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KI-Rechenzentren: BewÃĪltigung der wachsenden Stromnachfrage

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Die KI-Revolution ist in vollem Gange, und das bedeutet viele mehr Rechenzentren; Branchenexperten prognostizieren eine 33%ige Zunahme der Anzahl der Rechenzentren bis zum Ende des Jahrzehnts. Und mit dieser Zunahme wird auch der Stromverbrauch steigen. Einige Bundesstaaten kÃķnnten sehen, dass Rechenzentren bis zu 36% ihres gesamten Stromverbrauchs innerhalb des kommenden Jahrzehnts verursachen, laut den jÞngsten Last-Wachstumsszenarien von EPRI. Diese KI-getriebene Stromnachfrage wird den bereits bestehenden Druck auf die Stromnetze erhÃķhen, die bereits Gefahr laufen, Þberlastet zu werden. Laut vielen Experten kÃķnnte die KI tatsÃĪchlich fÞr eine kommende Energiekrise verantwortlich sein.

Allerdings kann diese Krise durch die EinfÞhrung von thermischen Energiespeichersystemen vor Ort vermieden werden, die eine flexiblere Nutzung von Energie ermÃķglichen, ohne operationelle Opfer fÞr das immer-eingeschaltete Rechenzentrum. Thermische Energiesysteme kÃķnnen den Druck auf das Stromnetz sofort verringern, wodurch die HÃĪufigkeit von StromausfÃĪllen oder Blackouts reduziert wird, sowie die Notwendigkeit fÞr zusÃĪtzliche Infrastruktur auf Versorgerebene – eine Kosten, die letztendlich auf die Verbraucher in Form hÃķherer Stromrechnungen umgelegt wÞrde. Letztendlich kÃķnnten solche Speichersysteme den Weg fÞr mehr Rechenzentren ebnen, die schneller online gehen, um die wachsende Nachfrage nach KI zu erfÞllen, ohne einen signifikanten Einfluss auf die Energieinfrastruktur der Gemeinschaft zu haben.

Thermische Energiesysteme verringern den Druck auf das Stromnetz hauptsÃĪchlich, weil sie eine Lastverschiebung ermÃķglichen, oder die Anpassung der Stunden, in denen die Rechenzentren den meisten Strom aus dem Stromnetz verbrauchen. Rechenzentren kÃķnnen diese Speichersysteme mit Strom aus dem Stromnetz wÃĪhrend der Stunden aufladen, in denen die Nachfrage nach Strom geringer ist, und ihn dann freisetzen, um den Betrieb wÃĪhrend der Stunden zu ermÃķglichen, in denen die Versorgungsunternehmen durch die hÃķhere Nachfrage der Verbraucher stÃĪrker belastet sind. Rechenzentren, die solche Systeme verwenden, um Energie fÞr und zur Speisung von KÞhlsystemen zu speichern, kÃķnnen einen großen Unterschied machen, da KÞhlsysteme 24 Stunden am Tag, 7 Tage die Woche laufen mÞssen, um kritische GerÃĪte vor Überhitzung zu schÞtzen, und oft etwa 40% des Stromverbrauchs eines Rechenzentrums ausmachen.

Der globale KI-Wettbewerb wird große Mengen an Energie erfordern

Das kÞrzlich angekÞndigte 500-Milliarden-Dollar-Stargate-Projekt, das von einer Gruppe großer Technologieunternehmen geleitet wird, wird Dutzende von Gigawatt Strom benÃķtigen. Wie das chinesische Startup DeepSeek AI kÞrzlich zeigte, kann die KI tatsÃĪchlich effizienter werden, was Kosten und Energie angeht, aber viele Experten erwarten, dass die KI ein signifikanter Verursacher von hohem Strombedarf bleibt.

TatsÃĪchlich waren Rechenzentren bereits vor diesen KI-AnkÞndigungen auf dem Weg, die US-Energieversorgung zunehmend herauszufordern. Laut der US-Energieinformationen-Verwaltung wird der Stromverbrauch auf RekordhÃķhen ansteigen in 2025, wobei die Stromnachfrage der Rechenzentren ein wichtiger Faktor ist.

Laut Experten werden die Stromnachfragen der Rechenzentren in den nÃĪchsten zehn Jahren mehr als die HÃĪlfte von Nordamerika gefÃĪhrden, Stromreduzierungen und sogar Blackouts zu erleben. Selbst wenn genug Strom vorhanden ist, werden Rechenzentren einen finanziellen Einfluss auf jeden haben; Studien zeigen, dass die Nachfrage der Rechenzentren und die daraus resultierende Knappheit an Ressourcen die Strompreise um bis zu 70% erhÃķhen kÃķnnten. Ein Bain-&-Company-Kurzbericht hebt hervor, wie die sprunghafte Nachfrage der Rechenzentren die Versorgungsunternehmen bedrohen kÃķnnte, die Energieversorgung zu Þbernehmen und Milliarden von Dollar in neue Energieinvestitionen auf der ganzen Welt benÃķtigen. Laut Bain “ist die Geschwindigkeit auf dem Markt fÞr Rechenzentrumsanbieter von entscheidender Bedeutung”, aber lokale Gemeinschaften und RegulierungsbehÃķrden machen sich Sorgen Þber die ZuverlÃĪssigkeit des Stromnetzes und Umweltauswirkungen.

Thermische Energiespeicherung ist eine unmittelbare LÃķsung, die alle Beteiligten begÞnstigt

Hier kann die thermische Energiespeicherung – eine Technologie, die bereits jetzt verfÞgbar ist – helfen. Sie ist fÞr den Einsatz mit regulÃĪrem, von Versorgungsunternehmen geliefertem Strom konzipiert, wobei Energie in Wasser oder Eis gespeichert und bei Bedarf freigesetzt wird, um die KÞhlsysteme der Rechenzentren zu betreiben – normalerweise wÃĪhrend der Zeiten, in denen die Nachfrage – und auch die Preise – hoch sind. Diese LÃķsung erfordert keine große InfrastrukturÃĪnderung; sie kann in bestehende GebÃĪude integriert werden. Da es sich um eine behind-the-meter-LÃķsung handelt, kÃķnnen Rechenzentren sie unabhÃĪngig von den Versorgungsunternehmen installieren – was bedeutet, dass es eine schnelle und effiziente MÃķglichkeit ist, das Stromnetz zu entlasten.

Wenn solche Systeme weit verbreitet eingesetzt werden, kÃķnnen sie die Wahrscheinlichkeit von StromausfÃĪllen oder Blackouts wÃĪhrend Zeiten hoher Nachfrage verringern. Diese Lastverschiebung wird insbesondere in Bundesstaaten wichtig sein, in denen die Stromnachfrage fÞr Rechenzentren besonders hoch sein wird. LÃķsungen wie thermische Energiespeicherung, die dazu beitragen, den Netto-Einfluss auf das Stromnetz abzumildern, geben den Versorgungsunternehmen mehr Spielraum, um neue Ressourcen, einschließlich Solar- und Windenergie, zu integrieren und die Übertragung in geordneter Weise zu erweitern. Solche LÃķsungen reduzieren auch oder verlangsamen zumindest die Notwendigkeit fÞr Versorgungsunternehmen, die Infrastruktur zu erweitern – was potenziell die Kosten reduzieren kÃķnnte, die letztendlich auf die Verbraucher in Form hÃķherer Stromrechnungen umgelegt wÞrden.

Mit einer bewÃĪhrten LÃķsung, um den Druck auf das Stromnetz zu verringern, werden neue Rechenzentren wahrscheinlich in der Lage sein, die notwendigen Genehmigungen und Betriebsgenehmigungen der Regierung schneller zu erhalten, mit weniger Widerstand oder Sorge um die Belastung lokaler Energiequellen, was es diesem Sektor ermÃķglichen wÞrde, schneller zu wachsen und mit der zunehmenden Nachfrage nach KI Schritt zu halten.

Warum Rechenzentren jetzt handeln sollten

Es gibt auch einen finanziellen Vorteil fÞr Rechenzentren, die thermische Energiespeichersysteme einsetzen: Mit mehr Versorgungsunternehmen, die differenzielle Preise oder Zeit-Tarife verwenden, basierend auf der Nachfrage oder der Quelle dieser Energie, kann die behind-the-meter-Speicherung von diesen PreislÞcken profitieren, die in Zukunft, insbesondere in Bundesstaaten wie Kalifornien und anderen, die stÃĪrker auf Solarenergie wÃĪhrend des Tages angewiesen sind, noch weiter ansteigen werden. Rechenzentren kÃķnnen Geld sparen, indem sie das thermische System wÃĪhrend der Stunden aufladen, in denen der Strom billiger ist, und ihn wÃĪhrend der Spitzenstunden freisetzen – was es ihnen ermÃķglicht, die AbhÃĪngigkeit von Strom aus dem Stromnetz wÃĪhrend der teuersten Stunden zu reduzieren.

Thermische Energiespeicherung ist auch eine sicherere Option fÞr Rechenzentren als lithium-ionenbasierte Speicher. WÃĪhrend kleine Li-Ionen-Batterien bei residentialen Verbrauchern hÃĪufig sind, wÞrden große GebÃĪude wie Rechenzentren große Batterien benÃķtigen, die erhebliche Sicherheitsprobleme aufwerfen. Die Batterien kÃķnnen oft nicht lÃĪnger als 12 Stunden geladen bleiben. Sie verschleißen auch mit der Zeit und erfordern erhebliche natÞrliche Ressourcen, einschließlich Mineralien, die knapp sind und im Ausland beschafft werden. Viele Batterien werden auch im Ausland hergestellt, einschließlich in China, wÃĪhrend thermische Energiesysteme hauptsÃĪchlich in den USA hergestellt werden.

KI wird viele Vorteile bringen – sowie Herausforderungen. Der Strom, der zum Betreiben eines großen Rechenzentrums mit 100 MW Leistung benÃķtigt wird, kÃķnnte, wie Studien zeigen, etwa 80.000 Haushalte mit Strom versorgen. Wenn man dies mit der Vielzahl von neuen Rechenzentren multipliziert, die online gehen, ist der Einfluss erheblich – einer, der die Preise fÞr jeden erhÃķhen und zu StromengpÃĪssen, Brownouts und sogar Blackouts fÞhren kÃķnnte. KI wird Billionen an zusÃĪtzlichem Wert fÞr die Wirtschaft bringen – aber Stromprobleme kÃķnnten diese erwartete ProduktivitÃĪt beeintrÃĪchtigen. Es muss nicht so sein; durch die EinfÞhrung thermischer EnergiespeicherlÃķsungen kann die Rechenzentrumsindustrie ihre Ausgaben senken und die Wahrscheinlichkeit von Blackouts reduzieren.

Yaron Ben Nun ist der GrÞnder und CTO von Nostromo Energy, wo seine Vision fÞr die Reduzierung von Kohlenstoffemissionen zur Entwicklung der IceBrickâ„Ē-Energiespeichertechnologie des Unternehmens fÞhrte, um GebÃĪude zu entkarbonisieren. Als leidenschaftlicher UmweltschÞtzer hat er eine Erfahrung in Big-Data-Analytics fÞr die industrielle Energienachfragereduzierung und hatte FÞhrungspositionen in mehreren Clean-Tech-Software-Unternehmen inne. Yaron ist ein zertifizierter "Energienachfragereduzierungsmeister" des israelischen Ministeriums fÞr Energie.