Rechenzentren mit künstlicher Intelligenz könnten mehr Strom verbrauchen als ganze Städte

Der Strombedarf von künstlicher Intelligenz und Cloud Computing wächst so groß, dass einzelne Rechenzentrumscampusse nach Angaben von Unternehmen, die diese Einrichtungen entwickeln, bald mehr Strom verbrauchen könnten als einige Städte und sogar ganze US-Bundesstaaten.

Der Stromverbrauch von Rechenzentren ist in den letzten 10 Jahren explodiert, ebenso wie ihre immer wichtigere Rolle in der Wirtschaft. Sie beherbergen Server, die die Anwendungen betreiben, auf die Unternehmen und Verbraucher bei ihren täglichen Aufgaben angewiesen sind.

Jetzt, mit dem Aufkommen der künstlichen Intelligenz, werden Rechenzentren so groß, dass es immer schwieriger wird, genug Strom für ihren Betrieb und genügend geeignetes Land für ihre Unterbringung zu finden, sagen die Entwickler. Die Anlagen könnten zunehmend eine Leistung von einem Gigawatt oder mehr benötigen – einer Milliarde Watt – oder etwa dem Doppelten Stromverbrauch der Privathaushalte in Pittsburgh Bereich im letzten Jahr.

Technologieunternehmen befinden sich in einem „Wettlauf ihres Lebens um die globale Vorherrschaft“ im Bereich der künstlichen Intelligenz, sagte Ali Fenn, Präsident von Lancium, ein Unternehmen, das Land und Strom für Rechenzentren sichert in Texas. „Ehrlich gesagt geht es um nationale Sicherheit und wirtschaftliche Sicherheit“, sagte sie. „Sie werden weiter ausgeben“, weil es keinen profitableren Ort für den Kapitaleinsatz gibt.

Erneuerbare Energie allein reicht nicht aus, um ihren Strombedarf zu decken. Erdgas wird eine Rolle spielen müssen, sagen die Entwickler, was den Fortschritt bei der Erreichung der Kohlendioxid-Emissionsziele verlangsamen wird.

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Unabhängig davon, woher der Strom kommt, haben Rechenzentren mittlerweile ein Ausmaß erreicht, bei dem sie begonnen haben, „die vorhandene Versorgungsinfrastruktur anzuzapfen“, sagte Nat Sahlstrom, Chief Energy Officer bei Traktatein in Denver ansässiges Unternehmen, das Land, Infrastruktur und Energieressourcen für solche Einrichtungen sichert.

Und „die Menge an verfügbaren Flächen in diesem Land, bei denen es sich um Flächen in Industriegebieten handelt, die für den Anwendungsfall eines Rechenzentrums geeignet sind – wird immer enger“, sagte Sahlstrom, der zuvor die Energie-, Wasser- und Nachhaltigkeitsteams von Amazon leitete.

Jenseits von Virginia

Da Land und Strom immer knapper werden, expandieren Rechenzentren in neue Märkte außerhalb des seit langem etablierten globalen Zentrums in Nord-Virginia, sagte Sahlstrom. Das Stromnetz, das Virginia versorgt, steht vor drohenden Zuverlässigkeitsproblemen. Strombedarf ist Es wird ein Anstieg erwartet, während das Angebot sinkt aufgrund der Stilllegung kohlebetriebener und einiger erdgasbetriebener Kraftwerke.

Tract hat beispielsweise mehr als 23.000 Hektar Land für die Entwicklung von Rechenzentren in den gesamten USA zusammengestellt, mit großen Beteiligungen in Maricopa County, Arizona – der Heimat von Phoenix – und Storey County, Nevada, in der Nähe von Reno.

Trakt vor kurzem kaufte fast 2.100 Acres in Buckeye, Arizona, mit Plänen, das Gelände zu einem der größten Rechenzentrumscampusse des Landes auszubauen. Das privat geführte Unternehmen arbeitet mit Energieversorgern zusammen, um bis zu 1,8 Gigawatt Strom für den Standort zu sichern und damit bis zu 40 einzelne Rechenzentren zu versorgen.

Zum Vergleich: Ein Rechenzentrumscampus mit einem Spitzenbedarf von einem Gigawatt entspricht in etwa dem durchschnittlichen Jahresverbrauch von etwa 700.000 Haushalten oder einer Stadt mit etwa 1,8 Millionen Einwohnern, laut einer CNBC-Analyse unter Verwendung von Daten von Energieministerium Und Volkszählungsbüro.

Ein Rechenzentrumscampus dieser Größe würde in einem Jahr mehr Strom verbrauchen als der Einzelhandel mit Strom in Alaska, Rhode Island oder Vermont, heißt es Daten des Energieministeriums.

Ein Gigawatt-Rechenzentrumscampus, der selbst am unteren Ende der Spitzenlast betrieben wird, ist immer noch in etwa vergleichbar mit etwa 330.000 Haushalten oder einer Stadt mit mehr als 800.000 Einwohnern – etwa der Bevölkerung von San Francisco.

Die durchschnittliche Größe der einzelnen Rechenzentren der großen Technologieunternehmen liegt derzeit bei etwa 40 Megawatt, aber nach Angaben der Boston Consulting Group ist eine wachsende Pipeline von Campussen mit 250 Megawatt oder mehr in Planung.

Den BCG-Daten zufolge wird in den USA in den 2030er bis Mitte der 2040er Jahre eine wachsende Zahl von Rechenzentrumscampussen mit 500 Megawatt oder mehr erwartet, was einem halben Gigawatt entspricht. Laut der Analyse von CNBC sind Einrichtungen dieser Größe mit etwa 350.000 Haushalten vergleichbar.

„Sicherlich nimmt die durchschnittliche Größe der Rechenzentren von heute bis 2030 rasant zu“, sagte Vivian Lee, Geschäftsführerin und Partnerin bei BCG.

Lancium mit Sitz in Houston gründete sich 2017 mit der Idee, große elektrische Lasten näher an die reichlich vorhandenen erneuerbaren Energieressourcen in West- und Zentral-Texas zu bringen, sagte Fenn, der Präsident des Unternehmens. Ursprünglich konzentrierte sich Lancium auf das Kryptowährungs-Mining, später verlagerte seinen Fokus auf die Bereitstellung von Leistung für künstliche Intelligenz mit der Einführung von ChatGPT Ende 2022.

Heute verfügt Lancium über fünf Rechenzentrumsstandorte in verschiedenen Entwicklungsstadien. Ein 1.000 Hektar großer Campus in Abilene soll im ersten Quartal 2025 mit einer Leistung von 250 Megawatt eröffnet werden, die bis 2026 auf 1,2 Gigawatt ansteigen soll.

Der Mindeststrombedarf für Lanciums Rechenzentrumskunden beträgt jetzt ein Gigawatt, und zukünftige Pläne sehen eine Skalierung auf drei bis fünf Gigawatt vor, sagte Fenn.

Bei Rechenzentren dieser Größe müssen Entwickler sicherstellen, dass die Stromkosten in benachbarten Gemeinden dadurch nicht steigen und die Netzzuverlässigkeit gewahrt bleibt, sagte Fenn. Die Kombination solcher Anlagen mit neuer Stromerzeugung sei von entscheidender Bedeutung, sagte sie.

„Die Rechenzentren müssen mit Versorgungsunternehmen, Systembetreibern und Gemeinden zusammenarbeiten, um wirklich festzustellen, dass es sich bei diesen Dingen um Vermögenswerte für das Netz und nicht um Verbindlichkeiten für das Netz handelt“, sagte Fenn. „Niemand wird solche Entwicklungen weiterhin gutheißen“, wenn sie die Stromtarife für Privat- und Gewerbekunden in die Höhe treiben.

Rechenzentrumscampusse, die von börsennotierten Unternehmen betrieben werden Equinix Die Leistung steigt von 100 auf 200 Megawatt auf mehrere Hundert Megawatt, sagte Jon Lin, General Manager für Rechenzentrumsdienste des Unternehmens. Equinix ist einer der größten Rechenzentrumsbetreiber der Welt mit 260 Einrichtungen in 72 Metropolregionen in den USA und im Ausland.

Entwickler bevorzugen Kohlenstofffreiheit erneuerbare Energieaber sie sind auch der Ansicht, dass Solar- und Windkraft allein nicht in der Lage sind, den aktuellen Bedarf zu decken, da sie von sich ändernden Wetterbedingungen abhängig sind.

Einige der kritischsten Arbeitslasten für die Weltwirtschaft, wie z. B. Finanzbörsen, würden in von Equinix betriebenen Rechenzentren ausgeführt, sagte Lin. Die Rechenzentren von Equinix seien mehr als 99 % der Zeit online und Ausfälle seien ausgeschlossen, sagte der Geschäftsführer.

„Die Stabilität der Stromversorgung ist für diese Rechenzentren immer noch unglaublich wichtig, und daher ist es ehrlich gesagt keine Option, sie ausschließlich auf lokale erneuerbare Energien zu stützen“, sagte Lin.

Die großen Technologieunternehmen sind einige davon größte Abnehmer von erneuerbarem Strom in den USA, aber auf der Suche nach zuverlässigeren Stromquellen greifen sie zunehmend auf die Kernkraft zurück. Microsoft unterstützt den Neustart des Three Mile Island Kernkraftwerk außerhalb von Harrisburg, Pennsylvania, durch einen Stromabnahmevertrag. Amazonas und Alphabets Google investieren in kleine Kernreaktoren.

Doch der Bau neuer Kernreaktoren ist teuer und mit Verzögerungen verbunden. Zwei neue Reaktoren in Georgia kam kürzlich online, Jahre hinter dem Zeitplan und Milliarden von Dollar über dem Budget.

Kurzfristig wird Erdgas einen Großteil des von Rechenzentren benötigten Stroms liefern, sagte Fenn von Lancium. Gas sei die wichtigste kurzfristige Energiequelle und biete die Zuverlässigkeit, die diese Anlagen benötigen, sagte Lee von der Boston Consulting Group.

Es könnten Investitionen in die neue Gaserzeugung getätigt werden, die zusätzliches Potenzial haben Kohlenstoffabscheidung und Batteriespeichertechnologie im Laufe der Zeit, um die Umweltauswirkungen zu mildern, sagte Lee.

Die Branche hofft, dass die Gasnachfrage zurückgehen wird, da die erneuerbaren Energien ausgebaut werden, die Kosten für die Batteriespeicherung sinken und KI dabei hilft, Rechenzentren effizienter zu betreiben, sagte Fenn. Kurzfristig stehe jedoch außer Frage, dass der Ausbau von Rechenzentren die Emissionsziele von Technologieunternehmen durchkreuze, sagte sie.

„Hoffentlich handelt es sich um einen kurzfristigen Nebenschritt“, sagte Fenn über den verstärkten Erdgasverbrauch. „Was ich bei unseren Rechenzentrumspartnern und unseren Hyperscale-Gesprächen sehe, ist, dass wir nicht zulassen dürfen, dass sich dies negativ auf die Umweltziele auswirkt.“

Hinweis: Die CNBC-Analyse geht davon aus, dass ein Rechenzentrumscampus das ganze Jahr über kontinuierlich 85 % seines Spitzenbedarfs von einem Gigawatt nutzt, was einem Gesamtverbrauch von 7,4 Milliarden Kilowattstunden entspricht. Die Analyse verwendet nationale Durchschnittswerte für den Stromverbrauch der Haushalte aus der EIA und die Haushaltsgröße aus dem Census Bureau.