Stromversorgung KI-Boom könnte Energiewende beschleunigen

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KI sorgt für einen beispiellosen Anstieg des Strombedarfs, große Technologieunternehmen werden zu Betreibern eigener Energieinfrastruktur. Doch Investitionen in Rechenzentren könnten unter den richtigen Rahmenbedingungen die Entwicklung und Verbreitung sauberer Energietechnologien beschleunigen.

Laut der Internationalen Energieagentur wird sich der weltweite Strombedarf neuer Rechenzentren bis 2030 verdoppeln und damit schneller wachsen als der Ausbau erneuerbarer Energien. In den USA könnten Rechenzentren bis 2030 bis zu 17 Prozent des gesamten Stromverbrauchs verursachen – rund 60 Prozent mehr als noch 2024 prognostiziert.

Die zentrale Herausforderung liegt dabei weniger in den Stromkosten als in der Frage, wie schnell Rechenzentren Zugang zu großen Mengen verlässlicher Energie erhalten können. Technologieunternehmen wie Google benötigen innerhalb weniger Jahre enorme Mengen an zuverlässigem Strom – deutlich schneller, als herkömmliche Energieinfrastruktur geplant und errichtet werden kann. Energiespeicher, darunter neue Batterietechnologien, gelten daher als vielversprechender Lösungsansatz.

„KI löst einen beispiellosen Wettlauf um Elektrizität aus. Die Frage ist nicht nur, woher saubere Energie kommt, sondern auch, wie schnell sie bereitgestellt werden kann, um den wachsenden Rechenbedarf von KI zu decken. Große Technologieunternehmen investieren zunehmend in Energiespeicher, um verschiedene Herausforderungen ihrer Stromversorgung zu bewältigen. Dadurch entsteht eine neue Verbindung zwischen KI und Energiespeicherung, in der sich beide Bereiche gegenseitig verstärken“, sagt Behnam Zakeri, Assistenzprofessor und stellvertretender Leiter des Institute for Data, Energy and Sustainability (IDEaS) an der Wirtschaftsuniversität (WU) Wien.

Rechenzentren als Teil der Lösung

Gemeinsam mit Kollegen vom International Institute for Applied Systems Analysis (IIASA) und der King Abdullah University of Science and Technology argumentieren die WU-Forscher Behnam Zakeri und Kavita Surana, dass Rechenzentren nicht nur nach ihrem Energieverbrauch bewertet werden sollten. Ebenso wichtig seien die Flexibilität, Speicherkapazitäten und gesicherte saubere Stromerzeugung, die sie dem Energiesystem zur Verfügung stellen können. Mit den richtigen politischen Rahmenbedingungen könnte die steigende Stromnachfrage durch KI Investitionen in neue Energie- und Speichertechnologien beschleunigen und damit dem gesamten Stromsystem zugutekommen.

Behnam Zakeri erklärt: „KI hilft bereits heute dabei, neue Materialien zu entdecken, die Entwicklung von Batterien zu beschleunigen und Energiespeichersysteme zu optimieren. Gleichzeitig schafft die steigende Nachfrage nach verlässlichem, sauberem Strom für Rechenzentren einen starken Markt für Batterien, Langzeitspeicher und andere Flexibilitätslösungen. Unter den richtigen Bedingungen könnte der Boom digitaler Infrastruktur die Energiewende weit über Rechenzentren hinaus beschleunigen und positive Effekte für weitere Wirtschaftssektoren erzeugen.“

Batterien könnten bestehende Stromnetze entlasten

Um zu untersuchen, welchen Beitrag Energiespeicher vor Ort zur Bewältigung von Lastspitzen leisten können, analysierten die Forschenden den Energieverbrauch von 96 Rechenzentren im Vereinigten Königreich anhand von Daten von UK Power Networks. Die Ergebnisse zeigen, dass der maximale Strombezug aus dem Netz um 10 bis 15 Prozent sinken könnte, wenn Batteriespeicher zur Deckung von Spitzenlasten eingesetzt werden.

Dies deutet darauf hin, dass die Ausstattung von Rechenzentren mit Batteriespeichern den Druck auf bereits ausgelastete Stromnetze reduzieren könnte. Ergänzt durch saubere Stromerzeugung direkt am Standort oder in dessen Nähe ließe sich die Abhängigkeit vom Stromnetz weiter verringern.

Mit politischen Reformen könnte KI den Ausbau von Energiespeichern beschleunigen

Die in „Energy and Climate Change“ veröffentlichte Studie schlägt eine Reihe politischer und regulatorischer Reformen vor, um den Einsatz von Energiespeichern und anderer sauberer Energieinfrastruktur in Rechenzentren zu fördern:

• Reform der Netzanschlussregeln, sodass Projekte belohnt werden, die einen messbaren Nettonutzen für das Energiesystem schaffen.

• Vereinfachung der Installation von Batteriespeichern und sauberer Stromerzeugung an Rechenzentrumsstandorten sowie Abbau regulatorischer und marktbezogener Hürden für die Bereitstellung von Netzdienstleistungen.

• Behandlung von Rechenlasten als flexible statt starre Ressource, indem Rechenzentren für die Reduktion ihrer Nachfrage in Zeiten hoher Netzbelastung und für die Verlagerung von Rechenprozessen in Phasen mit hoher Verfügbarkeit sauberer Energie belohnt werden.

• Unterstützung von Innovationen und verbesserten Finanzierungsmöglichkeiten, damit die Nachfrage von KI nach verlässlichem, sauberem Strom die nächste Generation von Energiespeichertechnologien voranbringen kann.

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