Flexibilität in Rechenzentren kann Geld sparen, kann aber mit höheren Emissionen einhergehen: MIT

• Rechenzentren, die ihre Arbeitslasten auf andere Zeiten verlagern können, können die Belastung des Stromnetzes verringern und den Verbrauchern Geld sparen. Laut einer neuen Studie des MIT Future Energy Systems Center können diese Verschiebungen jedoch in einigen Märkten zu einer Erhöhung der Kraftwerksemissionen führen.
• Die Lastverschiebung in Rechenzentren könne sowohl die Integration erneuerbarer Energien als auch die Nutzung bestehender Grundlastkapazitäten erleichtern, so das Fazit der Forscher. „Die Emissionsauswirkungen hängen daher davon ab, welcher Effekt dominiert“, schreiben sie. „Unsere Ergebnisse unterstreichen, wie wichtig es ist, die Flexibilität von Rechenzentren an den Einsatz erneuerbarer Energien und die regionalen Bedingungen anzupassen.“
• Prognosen zum steigenden Strombedarf von Rechenzentren veranlassen Versorgungsunternehmen und Netzbetreiber dazu, nach Ressourcen und Nachfragemanagementstrategien zu suchen, um die neuen Lasten zu bewältigen. KI-Rechenzentren könnten bis 2030 34 GW oder etwa 3 % der Stromerzeugungskapazität der USA verbrauchen, sagte Schneider Electric Anfang des Jahres. Andere Prognosen für das Wachstum von Rechenzentren liegen deutlich höher.

Experten gehen davon aus, dass nicht alle geplanten Rechenzentren gebaut werden . Daher sind die Schätzungen des zukünftigen Strombedarfs unsicher. Sie sind sich jedoch einig, dass ein deutliches Nachfragewachstum bevorsteht und flexible Lastprofile eine mögliche Netzbelastung verringern können.

Einer Prognose der RAND Corporation aus dem Jahr 2024 zufolge wird der Bedarf an Rechenzentren in den USA bis 2030 bei 130 GW liegen. Das US-Energieministerium schätzte diesen Monat, dass bis 2030 zusätzlich 100 GW an neuer Spitzenkapazität für Rechenzentren benötigt werden.

„Rechenzentren gehören zu den am schnellsten wachsenden Stromverbrauchern“, sagte Christopher Knittel, stellvertretender Dekan des MIT für Klima und Nachhaltigkeit, in einer Erklärung. „Unser Bericht unterstreicht die Dringlichkeit, das Netzmanagement zu überdenken und Rechenzentren flexibler zu betreiben – insbesondere im Hinblick auf das KI-Training.“

Rechenzentren arbeiten nicht ständig mit voller Kapazität und weisen typischerweise eine Auslastung von etwa 80 % auf, heißt es in dem Dokument „Flexible Rechenzentren und das Stromnetz: Niedrigere Kosten, höhere Emissionen?“

Die 20 % „Spielraum“ bedeuten, dass Rechenzentren Lastverschiebungen auf Zeiten ausgleichen können, in denen es reichlich erneuerbare Energien gibt oder die Strompreise niedrig sind.

„Dies könnte nicht nur Betriebskosten für Rechenzentren einsparen, sondern auch für mehr Flexibilität und Zuverlässigkeit im Stromnetz sorgen und gleichzeitig die Klimaziele erfüllen“, so die MIT-Forscher.

Das Team modellierte den Bedarf an flexiblen Rechenzentren in drei US-Strommärkten: dem Mittelatlantikraum, Texas und dem Western Electricity Coordinating Council , der in 14 Bundesstaaten sowie Teilen Kanadas und Mexikos tätig ist. In allen drei Regionen senkte die Flexibilität der Rechenzentren die Gesamtsystemkosten um durchschnittlich 3,7 Prozent, so das Team.

„Die potenzielle Netzkrise, die durch Rechenzentren droht, könnte sich in eine Chance verwandeln – wenn die politischen Entscheidungsträger nur rasch handeln und Anreize für einen flexiblen Rechenzentrumsbetrieb schaffen oder vorschreiben, etwa durch dynamische Preisgestaltung, Demand-Response-Programme oder leistungsbasierte Anreize, die an Lastverschiebungsfunktionen gekoppelt sind“, sagte Knittel.

In Energiemärkten mit einem höheren Anteil erneuerbarer Energien und begrenzter Kohlekapazität führt die Flexibilität von Rechenzentren laut Bericht tendenziell zu einer stärkeren Durchdringung erneuerbarer Energien und einer Reduzierung der Emissionen. In Texas, wo Wind- und Solarenergie boomen, sanken die Emissionen laut der Modellierung des Teams um bis zu 40 Prozent.

In Gebieten mit höherer Kohle- und Gasnutzung wiederholten sich diese Ergebnisse jedoch nicht.

„Im Mittelatlantikraum und im WECC ist die Unterstützung für die Grundlast stärker“, heißt es in dem Bericht. „Dadurch sinkt der Bedarf an flexiblen Erdgaskapazitäten, da die Kohleverstromung wirtschaftlicher wird.“

Wenn Rechenzentren ihre volle Flexibilität ausnutzen, steigt der durchschnittliche Kohleverbrauch pro Stunde im Mittelatlantikraum laut der Studie des MIT von 50 % auf 59 %.

„Die Auswirkungen der Rechenzentrumsflexibilität auf die Emissionen hängen daher nicht zwangsläufig von der Flexibilität selbst ab, sondern vielmehr vom umgebenden Ressourcenmix und dem Investitionsumfeld“, so das Fazit der Forscher.