Rechenzentren unter Druck: Strombedarf könnte sich bis 2036 verdreifachen
Cambridge - Der rasante Ausbau von Künstlicher Intelligenz (KI) verändert die Anforderungen an Rechenzentren grundlegend. Immer leistungsfähigere Chips und steigende Rack-Dichten lassen den Energiebedarf in die Höhe schnellen. Gleichzeitig wird der Zugang zu ausreichend Strom in vielen Regionen bereits heute zum Engpass für neue Rechenzentrumsprojekte.
Eine aktuelle Analyse des Marktforschungsunternehmens IDTechEx prognostiziert, dass sich der weltweite Strombedarf von Rechenzentren bis 2036 verdreifachen könnte. Die CO₂-Emissionen des Sektors könnten sich im selben Zeitraum verdoppeln und bis 2036 auf mehr als 0,8 Gigatonnen pro Jahr steigen.
Stromversorgung wird zum Flaschenhals
Die Verfügbarkeit von Elektrizität entwickelt sich zu einem entscheidenden Faktor für den Bau neuer Rechenzentren. In einigen Regionen müssen Betreiber bereits mehrere Jahre auf den Anschluss an das Stromnetz warten. Die Konkurrenz um zusätzliche Erzeugungskapazitäten dürfte daher in den kommenden Jahren sowohl die Nachfrage nach erneuerbaren Energien als auch nach fossilen Kraftwerken erhöhen.
Kurzfristig setzen einige Betreiber auf netzunabhängige Gaskraftwerke, um die langen Wartezeiten für Netzanschlüsse zu umgehen. Gleichzeitig gewinnen nachhaltigere Lösungen an Bedeutung. Solarstrom in Kombination mit Batteriespeichern könnte künftig wirtschaftlich attraktive Mikronetze für Rechenzentren ermöglichen.
Auch neue Technologien rücken durch den KI-Boom stärker in den Fokus. Dazu zählen etwa Geothermie, Wasserstoff-Brennstoffzellen und langfristig sogar Konzepte für Rechenzentren im Weltraum, die das nahezu unbegrenzte Solarenergiepotenzial nutzen könnten.
Auf Ebene des Stromnetzes dürften nach Einschätzung von IDTechEx jedoch vor allem etablierte Technologien wie Windkraft, Photovoltaik den größten Beitrag zur Versorgung leisten.
Flüssigkühlung soll Energie und Wasser sparen
Neben der Stromversorgung rückt die Energieeffizienz der Rechenzentren immer stärker in den Mittelpunkt. Die zunehmende Leistungsfähigkeit von KI-Chips führt zu immer höheren Wärmelasten und steigenden Leistungsdichten in den Server-Racks.
Die Branche reagiert darauf mit einem grundlegenden Wandel bei der Kühlung. Statt klassischer Luftkühlung kommen zunehmend Flüssigkeitskühlungen zum Einsatz – etwa Direct-to-Chip- oder Immersionskühlung. Auch neue Stromversorgungsarchitekturen wie 800-Volt-Gleichstromsysteme könnten dazu beitragen, die Effizienz zu erhöhen.
Die Vorteile gehen dabei über den reinen Stromverbrauch hinaus. Effizientere Kühlsysteme können auch den Wasserbedarf und die Treibhausgasemissionen von Rechenzentren reduzieren. Allerdings entstehen gleichzeitig neue Herausforderungen bei Kosten, technischer Komplexität und Wartung.
Auch auf Komponentenebene wird an höherer Effizienz gearbeitet. Hersteller von GPUs, CPUs, Speicherbausteinen und Leistungselektronik versuchen, die Rechenleistung pro eingesetzter Energieeinheit weiter zu steigern.
Scope-3-Emissionen werden zum zentralen Problem
Für eine nachhaltigere Entwicklung reicht es aber nicht aus, Rechenzentren mit CO₂- freien oder CO2-armem Strom zu betreiben. Ein erheblicher Teil der Klimawirkung entsteht entlang der Lieferketten - etwa bei der Herstellung der Gebäude, der Server und anderer technischer Komponenten.
Diese sogenannten Scope-3-Emissionen sind indirekte Emissionen innerhalb der Wertschöpfungskette und für Betreiber deutlich schwieriger zu reduzieren als die direkten Emissionen des eigenen Betriebs.
Zentrale Ansatzpunkte sind etwa emissionsärmere Baustoffe wie „grünen“ Beton, klimafreundlicheren Stahl oder Holz einzusetzen und bei der Auswahl der IT-Hardware stärker auf deren sogenannten „embodied carbon“, also die bereits bei Herstellung und Lieferkette verursachten Emissionen, achten.
Der weltweite KI-Boom macht damit deutlich: Die Zukunft der Digitalisierung hängt nicht nur von immer leistungsfähigeren Chips und Rechenzentren ab. Entscheidend wird auch sein, ob es gelingt, den dafür notwendigen enormen Energie- und Ressourcenbedarf mit einer klimaverträglichen Infrastruktur zu verbinden.
Aber es gibt auch Lichtblicke, wie es anders geht, wie beispielsweise in der Schweiz bereits gezeigt wird.
