Der weltweite Ausbau von Rechenzentren für künstliche Intelligenz (KI) erhöht den Bedarf an zuverlässiger und sauberer Energie. Eine Forschungsgruppe der WU Wien kommt gemeinsam mit internationalen Partnern zu dem Schluss, dass Rechenzentren unter geeigneten politischen und regulatorischen Bedingungen zur Entwicklung neuer Energie- und Speichertechnologien beitragen könnten. Rechenzentren stehen zunehmend im Wettbewerb um verfügbare Stromkapazitäten. Laut Internationaler 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 ausmachen.
Eigene Lösungen gefragt
Die Herausforderung für Betreiber liegt dabei weniger in den reinen Stromkosten als in der Verfügbarkeit großer Mengen verlässlicher Energie innerhalb kurzer Zeiträume. Technologieunternehmen benötigen für den Ausbau ihrer Recheninfrastruktur zunehmend eigene Lösungen zur Energieversorgung. Energiespeicher, darunter neue Batterietechnologien, könnten dabei eine wichtige Rolle spielen. „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 WU Wien.
Rechenzentren als Teil des Energiesystems
Gemeinsam mit Forschenden des International Institute for Applied Systems Analysis (IIASA) und der King Abdullah University of Science and Technology untersuchten Behnam Zakeri und Kavita Surana, welchen Beitrag Rechenzentren zur Weiterentwicklung des Energiesystems leisten könnten. Die Forschenden argumentieren, dass Rechenzentren nicht ausschließlich nach ihrem Energieverbrauch bewertet werden sollten. Entscheidend seien auch Faktoren wie verfügbare Speicherkapazitäten, flexible Nutzungsmöglichkeiten und eine abgesicherte Versorgung mit sauberer Energie.
„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“, erklärt Behnam Zakeri.
Batteriespeicher könnten Stromnetze entlasten
Für eine Analyse des möglichen Beitrags von Batteriespeichern untersuchten die Forschenden den Energieverbrauch von 96 Rechenzentren im Vereinigten Königreich auf Basis von Daten des Netzbetreibers UK Power Networks. Die Ergebnisse zeigen, dass der maximale Strombezug aus dem Netz um zehn bis 15 Prozent reduziert werden könnte, wenn Batteriespeicher zur Abdeckung von Spitzenlasten eingesetzt werden. Dadurch könnten Rechenzentren dazu beitragen, Belastungsspitzen in Stromnetzen zu verringern. Zusätzliche saubere Stromerzeugung am Standort oder in dessen Nähe könnte laut den Forschenden die Abhängigkeit vom öffentlichen Stromnetz weiter reduzieren.
Politische Rahmenbedingungen entscheidend
Die in Energy and Climate Change veröffentlichte Studie formuliert mehrere Vorschläge, um den Einsatz von Energiespeichern und sauberer Energieinfrastruktur bei Rechenzentren zu unterstützen. Dazu zählen angepasste Regeln für Netzanschlüsse, die Projekte mit messbarem Nutzen für das Energiesystem berücksichtigen, sowie eine einfachere Integration von Batteriespeichern und eigener Energieerzeugung. Darüber hinaus plädieren die Forschenden dafür, Rechenleistungen stärker als flexible Ressource zu betrachten. Rechenzentren könnten demnach für die Verlagerung von Rechenprozessen in Zeiten hoher Verfügbarkeit sauberer Energie oder für eine Reduktion der Nachfrage bei hoher Netzbelastung berücksichtigt werden.
Die Studie kommt zu dem Schluss, dass die steigende Nachfrage durch KI-Anwendungen bei entsprechenden Rahmenbedingungen Investitionen in Energiespeicher und weitere Technologien zur Flexibilisierung des Energiesystems fördern könnte.