Netzanschluss für die KI Strom für Rechenzentren ist Zukunftssicherung

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Zur Verbesserung der Energie-Effizienz auf Computing-Ebene in Rechenzentren sind zwar die Möglichkeiten, wie In-Network-Computing, Optical-Switching-Technologien, Workload-Optimierung und fortschrittliche Kühlungsmethoden noch nicht vollkommen ausgeschöpft, doch die Energieversorgung bleibt ein zentraler Bestandteil der Systemoptimierung. Der Artikel will einen Einblick in die Energieversorgung für den Ausbau von HPC- und KI-Datacenter bieten.

Rechenzentren bilden das Rückgrat der digitalen Infrastruktur. Sie ermöglichen Cloud-Dienste, KI-Anwendungen, Datenverarbeitung, Speicherung und Kommunikation. Doch vor allem bei der massiven Nutzung zunehmend populärer Anwendungen der generativen Künstlichen Intelligenz (GenAI) steigt der Bedarf an Computing-Leistung in modernen Rechenzentren.

Um diesem Bedarf gerecht zu werden und um digitale Souveränität zu gewährleisten, werden große Investitionen in so genannte High-Performance Computing Rechenzentren (HPC) vorgenommen. Mit wachsender Digitalisierung steigt auch deren Energiebedarf und damit die Bedeutung Energie-effizienter Technologien.

In Deutschland gab es 2025 über 1.600 unternehmenseigene Rechenzentren, über 300 so genannte Co-Location-Rechenzentren (von Drittanbietern). Dazu gehören einige, die sich in der Fertigstellung befinden wie: „Cyrusone FRA VII“ (72 MW IT), „Stack FRAL1“ in Liederbach (80 MW IT), „Cyrusone FRA V“ in Hanau (45 MW IT), „Vantage Offenbach“ (24 MW IT), Digital Reality Fechenheim (140 MW IT)).

Umsetzbarkeit überholt Skalierung als Wachstumsfaktor

Europas Datacenter-Markt wird lokaler und heterogener

Digitale Infrastrukturpolitik in Deutschland

Kommentare zur Rechenzentrumsstrategie der Bundesregierung

Der Betrieb von HPC-Datacenter stellt höchste Anforderungen an Zuverlässigkeit und Versorgungssicherheit. Um eine Verfügbarkeit von mindestens 99,999 Prozent zu gewährleisten, ist insbesondere die kontinuierliche und leistungsfähige Kühlung der Server essentiell, da bereits kurzfristige Überhitzungen zu kritischen Ausfällen führen können. Dies bezeichnet man als „Five-Nines-Konzept“ der Optimierung.

Daraus ergeben sich erhöhte Anforderungen sowohl an die elektrotechnische Infrastruktur als auch an die Kühlsysteme: Beide müssen redundant ausgelegt sein, um auch bei Teilausfällen einen unterbrechungsfreien Betrieb sicherzustellen. Zusätzlich sind ausreichende Leistungsreserven im Netzanschluss vorzuhalten, um auch bei extremen Wetterbedingungen, etwa hohen Außentemperaturen in Kombination mit ungünstigen Windverhältnissen, jederzeit die notwendige Kühlleistung – und damit den sicheren Betrieb – gewährleisten zu können.

Anforderungen an den Netzanschluss

Mit dem Stromnetz in Deutschland muss man in Folge der Energiewende zahlreiche dezentrale, erneuerbare Energiequellen einbinden, bidirektionale Energieflüsse bewältigen und dabei Angebot und Nachfrage in Echtzeit ausgleichen. Der Netzausbau kommt jedoch oft nur langsam voran. Häufig sind es planungsrechtliche und regulatorische Herausforderungen, die zu Verzögerungen führen.

Nicht zuletzt ist damit der Stromverbrauch der KI von HPC-Rechenzentren längst keine alleinige technische Planungsaufgabe mehr, sondern bestimmt den gesellschaftlichen und vor allem den wirtschaftlichen Diskurs. Dies wird insbesondere motiviert durch massive Investitionen, die in den USA und Asien vorgenommen werden. Bei dieser hohen Dynamik möchte man wirtschaftlich nicht ins Hintertreffen geraten und die bisherigen Abhängigkeiten in der Digitalisierung, insbesondere von den USA, lösen.

Dies liegt daran, dass das Thema zum zentralen Hebel für die technische Unabhängigkeit hinsichtlich der Verfügbarkeit von digitalen Services wie Computing-Ressourcen, Kommunikationsinfrastruktur und Datenspeicher und letztlich für die Reputation der Rechenzentrenbetreiber geworden ist.[2] Daher ist die Sichtweise auf den aktuellen Ausbau von Rechenzentren komplexer geworden und stellt die Investorinnen und Investoren sowie die Entscheidungstragenden vor Herausforderungen, die wir hier kurz skizzieren.

Einladung zur Tagung „Datacenter-Standort Deutschland“

Die „Handelsblatt“-Tagung „Datacenter-Standort Deutschland, Wettbewerb um digitale Infrastruktur, Energie und Standorte “ findet am 1. und 2. Juli am Firmensitz der Gruppe, in der Toulouser Allee 27, 40211 Düsseldorf, statt. Am Tag zuvor ist ein KI-Workshop geplant. DataCenter-Insider ist Medienpartner.

Der Hintergrund: Flächenknappheit, Genehmigungsprozesse, Energieverfügbarkeit, regulatorische Anforderungen und Resilienzfragen entscheiden zunehmend darüber, ob Investitionen realisiert werden können. Gleichzeitig verschärft der rasante Fortschritt der KI die strukturellen Anforderungen an Stromnetze, Systemstabilität und nachhaltige Infrastruktur.

Energie und Strategie

Schon die Eröffnungs-Keynote „Datacenter als Wettbewerbsfaktor: Warum Rechenzentren über die Zukunft des Standorts Deutschland mitentscheiden“ zeigt, die Bedeutung der Rechenzentren und das Interesse sowie den Handlungsbedarf an dieser Zukunfsbranche hinaus. So darf auch eine Einordnung der nationalen Rechenzentrumsstrategie thematisch nicht fehlen.

Dass Energielösungen zum entscheidenden Faktor werden, macht dieser Beitrag deutlich. Während der Tagung übernimmt allerdings ein EON-Sprecher, Marten Bunnemann, CEO von EON Energy Infrastructure Solutions, diesen Part der Einschätzung. Doch was folgt daraus an konkreten politischen Forderungen? Das dürfte nicht nur während der Podiumsdiskussion von Torben Beisch, Geschäftsführer der Netzgesellschaft Düsseldorf mbH (NGD), Alexander Rabe, Geschäftsführer des Eco – Verband der Internetwirtschaft e.V, und Peter von Dietze, Geschäftsführer der Equinix (Germany) GmbH, sein.

Staatssekretär Rolf-Dieter Jungk vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt, macht „AI-Gigafactory und Digitale Souveränität“ zum Thema. Einen großen Block nimmt der Bereich „Planungssicherheit zwischen Regulierung und Genehmigungspraxis“ mit Refernten aus der Immobilienwirtschaft. Da darf Christian Temath, Geschäftsführer, KI.NRW Fraunhofer‑Institut für Intelligente Analyse‑ und Informationssysteme (IAIS) auch gefragt werden: „Gibt es überhaupt genug Nachfrage für Rechenzentren in Deutschland?“

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Und das war erst der erste Tag. Das offizielle Programm endet um 17:00 Uhr. Ab 19:00 Uhr gibt es die Gelegenheit, bei Food und Drinks auf der Dachterrasse des Handelsblatt-Gebäudes Gespräche zu vertiefen und neue Kontakte zu knüpfen. Am zweiten Event-Tag werden die genannten Themen vertieft.

Wer mehr wissen will, sollte sich die Website anschauen und/oder sich direkt anmelden.

Zur Gewährleistung von Ausfallsicherheit sind typischerweise 2N oder N+1 Redundanzkonzepte auf Einspeise- und Netzseite vorzusehen. Eine redundante und diversifizierte Einspeisung erfordert zwei vollständig voneinander getrennte Mittelspannungseinspeisungen, idealerweise von unterschiedlichen Umspannwerken, welche die physische Trennung von Kabeltrassen, Schaltanlagen und Transformatorstationen sowie Selektivitätskonzepte zur Vermeidung von Kaskadenausfällen sicherstellen.

Load Groups und Monitoring

Hochverfügbarkeit im Rechenzentrum mit verteilter Redundanz aus Betreibersicht

Abstimmung ist Pflicht

Verteilte Redundanz im Rechenzentrum aus Planersicht

Da der Betrieb von HPC-Rechenzentren kurze Umschaltzeiten und hohe Wirkungsgrade erfordert, ist eine USV-Architektur (Unterbrechungsfreie Stromversorgung) mit hoher Effizienz und geringer Latenz notwendig. In Frage kommen hier zum Beispiel online Doppelwandler USVs, multimodale USVs und /oder Lithium-Ionen-Batterien.

Die USV hat nicht nur die Aufgabe, die Infrastruktur der Energieversorgung im Rechenzentrum aufrechtzuerhalten, sie muss auch empfindliche elektronische Geräte vor Störungen in der Energieversorgung schützen, beispielsweise vor Spannungseinbrüchen oder Spannungsspitzen. Ohne diesen Schutz können solche elektrischen Ereignisse zu Dienstunterbrechungen, Datenverlust oder Schäden an elektronischen Geräten führen.

Selbstleugnung: Die Debatte um Strom für Rechenzentren wird unehrlich geführt

Datacenter zwischen Strombedarf und Stromrealität – eine unbequeme Gleichung

Die Physik gewinnt immer

Was KI für Rechenzentren wirklich bedeutet

Wenn „kleine“ Zahlen durch die Decke gehen

Die unterschätzten Auswirkungen von KI

Energiebedarf autonomer Systeme

KI-Agenten arbeiten ohne Unterlass auch gegen jegliche Nachhaltigkeitsziele

Moderne KI-Anwendungen, insbesondere die Nutzung generativer KI, verursachen dynamische und unvorhersehbare Lastwechsel zwischen Rechenoperationen (Training / Inferenz) und Datenübertragungen. Für diese hochdynamischen Lasten in KI-Rechenzentren, bedingt durch Computing-Lastwechsel unterschiedlicher KI-Workloads, muss der Netzanschluss eine hohe Kurzschlussleistung bereitstellen, um Spannungsstabilität bei schnellen Laständerungen zu gewährleisten.

Insbesondere ist die Energie-Aufnahme von Kühleinheiten bei schwankenden Umgebungstemperaturen ein Unsicherheitsfaktor, weswegen man die Kapazitätsauslegung höher plant, als im Durchschnitt benötigt wird. Gerade hier bietet sich Optimierungspotential, das wiederum durch den Einsatz physikalischer KI in schnellen Simulationen der technischen Umgebungen gehoben werden kann.

Bereits jetzt nutzen Unternehmen KI für die Optimierung von Kühlkreisläufen in der Planung sowie im Betrieb von HPC-Datacenter und erzielen damit höhere Wirkungsgrade, als bei einer konventionellen Planung. Die enge Kopplung von Stromversorgung und Kühlstrategie ist ein zentraler Optimierungsgegenstand für mehr Energie-Effizienz und thermische Stabilität in hochverdichteten HPC-Rechenzentren.

Leistungsdichten und die Power Usage Effectiveness

Hohe Leistungsdichten erfordern eine optimierte Power Usage Effectiveness (PUE), kurze Strompfade und verlustarme Transformatoren. Die PUE ist eine technische Kennzahl, mit der sich die Energie-Effizienz eines Rechenzentrums darstellen lässt. Sie bestimmt das Verhältnis zwischen der in Summe konsumierten elektrischen Energie (Gesamtenergieverbrauch) und der von der IT-Infrastruktur aufgenommenen elektrischen Energie (Server, Storage, Switches, Kühlung und USV ....) innerhalb einer definierten Periode.

Es entfallen zirka 60 Prozent der eingespeisten Primärenergie auf das Computing und auf die Kommunikationsinfrastruktur. Ein großer Skalierungsfaktor ist die benötigte Kühlung, deren Optimierungsbemühungen relevant sind, da die Schwankungen des zusätzlichen Energiebedarfs für die Kühlung von 7 Prozent bis 30 Prozent betragen.

Eine positive Entwicklung ist auch von dem Trend abzuleiten, dass zwar HPC-Datacenter mehr Energiebedarf als konventionelle Cloud-Rechenzentren haben – und zwar bis zu viermal höher. Aber die Effizienz im Computing steiht deutlich an und liegt je nach verbauter Technologie deutlich über dem Faktor vier.

Neben den genannten technischen Anforderungen, die in ein Pflichtenheft bei der Planung der Anbindung von Rechenzentren an den Netzanschluss eingehen, kommen organisatorische Faktoren hinzu, die eine wichtige Rolle für den Betrieb von HPC-Rechenzentren spielen, wie das Monitoring von Lastprofilen und der Netzqualität, die Predictive Maintenance (die vorausschauende Wartung bei Alterung der Komponenten) und zunehmend auch die KI-gestützte Vorhersage für Batterie- und USV-Zustände sowie KI-gestützte Betriebsstrategien der Gebäudetechnik.

Weitere zu beachtende Aspekte sind zum Beispiel das Last-Management und die Demand-Response-Fähigkeit, die Integration erneuerbarer Energien, aber eben auch und gerade im deutschen Raum die Möglichkeit von Inselnetzbetrieb, durch die Realisierung von Microgrids.

Energie für die KI, Teil 1

Der Trend zur Selbstversorgung mit Biogas und Brennstoffzellen

Energie für die KI, Teil 2

Datacenter-Betreiber müssen, dürfen, können netzbildend (um)denken

Peak Shaving und Netzdienste: Versprechen, Angebot, Hürden

Strom sparen und Netz stabilisieren mit Batteriesystemen – wo hapert’s?

Sofern Workloads im Verantwortungsbereich der Datacenter-Betreiber sind, können durch zeitliche Lastverschiebung, zum Beispiel rechenintensive Prozesse, wie Batch-Verarbeitungen, Backups oder KI-Trainings, gezielt in Zeiten hoher Stromverfügbarkeit verschoben werden. So können überschüssige Energiekapazitäten aus erneuerbaren Energiequellen sinnvoll genutzt und damit Einspeisespitzen im Netz kompensiert werden. Umgekehrt kann durch die Netzplanung in Rechenzentren eine dynamische Energieverteilung effizienter umgesetzt werden. Dies betrifft Lastspitzenzeiten sowie flexible Prozesse zum Abregeln oder Pausieren. Darüber hinaus können installierte Batteriekapazitäten und Generatoren netzdienlich eingesetzt werden.

Eine Listung der Parameter, wie Leistungs- und Energiebedarf, findet sich in Tabelle 1 für die unterschiedlichen Leistungsklassen von Rechen-Cluster-Racks.

Die Standortfrage unter Berücksichtigung des Netzanschlusses

Während Metropolregionen, wie das Rhein-Main-Gebiet und Berlin-Brandenburg, zunehmend durch begrenzte Bauflächen und Netzengpässe limitiert sind, geraten mittelgroße Städte in den Fokus von Auftraggebenden von Rechenzentren und deren Betreibenden. Als Vorteil erweist sich hier oft die Realisierung einer hybriden Versorgungsstrategie aus erneuerbaren Energiequellen einerseits und einem klassischen, gesicherten Netzanschluss andererseits.

Hidden Champions

Mittelgroße Städte sind die besseren Rechenzentrums-Hosts

Dieser garantiert den Betreibenden auch bei Dunkelflaute die erforderliche Versorgungssicherheit. Ein weiterer Vorteil dieser Standorte ist, dass die seit 2026 vom Energie-Effizienzgesetz (EnEfG) geforderte Abwärmenutzung für neue Rechenzentren leichter mit benachbarten Gewerbeparks oder über kommunale Nahwärmenetze realisiert werden kann.

Jan Moll, DTM Group, zu Resilienz und KI-Orchestrierung

Autonome, grüne KI-Rechenzentren sind bereits umsetzbar

In Frankfurt, wo sich mit DE-CIX einer der weltweit größten Internet-Knoten befindet, gibt es bereits Probleme mit der Versorgungskapazität. Laut dem regionalen Energieversorger Mainova können vor allem größere, leistungsstarke Neuanschlüsse erst ab Mitte der 2030er Jahre bereitgestellt werden. Davon betroffen seien vor allem neu geplante Projekte. Somit können bereits bestehende Rechenzentren weiter betrieben und im Rahmen vorhandener Kapazitäten erweitert werden.

Neue Rechenzentren müssen ins Umland des DE-CIX-Knotens, das heißt: in angrenzende Landkreise ausweichen. Bis 2030 sind hier bereits mehr als 20 Standorte in Planung. Bis zum Jahr 2037 und darüber hinaus ist nicht absehbar wie der große Bedarf an elektrischer Energie gedeckt werden kann, so mussten zum Beispiel die Syna GmbH und Amprion GmbH Netzanschlussverträge nachträglich zurücknehmen, da die zugesicherte Leistung erst deutlich später bereitgestellt werden kann. Für den Netzanschluss schickt Syna die Rechenzentren in eine Wartschleife [15].

Noch passen Netzausbau, Bedarf und der Betrieb nicht zusammen. Doch der gewollte Ausbau der Infrastruktur für die massive Nutzung von generativer KI und die damit verbundenen positiven Perspektiven für die Wirtschaft in Deutschland und Europa treiben die Abstimmung voran. So könnte das Reifegradverfahren, welches in Deutschland für BESS-Anfragen in 2026 eingeführt wurde, auch ein mögliches Vorgehen zur Beschleunigung des Netzanschlusses von Rechenzentren in Ballungsräumen sein.

Hoffnung und Perspektiven

Deutschland hat die Möglichkeit, mit seinem hochverfügbaren, resilienten und interkontinental verknüpften Stromnetz, den wirtschaftlichen Standort mit der intelligenten Systemintegration von effizienten Rechenzentren zu stärken. Die Chance, gerade jetzt stark am wirtschaftlichen Erfolg der generativen KI und deren massiver Nutzung zu partizipieren, ist somit gegeben. Der spürbare Ausbau der Rechenzentrumsinfrastruktur eröffnet Deutschland die Chance, bei souveränen Daten-, Cloud- und KI-Kapazitäten zu den führenden Weltregionen aufzuschließen und eigene Stärken auszubauen.

Da der Bedarf an Rechenkapazitäten deutlich schneller wächst als der Stromnetzausbau Schritt halten kann, müssen intelligente Systemintegration und Effizienzinnovation nicht nur als Ziel, sondern als technische und regulatorische Gestaltungsaufgabe verstanden werden. Ein konkreter Hebel liegt in der gezielten Nutzung von Synergien zwischen On-Site-Power-Lösungen an Großverbrauchern und zentralen Kraftwerkskapazitäten, die für Versorgungssicherheit bei Dunkelflauten und Systemstabilität unerlässlich sind – eine Kombination, die sowohl Netzlast reduziert als auch Resilienz erhöht.

Das ist ein Ansatz, der sich durchaus von den in den USA oder Asien verfolgten „Hyperscaling-Strategien“ unterscheidet und langfristig sowohl ökologisch als auch wirtschaftlich überlegen sein könnte. Während internationale Tech-Konzerne auf überdimensionierte, oft redundante Infrastruktur setzen, um die schlecht prognostizierbaren Lastspitzen generativer KI abzufedern[16], muss Deutschland aufgrund seines hochgradig vernetzten, aber kapazitätsoptimierten 380-/220-kV-Übertragungsnetzes einen präziseren, planbareren Ansatz verfolgen, der auf dynamischer Laststeuerung, dezentraler Erzeugung und intelligenter Netzintegration basiert.

Schummeln bei den Leerstandszahlen

Warum bauen wir noch mehr Rechenzentren?

Eine Kontroverse von Max Schulze und Günter Eggers

Wie viele Datacenter, Regulierungen und Übersee-Investoren braucht Deutschland?

Im Gegensatz erscheint im US-amerikanischen zentrierten „Bulk-Power-System“ der dezentrale Betrieb einfacher, wobei im europäischen Netz eine Synchronisation vorliegt und daher weniger Puffer für spontane Laständerungen vorhanden sind. Gleichzeitig zwingen die strengen deutschen Regularien (EEG, Klimaschutzgesetz, Netzausbaubeschleunigungsgesetz) dazu, den Energiebedarf durch innovative Kühlkonzepte, zum Beispiel Flüssigkühlung mit Abwärmenutzung für Fernwärme oder Industrieprozesse, fortschrittliche KI-gestützte Betriebsstrategien, hoch effiziente PUE-Werte und die direkte Kopplung mit lokalen erneuerbaren Energiequellen zu minimieren, statt wie in den USA einfach mehr Strom, aus fossilen Quellen bereitzustellen.

Während in den USA der Bau neuer Gaskraftwerke als schnelle Lösung für den Energiehunger von Hyperscalern akzeptiert wird, setzt Deutschland auf einen Energiemix aus Wind-, Solar- und Biomasse-Energie, ergänzt durch hocheffiziente Gasturbinen mit Kraft-Wärme-Kopplung, die nicht nur Strom, sondern auch nutzbare Wärme liefern und so den Gesamtwirkungsgrad steigern.Schließlich sorgen die hohen Strompreise und die Umlagenstruktur in Deutschland dafür, dass Betreiber Anreize haben, Energie-effiziente Hardware, auch mittels Photonik anstatt klassischer CPUs/GPUs und softwareseitigen Optimierungen einzusetzen.

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Letztlich zeigt sich, dass der fortschrittliche, zügige und netzorientierte Ausbau der HPC-Rechenzentrumsinfrastruktur in Deutschland ein sinnvoller ist. Wichtig dabei ist, dass nicht nur die technische Optimierung der Systeme vorangetrieben wird; dies wird ingenieurtechnisch bereits umgesetzt und ist bedingt durch die großen finanziellen Investitionen.

Ebenso entscheidend ist, dass entsprechende Regularien mit diesen dynamischen, technischen Entwicklungen schritthalten – ein Appell, der sich an politische Entscheidungstragende richtet. Damit wird man nicht nur den Herausforderungen der massiven Nutzung von generativer KI gerecht, sondern man sichert mit diesem Vorgehen eine nachhaltige Zukunft in Wirtschaft, Gesellschaft und Digitalisierung.

*Die Autoren:

Damian Dudek, VDE ITG, Professor Jutta Hanson, TU Darmstadt, Niklas Panten Etalytics GmbH, Professor Christian Rehtanz, TU Dortmund, Christoph Strunck, Goodman Germany GmbH und Matthias Wirth, VDE ITG.

Der Beitrag ist zunächst leicht modifiziert auf der Plattform „Handelsblatt Live“ erschienen und vor der vorliegenden Bearbeitung am 13. Mai 2026 zuletzt aktualisiert worden.

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