KI und die Anforderungen an die Netzinfrastruktur

Angesichts des enormen Energiebedarfs der Rechenzentren für künstliche Intelligenz (KI) in den USA haben Technologiekonzerne wie Microsoft, Google, Amazon und Meta massiv in Kernenergie investiert, um ihre Nachhaltigkeitsziele zu erreichen.

Microsoft investiert zusammen mit Google und Amazon massiv in Rechenzentren – Foto: Reuters

Eine aktuelle Untersuchung von Bloomberg News zeigt jedoch, dass das US-Stromnetz aufgrund des Energiebedarfs der KI-Technologie unter Druck gerät. Die Realität zeigt, dass neben der Entwicklung der KI erhebliche Verbesserungen der Netzinfrastruktur erforderlich sind, um die Sicherheit und Stabilität der Stromversorgung zu gewährleisten.

Ansturm auf die Atomkraft

Laut dem US-Energieministerium könnte der weltweite Stromverbrauch bis 2050 um 75 % steigen, was größtenteils auf die Ambitionen im Bereich der KI-Technologie zurückzuführen ist. KI-Rechenzentren könnten bald so groß werden, dass sie mehr Strom verbrauchen als eine ganze Stadt.

Das Beratungsunternehmen Bain & Co. (USA) warnt, dass die Stromnachfrage in den USA in den nächsten Jahren das Angebot übersteigen könnte, was die Energieunternehmen dazu zwingen könnte, ihre Produktion bis 2028 um 26 % zu steigern.

Angesichts dieses Drucks wenden sich die Technologiegiganten der Kernenergie zu – einer sauberen, stabilen Stromquelle, die rund um die Uhr verfügbar ist und laut Forbes leistungsstark genug ist, um KI-Rechenzentren zu betreiben.

Im vergangenen Oktober unterzeichnete Amazon Verträge zur Unterstützung des Baus mehrerer kleiner modularer Reaktoren (SMRs), die vom US-Energieversorger Energy Northwest betrieben werden und in der Lage sind, genug Strom für die Versorgung von mehr als 770.000 US-Haushalten zu erzeugen.

Unterdessen kündigte Google eine Partnerschaft mit dem Start-up Kairos Power an, das bis 2035 500 MW Strom bereitstellen könnte. Besonders hervorzuheben ist der jüngste Deal zwischen Microsoft und Constellation Energy zur Wiederbelebung des Kernkraftwerks Three Mile Island.

Microsoft hat 1,6 Milliarden US-Dollar investiert, um den Betrieb des Werks bis 2028 wiederherzustellen und für die nächsten 20 Jahre eine CO2-freie Energieversorgung sicherzustellen.

Auch die Aktien von Unternehmen aus der Atombranche wie NuScale Power, Oklo, Cameco und Centrus Energy sind in den letzten Monaten stark gestiegen, was größtenteils auf bahnbrechende Verträge mit Technologieunternehmen zurückzuführen ist.

Unter Berücksichtigung all dieser Punkte wird im Jahr 2025 ein Rekordanstieg der Atomenergie erwartet, wobei laut der Internationalen Energieagentur (IEA) mehr als die Hälfte davon aus China und Indien kommen wird.

Gefährdung der Stabilität des Stromnetzes

Die schnell wachsenden KI-Rechenzentren in den Vereinigten Staaten verursachen ein ernstes Problem hinsichtlich der Qualität der Stromversorgung von Millionen von Menschen. Bloomberg analysierte Daten von rund 770.000 Sensoren, die in Haushalten in den gesamten Vereinigten Staaten installiert waren.

Die Ergebnisse zeigten, dass sich mehr als 75 % der Haushalte mit instabiler oder gestörter Stromversorgung in der Nähe großer Rechenzentren in einem Umkreis von etwa 80 km befanden.

Dieser instabile elektrische Zustand ist vergleichbar damit, wenn Sie ein Knistern aus Ihren Lautsprechern hören, weil die Lautstärke zu hoch eingestellt ist. In der Technik wird dieses Phänomen als „schlechte Harmonische“ bezeichnet.

Oberwellen sind unerwünschte Rauschwellen, die sich negativ auf elektrische Systeme auswirken. Anstatt also gleichmäßig mit der üblichen Geschwindigkeit zu fließen, wird der ins Haus gelangende Strom verzerrt und beeinträchtigt die Geräte.

Dies kann dazu führen, dass Elektrogeräte im Haushalt ungewöhnlich heiß werden, die Motoren von Kühlschränken und Klimaanlagen vibrieren oder sogar früher als normal ausfallen, wodurch der Gesamtschaden möglicherweise Milliarden von Dollar betragen kann.

Im „Data Center Valley“ im Norden Virginias (USA), wo sich die weltweit größte Konzentration an Rechenzentren mit der doppelten Kapazität Pekings befindet, ist dieses Problem besonders gravierend. Im Loudoun County ist die Stromausfallrate viermal höher als im Landesdurchschnitt.

Die Hauptursache liegt darin, dass KI-Rechenzentren enorme Mengen Strom verbrauchen – das entspricht dem Stromverbrauch von 10.000 Haushalten. Darüber hinaus ist der Stromverbrauch der KI sehr instabil und schwankt stark.

Energieversorger implementieren eine Reihe von Lösungen, beispielsweise den Bau dedizierter Umspannwerke für Rechenzentren und die Installation von Filtern und Kondensatoren. Aufgrund der hohen Kosten ist die Überwachung und Messung des Problems auf Haushaltsebene jedoch nach wie vor begrenzt.

Schlechte Oberschwingungen sind ein frühes Anzeichen dafür, dass das elektrische System überlastet ist und könnten in der Zukunft zu ernsteren Problemen führen, warnt Experte Bob Marshall, CEO von Whisker Labs.

Wie viel Strom verbraucht KI?

Einem aktuellen Bericht des Electric Power Research Institute zufolge könnten Rechenzentren bis 2030 bis zu 9 % des amerikanischen Stroms verbrauchen, also die doppelte Menge im Vergleich zu heute, heißt es in Forbes. Einige Rechenzentren der nächsten Generation könnten so viel Strom verbrauchen wie eine Million US-Haushalte.

Einem aktuellen Bericht von Grid Strategies zufolge wird der Strombedarf in den USA in den nächsten fünf Jahren um fast 16 Prozent steigen, also mehr als dreimal so viel wie noch vor einem Jahr geschätzt. Der Anstieg ist größtenteils auf den Bau neuer Rechenzentren zurückzuführen.

Das ist eine enorme Menge an Elektrizität und zwingt uns, ernsthaft darüber nachzudenken, wie wir diesen Bedarf auf zuverlässige und nachhaltige Weise decken können.

Quelle: https://tuoitre.vn/ai-va-nhung-doi-hoi-ve-ha-tang-luoi-dien-2024123010285253.htm