Herausforderungen für die Energieinfrastruktur: KI und Rechenzentren im Ausblick

Die zunehmende Bedeutung von Rechenzentren, insbesondere durch daten- und rechenintensive KI-Anwendungen, wirft die Frage auf, wie belastbar die Energieinfrastruktur in den kommenden Jahren sein wird. Für den Zeitraum bis 2026 lassen sich mehrere plausible Entwicklungspfade skizzieren, die jeweils unterschiedliche Anforderungen an Stromnetze, Märkte und regulatorische Rahmenbedingungen stellen.

In einem günstigen Verlauf gleichen technologische Fortschritte den steigenden Energiebedarf weitgehend aus. Verbesserungen bei der Energieeffizienz von IT-Hardware, optimierte Kühlkonzepte sowie sinkende PUE-Werte sorgen dafür, dass der zusätzliche Stromverbrauch durch KI-Anwendungen kompensiert wird. Der Anteil von Rechenzentren am weltweiten Stromverbrauch bleibt insgesamt stabil, und regionale Stromnetze können die zusätzlichen Lasten ohne größere Anpassungen aufnehmen. Flexible Strommärkte und eine ausreichende Verfügbarkeit preisgünstiger erneuerbarer Energien tragen dazu bei, Preisschwankungen zu begrenzen und Versorgungssicherheit zu gewährleisten.

Problematischer gestaltet sich die Lage, wenn sich leistungsstarke KI-Rechencluster auf wenige geografische Standorte konzentrieren. In solchen Regionen können zeitweise Netzengpässe auftreten, die einen verstärkten Einsatz von Redispatch-Maßnahmen sowie Reservekraftwerken erforderlich machen. Dies wirkt sich unmittelbar auf Netzentgelte und kurzfristige Strompreise aus. Abhilfe schaffen könnten beschleunigte Genehmigungsverfahren für Speicherlösungen, eine gezielte zeitliche Verschiebung von Lasten sowie eine verbesserte grenzüberschreitende Koordination der Netze und Märkte. Gleichzeitig gewinnt die frühzeitige Einbindung geplanter Rechenzentrumsprojekte in die regionale Netzplanung an Bedeutung.

Sollten Trainings- und Inferenzprozesse deutlich schneller zunehmen als derzeit prognostiziert, steigt der Bedarf an flexibel steuerbarer Erzeugungs- und Lastkapazität spürbar an. In diesem Fall könnten politische Instrumente zur Absicherung der Versorgung, etwa Kapazitätsmechanismen oder strategische Reserven, an Bedeutung gewinnen. Ziel wäre es, ausreichende Leistungsreserven vorzuhalten, um auch in Phasen hoher Nachfrage oder eingeschränkter Erzeugung die Systemstabilität sicherzustellen.

Unabhängig davon, welches der skizzierten Szenarien eintritt, lassen sich mehrere übergreifende Maßnahmen identifizieren, die langfristig zur Entlastung der Stromnetze und zur Stabilisierung der Strommärkte beitragen können:

• Einführung einheitlicher und transparenter Erfassungsstandards
• Verbindliche Vorgaben zur Messung und Berichterstattung des Energieverbrauchs von Rechenzentren
• Einheitliche Definition zentraler Kennzahlen wie absoluter Strombedarf, Power Usage Effectiveness (PUE), Auslastungsgrade sowie Anteil erneuerbarer Energien
• Verbesserung der Datengrundlage für Netzbetreiber, Regulierungsbehörden und Politik zur vorausschauenden Netz- und Kapazitätsplanung
• Stärkere Einbindung von Rechenzentren als flexible Lasten in Strommärkte
• Ermöglichung der Teilnahme an Demand-Response-Programmen, Regelenergie- und Flexibilitätsmärkten
• Schaffung wirtschaftlicher Anreize für die zeitliche Verschiebung energieintensiver Prozesse, insbesondere von KI-Trainingsläufen
• Ausrichtung des Betriebs stärker an Preis-, Netz- und Erzeugungssignalen
• Gezielter Ausbau und Modernisierung der Netzinfrastruktur
• Frühzeitige Berücksichtigung geplanter Rechenzentrumsprojekte in der regionalen Netzplanung
• Verstärkung von Verteil- und Übertragungsnetzen in Regionen mit hoher Rechenzentrumsdichte
• Einsatz digitaler Netzüberwachungs- und Prognosesysteme zur besseren Steuerung von Lastspitzen
• Förderung von Speicher- und Hybridlösungen
• Einsatz stationärer Batteriespeicher zur Glättung kurzfristiger Lastspitzen
• Kombination von Rechenzentren mit lokalen erneuerbaren Erzeugungsanlagen
• Nutzung von Speichern sowohl zur Eigenverbrauchsoptimierung als auch zur netzdienlichen Bereitstellung von Leistung
• Räumliche Diversifizierung von Rechenzentrumsstandorten
• Vermeidung einer starken Konzentration energieintensiver Rechenzentren in einzelnen Netzregionen
• Standortwahl unter stärkerer Berücksichtigung verfügbarer Netzkapazitäten, erneuerbarer Erzeugung und klimatischer Bedingungen
• Beitrag zur Entschärfung regionaler Engpässe und zur gleichmäßigeren Lastverteilung
• Einsatz intelligenter Steuerungs- und Planungssysteme
• Nutzung automatisierter und KI-gestützter Systeme zur dynamischen Steuerung von Rechen- und Kühlprozessen
• Anpassung des Betriebs an Strompreise, Netzsignale oder die CO₂-Intensität des Strommixes
• Erhöhung der Systemeffizienz und netzdienlichen Flexibilität
• Verbesserte Koordination zwischen relevanten Akteuren
• Engere Abstimmung zwischen Rechenzentrumsbetreibern, Netzbetreibern und Regulierungsbehörden
• Gemeinsame Szenarienanalysen und abgestimmte Investitionsentscheidungen
• Schaffung klarer regulatorischer Rahmenbedingungen zur Förderung von Flexibilität und Versorgungssicherheit

Ob die Stromnetze durch den Ausbau von Rechenzentren an ihre Grenzen stoßen, wird sich nicht an einem einzelnen Stichtag entscheiden. Vielmehr wird sich in den kommenden Jahren zeigen, wie gut das Zusammenspiel aus wachsender digitaler Nachfrage, volatilen Strompreisen und regionalen Netzengpässen funktioniert. Rechenzentren stellen dabei keinen unkontrollierbaren Risikofaktor dar. Durch verbesserte Transparenz, flexible Marktmechanismen sowie technische Lösungen wie effizientere Kühlung, Energiespeicher und intelligente Workload-Steuerung lassen sich potenzielle Belastungen deutlich reduzieren. Entscheidend ist letztlich die enge Abstimmung zwischen Rechenzentrumsbetreibern, Netzbetreibern und Regulierungsbehörden, um kurzfristige Spitzen zu glätten und gleichzeitig Investitionen in steuerbare und zukunftsfähige Kapazitäten zu fördern.