Rechenzentren: Strom und Kühlung, Netzausbau, eine Millionenstrafe und ein 15-Minuten-Test im Orbit

Das Geld ist für Leitungen gedacht, nicht für Kraftwerke. Das US-Energieministerium teilte diese Woche mit, es werde 5,25 Milliarden Dollar in den Ausbau des Stromnetzes stecken. Davon kommen 1,9 Milliarden Dollar aus Bundesmitteln, 3,35 Milliarden Dollar steuern andere Geldgeber bei. Das berichtete The Register, der die Ankündigung am 25. September meldete. Die Behörde erwartet, dass die Arbeiten mindestens 23 Gigawatt zusätzlicher Kapazität erschließen, verteilt auf 31 Projekte in 26 Bundesstaaten.

Der größte Teil dieser Kapazität entsteht dadurch, dass vorhandene Infrastruktur besser ausgenutzt wird. Das Programm läuft unter einem kürzelreichen Titel: Speed to Power through Accelerated Reconductoring and other Key Advanced Transmission Technology Upgrades, kurz SPARK. Die Bundesmittel fließen über das Programm Grid Resilience and Innovation Partnerships. Die Teilnehmer werden mehr als 1.500 Meilen Übertragungsleitungen neu bespannen oder wieder aufbauen. Auf 21.000 Meilen des amerikanischen Netzes kommen netzstützende Technik wie Sensoren, Leistungsflussregler und Analyseverfahren zum Einsatz. Einige Projekte in katastrophengefährdeten Gebieten sollen auch der Waldbrandvorsorge dienen.

Die Behörde erklärt, das Programm werde die Zuverlässigkeit verbessern und die Stromkosten für rund 100 Millionen Amerikaner senken.

Der Zeitpunkt ist kein Zufall. The Register merkte an, dass Moody's bereits Anfang September gewarnt hatte: Der Bau von Rechenzentren läuft schneller, als das US-Netz die Kapazität ergänzen kann, die diese Standorte brauchen. Moody's erwartet, dass der Stromverbrauch amerikanischer Rechenzentren bis 2030 auf 426 TWh steigt und sich damit gegenüber dem Wert von 2025 fast verdoppelt. Diese Lücke hat Betreiber zu kleinen modularen Reaktoren, Geothermie und der Wiederinbetriebnahme alter Kernkraftwerke getrieben. Chiphersteller wie Nvidia argumentieren dagegen für Rechenzentren, die bei Bedarfsspitzen Kapazität ans Netz zurückgeben können.

New Jersey: Rekordstrafe und 62 Generatoren

Wo das Netz nicht rechtzeitig hinkommt, haben manche Betreiber eigene Erzeugung mitgebracht. Am 24. September berichtete Ars Technica, New Jersey habe den Betreiber eines der größten geplanten Rechenzentren der Ostküste zu einer Strafe von 1,1 Millionen Dollar verurteilt. Er hatte heimlich Gasgeneratoren installiert und betrieben, entgegen dem Air Pollution Control Act des Bundesstaates.

Der Fall gegen DataOne begann mit Wärmebildaufnahmen einer Drohne. Eine Untersuchung von The Guardian und Floodlight News im August zeigte laut Ars Technica 45 von 62 Gasgeneratoren im Betrieb am Standort Vineland. Keiner von ihnen besaß die für Generatoren ab 37 Kilowatt Leistung nötigen Genehmigungen, obwohl sie mit 1.982 kW liefen, mehr als das 50-Fache der Grenze des Bundesstaates. Das Umweltministerium von New Jersey erklärt, solche Generatoren stoßen Kohlendioxid, Stickoxide, Kohlenmonoxid und andere verbrennungsbedingte Schadstoffe aus. Diese können Asthma verschlimmern, Herzinfarkte auslösen und frühe Todesfälle verursachen.

DEP-Kommissar Ed Potosnak nannte die Maßnahme die größte, die je gegen ein Rechenzentrum in New Jersey ergriffen wurde. Rechenzentren würden in diesem Bundesstaat nicht ohne Konsequenzen gebaut oder betrieben, sagte er. DataOne hat 45 Tage Zeit, die Genehmigungen zu beantragen oder den Betrieb einzustellen, darf die Motoren aber weiterlaufen lassen, solange der Antrag bearbeitet wird. Das Unternehmen erklärte gegenüber The New York Times, es sei mit der Strafe nicht einverstanden. Es werde die Luftgenehmigungen für die temporären Generatoren beantragen und befinde sich im Übergang zu emissionsarmen Brennstoffzellen.

Die Anwohner überzeugt das nicht. Nichole Gardner von der lokalen Organisation Sustain SJ sagte Ars, die Strafe sei sowohl in der Höhe als auch im Vollzug unzureichend. Der Standort müsse im 45-Tage-Fenster stillgelegt werden. Tiffany Leone-Vespa, die seit 18 Jahren in der Nachbarschaft lebt, fragte die Times, was die Anwohner eingeatmet hätten, seit die Generatoren ohne Genehmigung liefen. Ein weiterer Anwohner, Steve Brown, beschrieb es als eine Regelung nach dem Muster, nicht um Erlaubnis zu bitten, sondern später um Verzeihung. Die Strafe sei für ein Unternehmen mit mehreren Milliarden Dollar Kapital immer noch ein Tropfen auf den heißen Stein, fügte er hinzu.

Der öffentliche Druck hat die Politik des Bundesstaates bereits verändert. Ars Technica berichtet, in New Jersey seien mehr als 80 Rechenzentren geplant oder im Bau. Der Bundesstaat habe kürzlich ein Gesetz verabschiedet, das die Steuervergünstigungen für Rechenzentren beendet und Entwickler von einem Fonds ausschließt, der 250 Millionen Dollar an Anreizen geboten hatte.

Im Orbit, 15 Minuten am Stück

Einige Antworten der Branche auf die Grenzen von Strom und Kühlung verlassen den Planeten. Googles erster Testsatellit für das Projekt Suncatcher soll am 1. Oktober an Bord einer SpaceX Falcon 9 starten, als Teil des Rideshare-Programms Transporter-18. Das berichtete Ars Technica am 24. September. Der Satellit mit dem Namen MVP ist etwa so groß wie ein Kühlschrank und trägt vier von Googles eigenen TPU-Beschleunigern für KI.

Seine Solarmodule liefern laut The New York Times etwa ein Kilowatt Leistung, grob genug für eine Mikrowelle oder einen Haartrockner. Tom's Hardware merkt an, die Hardware sei mit einem einzelnen erdgebundenen Server vergleichbar, und das Raumfahrzeug selbst stamme von der Satellitenbildfirma Planet Labs. Google hatte geplant, 2027 zwei eigene Satelliten zu starten, entschied sich aber, das Vorhaben zu beschleunigen. Dafür integrierte das Unternehmen seine Chips in einen Satelliten, den Planet Labs bereits gebaut hatte.

Die Kühlung ist der schwierige Teil. Ars Technica berichtet, Googles Entwurf nutze eine Schicht formbaren Wärmeleitmaterials. Sie verbindet die Chips mit Wärmerohren aus Aluminium und Kupfer, die die Wärme in einen Radiator leiten, der sie in den Weltraum abstrahlt. Dieses System kann nur in Schüben von etwa 15 Minuten arbeiten. Danach müssen die TPUs abschalten und die Radiatoren aufholen. Tom's Hardware nennt dieselbe Grenze für die Laufzeit und merkt an, der Satellit selbst bleibe bis zu sechs Jahre im Orbit, bevor er beim Wiedereintritt verglüht.

Die Strahlung ist das andere Problem. Ars Technica merkt an, sie könne Chips beschädigen oder Bits umkippen und Berechnungen verfälschen. Die TPUs seien dieselbe Hardware, die Google in irdischen Servern nutzt, keine strahlungsgehärteten Bauteile. Startvibrationen und hohe g-Kräfte kommen als weiteres Risiko hinzu. Google will Gemini-Modelle auf dem Satelliten testen und erwartet, dass es Jahre dauert, bis Suncatcher vom Projekt zum Produkt wird. James Manyika, Googles Senior Vice President of Research, sagte der Times, das Unternehmen rechne nicht damit, in den nächsten Jahren etwas nützlich Betriebsbereites zu haben. Er verglich das Vorhaben mit Googles Arbeit am fahrerlosen Auto, die etwa 15 Jahre vor einer Auslieferung getestet wurde.

Zurück auf dem Boden bleibt das ältere Problem. Eine Analyse von Christopher Tozzi für Data Center Knowledge argumentierte, die meisten Rechenzentren könnten nicht allein mit erneuerbaren Energien laufen. Wind- und Solarleistung schwanken mit dem Wetter, Geothermie erfordert spezialisierte Anlagen und höhere Vorabinvestitionen, und Speicherung in großem Maßstab ist teuer. Das praktische Ergebnis, schrieb Tozzi, sei, dass traditionelle Energie fast immer nötig ist, um saubere Quellen zu ergänzen oder als Reserve zu dienen. Selbst 20 Prozent des Energiebedarfs einer Anlage aus erneuerbaren Quellen senken die Emissionen um einen entsprechenden Betrag.