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 Bloomberg-Untersuchung ergab jedoch, dass der Druck auf das US-Stromnetz aufgrund des Energiebedarfs der KI-Technologie zunimmt. Tatsächlich sind erhebliche Verbesserungen der Netzinfrastruktur erforderlich, um die Sicherheit und Stabilität der Stromversorgung parallel zur Entwicklung der KI zu gewährleisten.

Ansturm auf die Atomkraft

Nach Angaben des US-Energieministeriums könnte der weltweite Stromverbrauch bis 2050 um 75 % steigen, was größtenteils auf die Ambitionen im Bereich der KI-Technologie zurückzuführen ist. KI-Rechenzentren könnten schon bald so groß werden, dass sie mehr Strom verbrauchen als ganze Städte.

Das US-Beratungsunternehmen Bain & Co. warnte, dass die Stromnachfrage in den USA in den nächsten Jahren das Angebot übersteigen könnte, was die Energieunternehmen dazu zwingen würde, ihre Produktion bis 2028 um 26 Prozent 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 zu erzeugen, um mehr als 770.000 US-Haushalte zu versorgen.

Unterdessen kündigte Google eine Partnerschaft mit dem Start-up Kairos Power an, das bis 2035 500 MW Strom bereitstellen könnte. Besonders bemerkenswert 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 rasante Verbreitung von KI-Rechenzentren in den USA führt zu einem ernsthaften Problem mit der Qualität der Stromversorgung von Millionen von Menschen. Bloomberg analysierte Daten von rund 770.000 Sensoren, die in Haushalten in den USA installiert sind.

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.

Diese elektrische Instabilität ähnelt dem Brummen, das Sie aus Ihren Lautsprechern hören, weil die Lautstärke zu hoch eingestellt ist. In der Technik nennt man dies „schlechte Obertöne“.

Oberschwingungen sind unerwünschte Rauschwellen, die sich negativ auf das elektrische System auswirken. Anstatt gleichmäßig zu fließen, wird der ins Haus fließende Strom verzerrt und beeinträchtigt die Geräte.

Infolgedessen können 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, wo sich die weltweit größte Konzentration von Rechenzentren mit der doppelten Kapazität Pekings befindet, ist das Problem besonders akut. Im Loudoun County ist die Stromverzerrungsrate viermal so hoch wie der nationale Durchschnitt.

Der Grund dafür ist, dass KI-Rechenzentren enorme Mengen Strom verbrauchen – das entspricht dem Stromverbrauch von 10.000 Haushalten. Darüber hinaus ist der Stromverbrauch von KI sehr instabil und schwankt stark.

Energieversorger setzen einige Lösungen um, beispielsweise den Bau spezieller Umspannwerke für Rechenzentren sowie die Installation von Filtern und Kondensatoren. Die Überwachung und Messung des Problems auf Haushaltsebene ist jedoch aufgrund der hohen Kosten noch immer eingeschränkt.

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

Wie viel Strom verbraucht KI?

Ein aktueller Bericht des Electric Power Research Institute ergab laut Forbes, dass Rechenzentren bis 2030 bis zu neun Prozent des amerikanischen Stroms verbrauchen könnten – doppelt so viel wie heute. Einige Rechenzentren der nächsten Generation könnten sogar so viel Strom verbrauchen wie eine Million amerikanische 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