Wenn das Stromnetz nicht mithalten kann: Energieversorgung im KI-Zeitalter

Der KI-Boom schreitet rasant voran – und stößt dabei direkt auf eine weltweite Energieknappheit. Was mit einer einfachen Eingabe beginnt, löst hinter den Kulissen einen enormen Energieverbrauch aus. Auf dem Datacenter Live Summit in London machte Vittorio Pierangeli, Senior Vice President PowerGen bei Rolls-Royce Power Systems, diesen Zusammenhang deutlich und hob hervor, warum Energie zum entscheidenden Faktor des KI-Zeitalters wird.

Ein Rückblick: Im Jahr 2018 sorgte das erste KI-generierte Porträt „Edmond de Belamy“ für Schlagzeilen – trainiert mit 5 bis 7 Gigabyte Daten und bei einer Auktion bei Christie’s für 432.500 US-Dollar verkauft.

Heute werden täglich rund 43 Millionen KI-generierte Bilder erstellt, und moderne Modelle werden mit Milliarden von Datenpunkten trainiert. Das bedeutet einen bis zu 100.000-fach höheren Verbrauch an Rechenressourcen als bei jenem frühen Experiment. 

Und dies ist nur ein kleines Beispiel für den Einsatz von KI im Alltag. Wir sind in eine neue Ära des Strombedarfs eingetreten. KI ist keine Nischenanwendung mehr – sie ist zu einem globalen Treiber des Stromverbrauchs geworden.

Warum die Stromverfügbarkeit zum Engpass wird

Künstliche Intelligenz ist auf zuverlässige Stromversorgung angewiesen – und zwar in großem Umfang. Betrachten wir den Unterschied zwischen einer KI-gestützten Suche und einer herkömmlichen Google-Suche. Je nach Komplexität der Eingabe benötigt eine einzelne ChatGPT-Abfrage 10- bis 100-mal mehr Energie als eine Standard-Google-Suche. Bezieht man dies auf die Rechenleistung in einem Rechenzentrum, verbrauchen KI-Racks heute 100 bis 120 Kilowatt Strom, verglichen mit etwa 10 Kilowatt vor nur fünf Jahren.

Dieser gestiegene Bedarf, gepaart mit einem sich wandelnden Energiemix und geopolitischer Instabilität, verschärft die Herausforderungen bei der Bereitstellung zuverlässiger Energie nur noch weiter.  

„Herkömmliche Kohlekraftwerke werden stillgelegt, während die Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien nach wie vor schwankend ist“, so Vittorio Pierangeli. „Zudem erhöht die geopolitische Instabilität den Druck auf die Energiesicherheit, und die Lastprofile von KI-Rechenzentren werden dramatisch unbeständiger.

"Prognosen zufolge wird sich der gesamte Stromerzeugungsmarkt zwischen 2025 und 2030 fast verdreifachen, was in erster Linie auf die Nachfrage von Rechenzentren zurückzuführen ist. Etwa 22 Prozent entfallen dabei auf die Notstrom- und  24 Prozent auf die Dauerstromversorgung. 

„Die kumulierte Stromversorgung aus dem US-Netz für Rechenzentren wird bis zum Jahr 2030 voraussichtlich um mehr als 50 Gigawatt hinter dem Bedarf zurückbleiben“, sagt Pierangeli. „Und während ein Rechenzentrum selbst in 18 bis 24 Monaten gebaut werden kann, dauert die Sicherung eines Netzanschlusses drei bis sieben Jahre.

“Schnelle Markteinführung ist das A und O, wenn es um den KI-Wettlauf und das Mithalten mit der Nachfrage geht. Große Hyperscaler können nicht mehrere Jahre auf einen Netzanschluss warten – und genau hier kommen kurzfristig mtu-Gasaggregate und langfristig kleine modulare Reaktoren (SMRs) ins Spiel. Während die Hyperscaler allein Anfang des Jahres 2026 ihre angekündigten Investitionsausgaben für Rechenzentren um mehr als 50 Prozent erhöht haben, hinkt der Versorgungssektor Jahre hinterher. 

Primärstrom: Bring your own

Da die Netzengpässe zunehmen und der Widerstand der Öffentlichkeit gegen den Stromverbrauch von Rechenzentren die Genehmigung neuer Projekte verlangsamt, wird die Stromerzeugung vor Ort zu einem entscheidenden Faktor. Im Rahmen von Initiativen, die oft als „Bring Your Own Power“ bezeichnet werden, integrieren Entwickler zunehmend eigenständige Kraftwerke in neue Rechenzentrumskonzepte. Diese ermöglichen es ihnen, die für den Betrieb der Anlage benötigte Energie zu erzeugen, bis die Netzversorgung oder neue Energiequellen wie beispielsweise Kernkraft zur Verfügung stehen.

mtu-Gasgeneratorsysteme eignen sich hervorragend für diese kontinuierliche Stromversorgung – entweder direkt im Rechenzentrum („hinter dem Zähler“) oder als Teil dedizierter Kraftwerke. 

Mit kurzen Inbetriebnahmezeiten, hoher betrieblicher Flexibilität und einem modularen Aufbau bieten diese Systeme einen hohen Wirkungsgrad und eine schnelle Markteinführung, was sie für neue Rechenzentrumsprojekte äußerst attraktiv macht. In Ländern wie den USA, wo Erdgas reichlich vorhanden ist und das Pipelinenetz gut ausgebaut ist, sind auch die betrieblichen und finanziellen Vorteile sehr attraktiv.

Abfedern der Spitzen bei Lastschwankungen

Die vielleicht größte Herausforderung des KI-Zeitalters sind die extremen Schwankungen des Strombedarfs. KI-Trainings-Workloads stellen eine Herausforderung für das Energiemanagement dar, wie es sie in herkömmlichen Rechenzentren nicht gibt. GPUs arbeiten synchron und erzeugen dabei starke, regelmäßige Leistungsschwankungen. Untersuchungen zeigen, dass innerhalb eines einzelnen 50-MW-Blocks eines KI-Rechenzentrums die tatsächliche Leistung innerhalb von Sekunden um ±20 Megawatt schwanken kann. Diese Schwankungen können Transformatoren belasten und das gesamte Stromnetz stören. 

Hier kommen die mtu Kinetic PowerPacks ins Spiel. Diese kinetischen Energiespeichersysteme fungieren als schnell reagierende Puffer innerhalb des Energiesystems, stabilisieren Spannung und Frequenz und glätten Leistungsspitzen. Sie reagieren sofort auf Laständerungen und bieten eine unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV), ohne dass zusätzliche Batterien erforderlich sind.

Der unverzichtbare Notfallplan

Selbst wenn die Primärstromversorgung gesichert ist – sei es im Rahmen eines BYOP-Modells oder über das Stromnetz –, benötigen Rechenzentren dennoch einen ausfallsicheren Notfallplan. Um die Tier-IV-Zertifizierung des Uptime Institute zu erhalten, müssen moderne Rechenzentren eine Verfügbarkeit von 99,99 Prozent erreichen – genau das gewährleisten mtu-Diesel-Notstromsysteme. Schon lange vor dem aktuellen Rechenzentrumsboom vertrauten unsere Hyperscale-Kunden bei ihrer unternehmenskritischen Notstromversorgung auf unsere bewährten Systeme. Tatsächlich werden weltweit mehr als 25 Prozent der Rechenzentren durch mtu- Aggregate der Baureihe 4000 abgesichert.

Gebaut für die Zukunft

Rechenzentren werden zunehmend als das unsichtbare Rückgrat des modernen Lebens bezeichnet – als Fabriken des digitalen Zeitalters, in denen Intelligenz erzeugt und bereitgestellt wird. Um sie zuverlässig und im erforderlichen Tempo mit Strom zu versorgen, sind Lösungen erforderlich, die sich genauso schnell weiterentwickeln können wie die Branche selbst. Modular, skalierbar und kraftstoffflexibel – unser mtu-Portfolio holt die Betreiber von Rechenzentren dort ab, wo sie heute stehen – und bringt sie dorthin, wo sie morgen sein müssen.