Das autonome Stromnetz vor Ort Herausforderungen und Vorteile von Microgrids für Rechenzentren

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Welche Rolle können Microgrids bei der Bereitstellung nachhaltiger Energie im Rechenzentrum spielen? Stromanbieter klagen bereits über stark ausgelastete Netze und versuchen über Modernisierungsmaßnahmen, für mehr Flexibilität zur Bewältigung von Energiespitzen zu sorgen. Es ist höchste Zeit, den Umgang der Branche mit Energieressourcen zu überdenken.

Künstliche Intelligenz (KI), Kryptowährungen und andere stromhungrige Anwendungen treiben den Strombedarf in Rechenzentren enorm in die Höhe. Die Bereitstellung von ausreichend Energie ist derzeit eine der größten Herausforderungen für Betreiber.

Laut Statistiken der Internationalen Energieagentur (IEA) entfällt derzeit etwa 2 Prozent des weltweiten Stromverbrauchs auf Rechenzentren. Der jährliche Energiebedarf von Rechenzentren beträgt demnach noch etwa die Hälfte des globalen Stromverbrauchs durch IT-Haushaltsgeräte wie Computer, Telefone und Fernseher. Dies wird sich mit der zunehmenden Verbreitung von Hyperscale-Rechenzentren voraussichtlich bald ändern – mit einem Energiebedarf von je 100 MW und mehr und einem jährlichen Verbrauch, der dem von 350.000 bis 400.000 elektrischen Fahrzeugen entspricht.

Nachhaltigkeit und Wachstum gehen Hand in Hand - bestenfalls

Angesichts des rasanten Wachstums von KI-Anwendungen wird die Zahl und Größe der Rechenzentren in den nächsten Jahren wahrscheinlich erheblich ansteigen. Das dürfte drastische Folgen auch für den Energiesektor haben. Zugleich steigt der Druck auf Technologie-Unternehmen, in Rechenzentren für eine höhere Energie-Effizienz und mehr Nachhaltigkeit zu sorgen.

Microgrids könnten die Lösung sein: das Konzept kleiner lokalisierter Stromnetze, die entweder unabhängig oder mit Anbindung an das Hauptstromnetz betrieben werden. Ihre Größe kann von Universitäten bis hin zu Privathaushalten reichen; die Einsatzbereiche sind vielfältig und umfassen auch Rechenzentren.

Ein Beispiel ist der Apple Park Campus im kalifornischen Silicon Valley. Wie gut sich Microgrids jeweils eignen und wie wirtschaftlich sie sind, hängt jedoch stark von Faktoren wie den spezifischen Anforderungen des Rechenzentrums ab, von gesetzlichen Vorgaben und von den langfristigen Zielen für Nachhaltigkeit, Resilienz und Kosteneffizienz.

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Ein wichtiger Vorteil von Microgrids: Sie helfen, Limitierungen im öffentlichen Stromnetz zu überwinden und eine zuverlässigere Energiezufuhr zu gewährleisten, indem sie ihren lokalen Energieverbrauch intelligent steuern, Lasten ausgleichen und die Stromversorgung damit auch bei eventuellen Netzproblemen sicherstellen. Für Rechenzentren, die auf einen unterbrechungsfreien Betrieb angewiesen sind, ist eine derartige Resilienz unverzichtbar.

Ihre Nachhaltigkeit ist ein weiterer wichtiger Pluspunkt. Durch die Integration von erneuerbaren Energien wie Solarstrom und Windenergie und entsprechenden Energiespeichern können Microgrids die CO₂-Bilanz deutlich verbessern. Zugleich helfen sie, Betriebskosten zu senken, weil sie auf eine lokale Stromerzeugung und Demand-Response-Strategien setzen.

Microgrids sind zudem modular und können daher mit den Anforderungen des Rechenzentrums wachsen. Und nicht zuletzt gibt es für Microgrids weniger Regulierungshürden als bei anderen Optionen, denn sie können im Netz überwiegend klimaneutral betrieben werden.

So lassen sich Herausforderungen bewältigen

Für Betreiber von Rechenzentren und deren Investoren, denen die stabile Stromversorgung wichtig ist, kann der Einsatz von Microgrids allerdings auch Herausforderungen mit sich bringen. Während einerseits die geringeren Betriebskosten ein überzeugendes Argument sind, können zunächst hohe Einrichtungskosten für Microgrids anfallen, was vor allem bei größeren Rechenzentren erhebliche Investitionen erfordert.

Daneben sind erneuerbare Energien aus Sonnen- und Windkraft zwar nachhaltig, aber auch stark witterungsabhängig. Eine jederzeit unterbrechungsfreie Versorgung erfordert deshalb robuste Energiespeicherlösungen, eine Notstromversorgung oder umfangreiche Netzanbindungen. Und: Die effektive Integration der unterschiedlichen dezentralen Energiequellen und -systeme kann eine technische Herausforderung sein; die Zusammenarbeit mit kompetenten Integratoren und Partnern ist deshalb unverzichtbar.

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Rechenzentren können die Energiewende unterstützen

Für die Stromversorgung von Rechenzentren sind Microgrids nicht die einzige denkbare Option. Alternativen wie kleine modulare Atomreaktoren (Small Modular Reaktors, SMR) werden ebenfalls als potenzielle Energiequellen gehandelt. Sie können rund um die Uhr eine konstante Energiezufuhr mit hoher Kapazität liefern und sind emissionsfrei.

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Sind sie erst einmal betriebsbereit, bleiben ihre Kosten über Jahrzehnte hinweg stabil. Aber auch hier gibt es Herausforderungen, etwa strenge gesetzliche Vorgaben und die öffentliche Skepsis. Zudem fallen selbst für einen kleinen Reaktor erhebliche Investitionskosten an.

Hinzu kommen Risiken durch radioaktive Abfälle und potenzielle Sicherheitsbedenken. Damit stellen SMR eher keine Konkurrenz zu Microgrids dar, könnten jedoch durchaus zu einer wichtigen Komponente einer solchen Lösung werden.

Unter dem Strich werden Rechenzentren in Zukunft eine kontinuierlich sehr hohe Energiezufuhr brauchen. Microgrids bieten realistische Optionen für eine resilientere und flexiblere Energie-Infrastruktur. Die dezentrale Stromversorgung kann in Rechenzentren ein dynamisches Management der Stromlast ermöglichen und die Nutzung erneuerbarer Energiequellen optimieren – vor allem angesichts der steigenden Belastung von Stromnetzen in einer von KI bestimmten Zukunft.

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