Stromknappheit durch KI-Rechenzentren: Comeback der Gaskraft hat schon begonnen

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Wer ein KI-Rechenzentrum baut, erwartet bisher, dass das Stromnetz liefert, jederzeit und in voller Höhe. Ein internationales Forschungsteam unter Leitung der TU Wien stellt dieses Prinzip nun infrage. In einer soeben im Fachjournal Joule erschienenen Studie kommen die Forschenden zum Schluss, dass Rechenzentren zu flexiblen Stromkund:innen werden müssen, wenn ihr Ausbau mit der Energiewende vereinbar sein soll. Andernfalls drohe die künstliche Intelligenz zu einer Renaissance fossiler Kraftwerke zu führen.

Gasturbinen auf Lastwägen

Wie weit die Branche derzeit geht, zeigt ein Fall aus den USA, den die TU Wien als Ausgangspunkt anführt: Das Unternehmen xAI betrieb in Southaven, Mississippi, Gasturbinen auf Lastwägen, um ein Rechenzentrum knapp jenseits der Staatsgrenze in Memphis, Tennessee, mit Strom zu versorgen. Für ein Kraftwerk wären Umweltauflagen fällig gewesen, die mobilen Turbinen liefen ohne die erforderlichen Luftreinhaltegenehmigungen. Über den Fall wird weiterhin gestritten, wir haben über die Umweltbedenken rund um den Colossus-Supercomputer bereits berichtet.

Die Zahlen dahinter: 39 Prozent der Gaskraftwerksleistung, die Ende 2025 in den USA in Planung war, ist laut der Studie für Rechenzentren gedacht. Auch in Norwegen, wo der Strom fast vollständig aus erneuerbaren Quellen stammt, reicht das Netz nicht überall aus, um den Bedarf großer Rechenzentren zu decken.

„Wir sehen, dass Rechenzentren nicht unbedingt dort errichtet werden, wo der Strom am billigsten ist. Entscheidender ist für viele Unternehmen: Wo ist das Netz gut ausgebaut? Wo kann man möglichst schnell einen passenden Netzanschluss bekommen?“, sagt Reda El Makroum vom Institut für Energiesysteme und elektrische Antriebe der TU Wien.

Höchstens 35 Stunden pro Jahr drosseln

Das Team um El Makroum hat gemeinsam mit Forschungsgruppen anderer Universitäten untersucht, wie Energiesysteme und Rechenzentren künftig zusammenspielen können. Die zentralen Empfehlungen:

• Flexible Verbraucher:innen statt Fixlast: Rechenzentren wurden in der Netzplanung bisher als gewöhnliche Verbraucher betrachtet, die jederzeit die gewünschte Leistung erhalten müssen. Dieses Prinzip solle überdacht werden.
• Rechenaufgaben verschieben: Das Training großer KI-Modelle lässt sich zeitlich verlagern, etwa in Phasen, in denen besonders viel erneuerbare Energie verfügbar ist. So könnten Rechenzentren sogar zur Stabilisierung des Netzes beitragen.
• Neue Vertragsmodelle: Denkbar sind Verträge mit einer garantierten Basisleistung und einer Zusatzleistung, die bei Netzüberlastung vorübergehend reduziert werden darf. Eine Modellrechnung für US-Standorte zeigt: Der Strombezug hätte an den untersuchten Standorten für höchstens 35 Stunden pro Jahr gedrosselt werden müssen, um die bestehenden Netzkapazitäten nicht zu überschreiten.
• Bessere Daten: „Um die Netzinfrastruktur gut planen zu können, müsste man besser wissen, wie sich der Stromverbrauch verändert“, so El Makroum. Anonymisierte Betriebsdaten und Angaben zur eingesetzten Hardware könnten helfen.

Huang: „Wir werden viel mehr fossile Brennstoffe verbrauchen“

Dass die Branche das Problem kennt, aber anders löst, zeigen die Aussagen von Nvidia-Chef Jensen Huang. „Es gibt keinen Zweifel, dass wir in vier oder fünf Jahren viel mehr fossile Brennstoffe verbrauchen werden“, sagte er kürzlich in einem Interview mit Ezra Klein von der New York Times, wie wir berichtet haben. Die USA hätten aus Klimarücksicht zu wenig in die Energieproduktion investiert, nun fehle die nachhaltige Kapazität für den KI-Boom. Gas sei eine Übergangslösung, die KI werde die Energiewende am Ende beschleunigen, weil Rechenzentren Kapital in Solar, Batterien, Kernkraft und Wasserkraft lenkten. Genau diese Reihenfolge, zuerst fossil, dann sauber, stellt die TU-Wien-Studie mit ihrem Flexibilitätsansatz infrage.

Wer zahlt den Netzausbau?

Die Studie greift auch die Frage nach dem Nutzen für die jeweilige Region auf. Rechenzentren bringen hohe Investitionen, Arbeitsplätze entstehen aber hauptsächlich während der Bauphase. Gleichzeitig kann der nötige Netzausbau zusätzliche Kosten verursachen. Die Forschenden schlagen deshalb verbindliche Vereinbarungen vor, die sicherstellen sollen, dass nicht die lokale Bevölkerung diese Kosten trägt. Auch die Nutzung der Abwärme könnte Gemeinden zugutekommen.

Das Fazit des Teams fällt dennoch nicht negativ aus: Rechenzentren könnten durchaus Teil eines zukunftsfähigen Energiesystems werden, sofern rechtzeitig geplant wird, wie sie zum Stromnetz, zu ökologischen Zielen und zu den Bedürfnissen der lokalen Bevölkerung passen. Die Publikation „Governing AI infrastructure on decarbonizing grids“ ist frei zugänglich.