Die explosionsartige Zunahme von Künstlicher Intelligenz (KI) stellt Rechenzentren vor nie dagewesene Herausforderungen bei der Stromversorgung. Experten sind sich einig: Batteriespeichersysteme sind die einzige Technologie, die den extremen und schnellen Leistungsschwankungen von KI-Trainingslasten gewachsen ist. Diese Technologie sichert die Stabilität der Netze und die unterbrechungsfreie Verfügbarkeit, die für moderne Rechenzentren unerlässlich ist.
Wichtige Erkenntnisse
- KI-Trainingslasten verursachen enorme Leistungsschwankungen, die traditionelle Stromversorgungssysteme überfordern.
- Batteriespeichersysteme (BESS) sind die einzige Technologie, die schnell genug auf diese Schwankungen reagieren kann.
- BESS schützen die Netze vor schnellen Lastspitzen und sichern die Verfügbarkeit von Rechenzentren.
- Alte USV-Systeme sind für die hohen Leistungsdichten moderner KI-Racks nicht mehr ausreichend.
- Software für Energiemanagement ist entscheidend, um Batterien, Generatoren und Netze zu koordinieren.
KI verändert die Lastprofile von Rechenzentren grundlegend
Rechenzentren, die KI-Training betreiben, erleben eine dramatische Veränderung ihrer Stromlasten. Früher waren diese Lasten stabil und vorhersehbar. Heute können sie sich innerhalb von Millisekunden um 50 bis 100 Prozent der Nennlast ändern. Diese extremen Schwankungen stellen Netzbetreiber vor große Probleme.
Hugh Scott, Chief Technology Officer beim US-Systemintegrator FlexGen, betont, dass diese schnellen Änderungen für die meisten Stromerzeugungsanlagen vor Ort, insbesondere Turbinen, eine enorme Belastung darstellen. Sie könnten ohne Beschädigungsrisiko nicht absorbiert werden.
Faktencheck: KI-Leistungsschwankungen
- Schwankungsbreite: 50-100% der Nennlast.
- Geschwindigkeit: Mehrfach pro Sekunde.
- Auswirkungen: Herausforderung für Netze und lokale Generatoren.
Batteriespeicher als Schlüsseltechnologie
Batteriespeichersysteme (BESS) sind die einzige Lösung, die schnell genug auf diese extremen Leistungsschwankungen reagieren kann. Sie absorbieren schnelle Transienten, schützen das Stromnetz vor plötzlichen Schwankungen und bewahren die Generatoren der Rechenzentren davor, außerhalb ihrer Betriebsgrenzen zu arbeiten.
„Batterien sind die einzige Technologie, die mit Sub-Cycle-Geschwindigkeit reagieren kann. Hinter dem Zähler installierte Batterien absorbieren die schnellen Transienten, schützen das Netz vor schnellen Schwankungen und die Generatoren des Rechenzentrums vor dem Betrieb außerhalb ihrer Grenzen.“
Diese Fähigkeit ist entscheidend, da selbst kurzzeitige Störungen – etwa 20 Millisekunden – erhebliche Kosten verursachen können. Analysten schätzen, dass Einnahmeausfälle in KI-fokussierten Einrichtungen bis zu 1 Million US-Dollar pro Megawatt pro Tag betragen können.
Grenzen traditioneller USV-Systeme
Traditionelle unterbrechungsfreie Stromversorgungen (USV), oft auf Bleisäurebatterien basierend, sind für die neuen Anforderungen nicht mehr ausreichend. Die Leistungsdichten in modernen Rechenzentren steigen rasant. Aktuell liegen sie bei 120 kW pro Rack und werden voraussichtlich auf 500-600 kW ansteigen.
Die Verlagerung der USV-Funktion auf ein Campus-weites BESS bietet Rechenzentren dieselben Überbrückungsfähigkeiten bei Fehlern und Ausfällen. Gleichzeitig ermöglicht es deutlich höhere Leistungsniveaus und schafft wertvollen Platz im Rechenzentrum.
Hintergrund: Verfügbarkeit von Rechenzentren
Rechenzentren garantieren ihren Mietern oft eine Verfügbarkeit von 99,999 Prozent. Jede Abweichung davon kann zu hohen Vertragsstrafen und Reputationsschäden führen. Die Stabilität der Stromversorgung ist daher von höchster Priorität.
Software als Herzstück der Energieverwaltung
Im Zentrum dieser komplexen Systeme steht die Software. Moderne Energiemanagementsysteme (EMS) koordinieren Batterien, Generatoren und Netzinteraktionen im Millisekundenbereich. Technologien, die ursprünglich für Mikrogrids entwickelt wurden, wie nahtlose Inselbildung, Niederspannungsdurchfahrt und Multi-Source-Orchestrierung, sind nun entscheidend, um Rechenzentren online zu halten, während die Lastmuster volatiler werden.
FlexGen arbeitet beispielsweise mit seiner HybridOS-Plattform an solchen Lösungen. Zusammen mit dem Elektroinstallateur Rosendin bieten sie integrierte Technologielösungen für Rechenzentrumsbetreiber an. Ihre Patente umfassen unter anderem eine automatische Umschalteinrichtung (ATS), die eine selektive Verbindung von Netz oder dezentralen Erzeugungsressourcen zum Lastbus ermöglicht.
Vorteile von Batteriespeichern für Rechenzentren
Batterien lösen mehrere zentrale Probleme für Rechenzentren:
- Kürzere Netzanschlusszeiten: Durch eigene Batterien reduzieren Rechenzentren die feste Kapazität, die der Versorger reservieren muss. Dies kann Projekte um Monate oder sogar Jahre beschleunigen.
- Kostenreduzierung: Batterien ermöglichen es Rechenzentren, Strom während teurer Spitzenlastzeiten zu vermeiden. Lastspitzenkappung, Bedarfsreduzierung und Zeitnutzungsarbitrage sind Standardwerkzeuge, die die Kosten pro MWh erheblich senken können.
- Verbesserte Ausfallsicherheit: Mit Batteriespeichern können Rechenzentren Netzausfälle überbrücken, Schwarzstarts durchführen und die Stromqualität auch bei schnellen Lastschwankungen aufrechterhalten. In Kombination mit Gas, Solar oder Kernkraft ermöglichen sie auch den teilweisen oder vollständigen Off-Grid-Betrieb.
- Netzstabilisierung: KI-Lasten führen zu extrem schnellen Anstiegen, die mit den meisten Erzeugungsanlagen inkompatibel sind und lokale Netzkomponenten belasten. Batterien absorbieren diese Transienten und ermöglichen es sowohl dem Netz als auch der Vor-Ort-Erzeugung, innerhalb ihrer Grenzen zu arbeiten.
„Die physikalischen Probleme sind real, aber lösbar. Die Kombination aus schnell reagierendem Speicher, intelligenter Steuerung und durchdachtem Netzanschlussdesign wird bestimmen, wie schnell neue Rechenzentren gebaut werden können, ohne die Netzstabilität zu gefährden“, so Scott.
Die Zukunft der Energieversorgung für KI
Rechenzentrumsbetreiber, Anbieter von Energiespeichertechnologien und Energieentwickler erkennen die Schlüsselrolle von Energiespeichern zunehmend an. Obwohl dies zu einem erneuten Interesse an Kernenergie und Gas geführt hat, sind Batterien in Kombination mit erneuerbaren Energien oft der schnellste und kostengünstigste Weg, um neue Energiekapazitäten bereitzustellen.
Große Akteure wie OpenAI und Oracle haben bereits Abkommen für umfangreiche Rechenzentrumscampus geschlossen, die auf eine Mischung aus Ressourcen, einschließlich neuer Batteriespeicher, setzen. Auch Technologieanbieter wie Prevalon Energy, Emerson und ON.Energy gehen Partnerschaften ein, um diesen wachsenden Markt zu bedienen.
Ein bemerkenswertes Beispiel ist die Übernahme von Intersect Power, einem Entwickler von Rechenzentren und Energieprojekten, durch Google-Muttergesellschaft Alphabet für 4,75 Milliarden US-Dollar plus Schulden. Dies unterstreicht die strategische Bedeutung der Energieversorgung für die Zukunft der KI.
