Der Energiebedarf von künstlicher Intelligenz und Cloud Computing gerät außer Kontrolle. Rechenzentren, die einst einfach nur stromhungrig waren, werden heute so groß, dass sie beim Stromverbrauch bald ganze Städte oder sogar amerikanische Bundesstaaten überholen könnten. Die Entwickler dieser Anlagen kämpfen darum, sich Energie und Land zu sichern, um mit der explosionsartigen Nachfrage Schritt zu halten, die größtenteils auf Fortschritte in der künstlichen Intelligenz zurückzuführen ist.
Im letzten Jahrzehnt ist der Strombedarf von Rechenzentren sprunghaft angestiegen, was ihre Bedeutung für die Weltwirtschaft widerspiegelt. Diese Einrichtungen hosten Server, die Anwendungen für alles vom Geschäftsbetrieb bis hin zu alltäglichen Apps betreiben.
Mit dem Aufkommen der künstlichen Intelligenz ist es zu einer großen Herausforderung geworden, Land und Energie zu finden, um diesen Anforderungen gerecht zu werden. Entwickler sprechen jetzt von Campusanlagen im Gigawatt-Maßstab, von denen jeder eine Milliarde Watt Energie verbraucht. Zum Vergleich: Das ist etwa das Doppelte des Stromverbrauchs aller Haushalte in Pittsburgh im letzten Jahr.
Der Energiewettlauf: Größere Rechenzentren, größere Probleme
Ali Fenn, Präsident von Lancium, einem in Texas ansässigen Unternehmen, das Land und Strom für Rechenzentren sichert, beschreibt es als „einen einmaligen Wettlauf um die globale Vorherrschaft“ in der künstlichen Intelligenz. Er sagte: „Es geht hier ehrlich gesagt um nationale und wirtschaftliche Sicherheit.“
Dieser Wettlauf zwingt Technologieunternehmen dazu, Milliarden in den Bau größerer Anlagen zu investieren. Sie sehen keinen besseren Verwendungszweck für ihr Kapital, als den KI-Boom anzukurbeln.
Doch diese rasante Expansion stößt an Grenzen. 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, Energiedirektor bei Tract, einem in Denver ansässigen Unternehmen, das Grundstücke für Rechenzentren kauft, sagt, dass die Einrichtungen „die vorhandene Versorgungsinfrastruktur nutzen“. Stromnetze sind einfach nicht dafür ausgelegt, den Umfang zu bewältigen, den diese Rechenzentren heute benötigen.
Ein weiteres Problem ist die Verfügbarkeit geeigneter Grundstücke. Grundstücke in Industriegebieten, die riesige Bauwerke beherbergen könnten, schrumpfen, sagt Sahlstrom. Entwickler sind gezwungen, neue Märkte außerhalb etablierter Zentren wie Virginia, einem weltweit führenden Anbieter von Rechenzentrumsbetrieben, zu erkunden. Das Stromnetz von Virginia ist mit Zuverlässigkeitsproblemen konfrontiert, da die Energienachfrage steigt und das Angebot schrumpft, da ältere Kohle- und Erdgaskraftwerke geschlossen werden.
Tract hat mehr als 23.000 Acres für die Entwicklung von Rechenzentren in den Vereinigten Staaten erworben. Dazu gehören Grundstücke in Maricopa County, Arizona, in der Nähe von Phoenix, und Storey County, Nevada, in der Nähe von Reno. Kürzlich hat Tract 2.100 Acres in Buckeye, Arizona, gekauft, um einen der größten Rechenzentrumscampusse in den Vereinigten Staaten zu errichten. Sie arbeiten daran, bis zu 1,8 Gigawatt Strom für den Standort sicherzustellen, genug, um 40 separate Rechenzentren zu versorgen.
Ein Rechenzentrumscampus, der ein Gigawatt Energie pro Jahr verbraucht, entspricht dem Energieverbrauch von 700.000 Haushalten oder einer Stadt mit 1,8 Millionen Einwohnern. Eine CNBC-Analyse zeigt, dass eine solche Anlage in einem Jahr mehr Energie verbrauchen würde als Alaska, Rhode Island oder Vermont.
Was es für Gemeinden bedeutet
Das durchschnittliche Rechenzentrum großer Technologieunternehmen verbraucht derzeit 40 Megawatt Energie. Aber größere Anlagen sind in Vorbereitung. Nach Angaben der Boston Consulting Group befinden sich bereits Campusse mit einer Leistung von 250 Megawatt oder mehr in der Entwicklung.
Bis 2030 werden Rechenzentrumsgelände mit einem Stromverbrauch von 500 Megawatt oder einem halben Gigawatt üblich sein. Diese Anlagen würden die gleiche Menge Strom verbrauchen wie 350.000 Haushalte.
Dank weniger restriktiver Vorschriften und reichlich vorhandener Energieressourcen hat sich Texas zu einem Hotspot für Rechenzentren entwickelt. Entwickler können Energielösungen für bestimmte Standorte anpassen. Sahlstrom bezeichnet Texas als „das beste Versuchslabor der Welt, um Ihre eigene Energielösung umzusetzen“.
Lancium, ein in Houston ansässiges Unternehmen, verlagerte seinen Schwerpunkt Ende 2022 vom Kryptowährungs-Mining auf die KI-Infrastruktur. 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 ansteigen.
Da der Energiebedarf steigt, müssen Entwickler potenzielle Probleme für umliegende Gemeinden angehen. Dazu gehört, sicherzustellen, dass die Stromkosten nicht steigen und die Netzzuverlässigkeit erhalten bleibt. „Niemand wird weiterhin neue Strukturen genehmigen, wenn sie die lokale Macht stören“, sagte Fenn. Um diesen Problemen vorzubeugen, kombinieren Entwickler Rechenzentren mit neuer Energieerzeugung.
Erneuerbare Energien, Kernenergie und die Zukunft der Energie
Während Entwickler erneuerbare Energien bevorzugen, ist es klar, dass Solar- und Windenergie allein nicht ausreichen werden, um die Nachfrage zu decken. Aufgrund der Abhängigkeit von den Wetterbedingungen 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 Rechenzentrumsdienste bei Equinix, sagte, dass die Einrichtungen mehr als 99 % der Zeit online bleiben.
Um Zuverlässigkeitsprobleme anzugehen, erforschen große Unternehmen die Kernenergie. Microsoft unterstützt die Wiederinbetriebnahme des Kernkraftwerks Three Mile Island in Pennsylvania. Amazon und Google investieren in kleine Kernreaktoren.
Allerdings bringt die Kernenergie ihre Herausforderungen mit sich. Die neuen Reaktoren in Georgia lagen Jahre hinter dem Zeitplan und Milliarden über dem Budget. Derzeit bleibt Erdgas die dominierende Energiequelle für Rechenzentren.
Laut Fenn von Lancium könnten Investitionen in die Gaserzeugung die Kohlenstoffabscheidung und Batteriespeichertechnologie umfassen, um die Auswirkungen auf die Umwelt auszugleichen. Im Laufe der Zeit könnten der Ausbau erneuerbarer Energien, die Senkung der Batteriekosten und die Nutzung künstlicher Intelligenz zur Effizienzsteigerung die Abhängigkeit von Gas verringern.
Doch derzeit 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 Fenn.
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 fünf Gigawatt erreichen werden, werden Rechenzentren schnell zu den bedeutendsten Akteuren im Energieverbrauch. Ob durch Innovation oder fossile Brennstoffe: Der Wettlauf um künstliche Intelligenz verändert weiterhin die Energielandschaft der Welt.
Von Null zu Web3 Pro: Ihr 90-tägiger Karrierestartplan