Rechenzentren: Strom, Kühlung und ein Bußgeld von 1,1 Millionen Dollar

Das US-Energieministerium will diese Woche 5.250.000.000 Dollar in den Ausbau der Netze investieren. Das Paket umfasst laut The Register 1.900.000.000 Dollar an Bundesmitteln und 3.350.000.000 Dollar, die als Kostenbeteiligung dazukommen.

Das Geld trägt 31 Projekte in 26 Bundesstaaten und soll mindestens 23 Gigawatt zusätzliche Kapazität schaffen. Der Bundesanteil von 1.900.000.000 Dollar ist der Kern der Ankündigung. Neue Kraftwerke baut das Programm nicht. Der größte Teil der Arbeit besteht darin, mehr als 1.500 Meilen Übertragungsleitungen neu zu bespannen oder zu ersetzen. Dazu kommen Sensoren, Geräte zur Leistungsflusssteuerung und Analysesoftware auf 21.000 Meilen Netzinfrastruktur. Das Energieministerium verspricht eine höhere Zuverlässigkeit und niedrigere Stromkosten für rund 100.000.000 Amerikaner. Energieminister Chris Wright sagte, die Investitionen würden "mehr aus der Infrastruktur herausholen, die wir bereits haben, mehr Strom durch die Netze leiten und bezahlbaren, zuverlässigen und sicheren Strom liefern, der den amerikanischen Wohlstand für die kommenden Jahrzehnte trägt."

Diese Einordnung ist wichtig. Die Grenze ist nicht nur, wie viel Strom das Land erzeugen kann. Sie liegt auch darin, wie viel die Leitungen transportieren und wie schnell das System Kapazität zubauen kann.

The Register berichtete, Moody's habe Anfang des Monats gewarnt, der Bau von Rechenzentren überhole die Fähigkeit des Netzes, die nötige Kapazität bereitzustellen. Bis 2030 rechnet Moody's mit einem Stromverbrauch der US-Rechenzentren von 426 TWh, fast doppelt so viel wie 2025. Diese Zahl sollte man im Kopf behalten, wenn man eine Ankündigung über Netzausbau liest. Betreiber kaufen Strom derzeit auch auf anderem Weg ein. The Register nannte eine Reihe von Investitionen in kleine modulare Reaktoren, Geothermie und die Reaktivierung alter Kernkraftwerke. Auch Chiphersteller drängen auf klügere, stärker vernetzte Rechenzentren, die Kapazität bei Bedarf ans Netz zurückgeben können, unter ihnen Nvidia.

Die Kühlung ist das schwierigere Problem

Über Strom wird berichtet. Bei der Wärme wird die Physik unangenehm. Googles Projekt Suncatcher, ein Versuch, KI-Rechenleistung im Orbit zu testen, zeigt das am deutlichsten.

Ars Technica berichtete, Googles erster Testsatellit mit dem Namen MVP solle am 1. Oktober an Bord einer SpaceX Falcon 9 im Rahmen des Rideshare-Programms Transporter-18 starten. Der Satellit ist etwa so groß wie ein Kühlschrank und trägt vier von Googles eigenen TPU-KI-Beschleunigern. Seine Solarpaneele liefern rund ein Kilowatt Leistung, genug für eine Mikrowelle oder einen Haartrockner. Google hat das Raumfahrzeug nicht von Grund auf gebaut. Die KI-Hardware stammt von Google, der Satellit aber von der Satellitenbildfirma Planet Labs, so Ars Technica. Ursprünglich wollte Google 2027 zwei eigene Satelliten starten. Das Unternehmen wollte schneller sein und baute seine Chips in einen Satelliten ein, den Planet Labs bereits für einen frühen Test gefertigt hatte.

Die Kühlung ist der Grund, warum der Test nur in kurzen Stößen läuft. Ars Technica berichtete, Googles Lösung nutze eine Schicht aus formbarem "thermal interface material", das die Chips mit Wärmerohren aus Aluminium und Kupfer verbindet. Diese leiten die Wärme in einen Radiator, der sie ins All abstrahlt. Trotzdem läuft das System nur etwa 15 Minuten am Stück, dann müssen die TPUs abschalten, damit die Radiatoren hinterherkommen.

Auch Tom's Hardware nannte die Grenze von 15 Minuten. Der Satellit soll bis zu ein Jahr lang KI-Anfragen bearbeiten und bis zu sechs Jahre im Orbit bleiben, bevor er beim Wiedereintritt verglüht. Die beiden Medien widersprechen sich bei der Frage, wie lange die KI-Nutzlast arbeitet, deshalb sind Angaben zur Dauer mit Vorsicht zu behandeln. Strahlung ist das zweite Problem. Ars Technica merkte an, Strahlung könne Chips beschädigen oder Berechnungen stören, indem sie Bits umkippt. Google nutze dieselben TPUs wie in irdischen Servern und keine eigens gehärtete Hardware. Tom's Hardware berichtete, Googles Antwort sei derzeit, die Chips regelmäßig neu zu starten. James Manyika, Senior Vice President of Research bei Google, sagte der New York Times: "Wir erwarten, ganz offen gesagt, nicht, dass wir in den nächsten Jahren etwas Nützliches in Betrieb haben werden." Er verglich das Vorhaben mit Googles fahrerlosen Autos, die das Unternehmen "etwa 15 Jahre vor allem, was dann kam" getestet habe.

Rechenzentren im Orbit sind keine kurzfristige Antwort auf die Grenzen von Strom und Kühlung auf der Erde. Sie sind ein Forschungsprogramm mit einem Satelliten für vier Chips und einer Solaranlage von einem Kilowatt. Google hat laut Tom's Hardware langfristige Pläne für vernetzte Flotten von mehr als 80 Satelliten skizziert. Doch der eigene Forschungschef setzt den Zeitrahmen in Jahren, nicht in Quartalen.

New Jerseys Beispiel für 1.100.000 Dollar

Auf dem Boden wird die Durchsetzung lauter. New Jersey verpflichtete den Betreiber eines der größten geplanten Rechenzentren der Ostküste, ein Bußgeld von 1.100.000 Dollar zu zahlen. Der Staat wirft dem Unternehmen vor, heimlich Gasgeneratoren installiert und betrieben zu haben, gegen seinen Air Pollution Control Act. Ars Technica berichtete am 24. September darüber. DataOne wurde bestraft, nachdem eine Untersuchung von The Guardian und Floodlight News im August Wärmebilddrohnenaufnahmen geteilt hatte. Auf den Aufnahmen waren 45 der 62 Gasgeneratoren in Betrieb.

Keiner der Generatoren hatte die für Anlagen ab 37 Kilowatt Leistung nötige Genehmigung, obwohl sie mit 1.982 kW liefen, mehr als das 50-Fache des im Staat erlaubten Werts, so Ars Technica. Das Umweltministerium von New Jersey wies darauf hin, dass solche Generatoren Kohlendioxid, Stickoxide, Kohlenmonoxid und weitere Verbrennungsrückstände ausstoßen. Diese können Asthma verschlimmern, Herzinfarkte auslösen und zu frühen Todesfällen führen. Ministeriumsleiter Ed Potosnak nannte die Maßnahme "die mit Abstand größte, die jemals gegen ein Rechenzentrum in New Jersey ergriffen wurde". Er sagte, Rechenzentren würden in diesem Staat nicht "ohne Konsequenzen gebaut oder betrieben".

Die Abhilfe hat Grenzen. DataOne erhielt 45 Tage Zeit, um Genehmigungen zu beantragen oder den Betrieb einzustellen, darf die Gasmotoren aber weiter laufen lassen, während es sie beantragt. Nichole Gardner von der lokalen Umweltorganisation Sustain SJ sagte Ars, "wir halten es für unzureichend, sowohl bei der Geldsumme als auch bei der Durchsetzung". Ein Sprecher von DataOne sagte der New York Times, das Unternehmen "werde die Luftgenehmigungen für die temporären Generatoren beantragen". Der Sprecher erklärte, man "sei" mit dem Bußgeld "nicht einverstanden", und ergänzte, der Standort "stelle auf emissionsarme, leise Brennstoffzellen um".

Die Anwohner rund um den Standort Vineland, der Microsofts KI-Werkzeuge einschließlich Copilot mit Strom versorgt, sind nicht beruhigt. Tiffany Leone-Vespa sagte der NYT: "Was haben wir eingeatmet, seit sie diese Generatoren ohne Genehmigung betreiben?" Steve Brown, ein weiterer langjähriger Anwohner, nannte es eine Regelung nach dem Muster "nicht um Erlaubnis fragen, sondern später um Verzeihung bitten". In New Jersey sind mehr als 80 Rechenzentren geplant oder im Bau. Der Staat verabschiedete kürzlich ein Gesetz, das die Steuergutschriften für Rechenzentren beendet und Entwickler von einem Fonds ausschließt, der zuvor 250.000.000 Dollar an Anreizen bot.

Setzt man die drei Geschichten zusammen, ist das Muster klar. Das Geld fürs Netz ist real, kommt aber erst später. Das Orbitalexperiment ist real, aber winzig. Das Bußgeld in New Jersey ist real, aber gemessen am eingesetzten Kapital klein, wie die Anwohner anmerken. Keine dieser Antworten löst den Engpass bei Strom und Kühlung, den die Prognosen der Branche selbst beschreiben.