warnt .
Entwickler argumentieren, dass diese Anlagen für die Wirtschaft notwendig sind, auch wenn sie die Energiemärkte stören und die Stromnetze belasten. Da Campusgelände in Zukunft voraussichtlich eine Leistung von bis zu fünf Gigawatt erreichen werden, werden Rechenzentren schnell zu den bedeutendsten Akteuren beim Energieverbrauch. Ob durch Innovation oder fossile Brennstoffe – der Wettlauf um KI verändert weiterhin die Energielandschaft der Welt.
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