Der Ausbau nachhaltiger Stromerzeugung hält mit dem steigenden Bedarf der Datenzentren nicht Schritt. Dennoch könnte der ökologische Wandel davon profitieren.

Weltweit und in Österreich wächst der Widerstand gegen den Bau großer KI-Rechenzentren. Eine Hauptsorge der Proteste betrifft den enormen Strombedarf. Bis 2030 könnte er sich Schätzungen zufolge gar verdoppeln. Weder der Ausbau erneuerbarer Energie, noch der Bau konventioneller Energieinfrastruktur halten mit diesem Tempo Schritt. Doch ausgerechnet im wachsenden Stromhunger der KI liegt eine Chance für die Energiewende, wie eine neue Studie mit österreichischer Beteiligung nahelegt.

Die im Fachblatt Energy and Climate Change veröffentlichte Arbeit zeigt, wie Batteriespeicher, die sich schnell installieren lassen, den Druck auf überlasteten Stromnetzen reduzieren können. Besonders in Kombination mit Stromerzeugung am Standort kann so die Abhängigkeit der Rechenzentren von lokalen Netzen deutlich verringert werden. Unter den richtigen politischen und regulatorischen Rahmenbedingungen, könnten hier Investitionen so gelenkt werden, dass der voranstehende KI-Boom zugleich den Ausbau von sauberer Energieinfrastruktur vorantreibt und so dem gesamten Stromsystem zugutekommt.

Der rasant steigende Bedarf an Rechenzentren hat Sorgen über den Energieverbrauch und die Klimabilanz Künstlicher Intelligenz geschürt. Nach Schätzungen der Internationalen Energieagentur (IEA) wird sich der weltweite Strombedarf neuer KI-Rechenzentren bis 2030 verdoppeln. In den USA könnten Rechenzentren dann bis zu 17 Prozent des gesamten Stromverbrauchs beanspruchen – das sind rund 60 Prozent mehr als in IEA-Prognosen von 2024 erwartet. Mit diesem Anstieg werden große Technologieunternehmen zunehmend zu den Betreibern ihrer eigenen Energieversorgung werden müssen.

Elektrizitätsbedarf von KI ernorm

Die zentrale Herausforderung liegt dabei weniger in den steigenden Stromkosten, als in der Frage, wie Rechenzentren innerhalb kurzer Zeit mit großen Mengen verlässlicher Energie versorgt werden können. Das müsste deutlich schneller geschehen, als möglich scheint. Der Bau herkömmlicher Energieinfrastrukturen dauert dafür zu lange, und auch der geplante Ausbau erneuerbarer Energien kann diesen Bedarf nicht schnell genug decken.

„KI löst einen beispiellosen Wettlauf um Elektrizität aus“, erklärt Behnam Zakeri, Assistenzprofessor und stellvertretender Leiter des Institute for Data, Energy and Sustainability (IDEaS) an der WU Wien. „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“, sagt er.

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“, so Zakeri. Gemeinsam mit Kolleginnen und Kollegen vom International Institute for Applied Systems Analysis (IIASA) und der King Abdullah University of Science and Technology hat Zakeri eine Studie zum Thema durchgeführt.

Als vielversprechender Weg gilt der Einsatz von Energiespeichern, darunter neue Batterietechnologien. Diese Battery Energy Storage Systems (BESS) nutzen wiederaufladbare Batterien, um Elektrizität zu speichern und dann nach Bedarf freizugeben. Wie viel Energie mit diesen auf wie viel Platz gespeichert werden kann, hat sich in den vergangenen vier Jahren verfünffacht. Und während Bau und Planung von herkömmlicher Energieversorgung mitunter bis zu einem Jahrzehnt in Anspruch nehmen kann, können solche Batteriesysteme innerhalb von 12 bis 24 Monaten einsatzbereit sein. Welchen Beitrag diese vor Ort dann leisten können, um die Lastspitzen der Rechenzentren zu bewältigen, untersuchen das Forschungsteam in seiner neuen Studie.

Hierzu analysiert das Team den Energieverbrauch von 96 Rechenzentren im Vereinigten Königreich, um auf dieser Grundlage zu simulieren, wie sich der Bezug aus dem Netz beim Einsatz von Batteriespeichern verändern würde. Den Berechnungen zufolge lässt sich der Stromverbrauch eines Rechenzentrums um zehn bis 15 Prozent senken, wenn Batterien vorhanden sind, um Lastspitzen abzufangen. Noch größer könnte der Effekt sein, wenn Rechenzentren zusätzlich für eigene oder nahegelegene Anlagen sauberen Strom erzeugen. Je nach Umfang von Stromerzeugung und Batterieeinsatz, kann die Abhängigkeit vom Hauptstromnetz weiter reduziert werden.

In einigen Regionen trifft der KI-Boom allerdings auf eine geschwächte Klimapolitik. Ohne politische und regulatorische Gegenmaßnahmen steigt damit das Risiko, dass der wachsende Strombedarf verstärkt mit fossilen Energieträgern gedeckt wird. Darauf deuten auch Szenarien des US-amerikanischen Electric Power Research Institute (EPRI) hin.

Bleiben die derzeitigen politischen Rahmenbedingungen bestehen, dürfte das kurzfristige Wachstum von Rechenzentren vor allem den Ausbau von Gaskraftwerken vorantreiben. Dies würde nicht nur fossile Emissionen langfristig festschreiben, sondern den Betrieb von Rechenzentren auch den Schwankungen der Erdgaspreise und den Risiken von Lieferengpässen aussetzen.

Nutzen für gesamtes System

An diesem Punkt sieht die neue Studie indessen auch die Chance, mehr Geldmittel in die Energiewende zu lenken. KI und Energiespeicher könnten sich so gegenseitig beim Wachstum antreiben. Je stärker sich die eine Technologie verbreitet, desto größer wird auch das Potenzial für die andere und umgekehrt. Dafür seien allerdings Reformen nötig.

Die Autorinnen und Autoren schlagen vor, die Regeln für den Netzanschluss so zu ändern, dass bevorzugt Projekte gefördert werden, die einen nachweislichen Nettonutzen für das gesamte Energiesystem schaffen. Zudem soll es einfacher werden, Akkuspeicher und Anlagen zur sauberen Stromerzeugung direkt am Standort zu installieren. Weniger regulatorische und marktbedingte Hürden könnten es den Betreibern ermöglichen, den erzeugten und gespeicherten Strom flexibler für alle Netzteilnehmer nutzbar zu machen.

Der Standard