Warum US-Strompreise durch Rechenzentren bis 2030 steigen

Der Strombedarf in den USA blieb fast zwei Jahrzehnte lang nahezu unverändert. Versorgungsunternehmen richteten ihre Planungen auf diese Konstanz aus, und deutliche Tariferhöhungen waren vergleichsweise selten.

Unabhängig davon, was in der Wirtschaft sonst geschah, erwies sich das Stromsystem als verlässlich und beinahe langweilig stabil.

In den vergangenen zwei Jahren hat sich das geändert. Eine neue Analyse verdeutlicht nun, welche Folgen dieser Wandel für die Zukunft des US-Stromnetzes haben könnte.

Je nach Wohnort könnte die Stromrechnung bis 2030 um rund 10 Prozent steigen – oder sogar um mehr als die Hälfte.

Entscheidend ist dabei eine einzige Frage: Wie viele Servergebäude in Ihrer Nähe entstehen.

Der Wandel beim Strombedarf in den USA

Zwei Branchen haben mit der bisherigen Entwicklung gebrochen: Rechenzentren und Kryptowährungs-Mining. Beide sind Computing-Anlagen im industriellen Maßstab, die rund um die Uhr Strom benötigen.

Jeremiah Johnson, außerordentlicher Professor für Bau-, Konstruktions- und Umwelttechnik an der Staatlichen Universität von North Carolina (NC State), leitete die Untersuchung.

Johnson und sein Team aus vier Universitäten wollten ermitteln, was der starke Ausbau von Rechenzentren für die Stromrechnungen aller anderen Verbraucher bedeutet.

So wurde der Anstieg des Strombedarfs untersucht

Das Team setzte ein Optimierungsmodell für das Energiesystem ein – ein Werkzeug, das nach dem kostengünstigsten rechtlich zulässigen Weg sucht, die Stromversorgung sicherzustellen.

Dafür teilte es die USA in 26 Netzregionen auf und erfasste Angebot und Nachfrage bis 2030 Stunde für Stunde. Berücksichtigt wurde auch, welche neuen Kraftwerke gebaut würden, wo sie entstehen und mit welcher Auslastung sie betrieben würden.

In die Berechnungen flossen geltende Klimavorschriften, Übertragungskapazitäten, regionale Wetterbedingungen und unsichere Brennstoffpreise ein. So konnte das Team mehrere Zukunftsszenarien direkt vergleichen und deren Auswirkungen auf Rechnungen und Emissionen messen.

Stromrechnungen steigen in Rechenzentrum-Hotspots stark

Landesweit könnten die Stromkosten bis 2030 je nach Szenario um etwa 6 bis 29 Prozent höher ausfallen. In besonders betroffenen Regionen könnte der Anstieg 57 Prozent erreichen.

Eine aktuelle Studie geht davon aus, dass sich der Stromverbrauch von US-Rechenzentren bis 2030 ungefähr verdoppelt. Künstliche Intelligenz dürfte dabei fast die Hälfte des Wachstums beim inländischen Strombedarf ausmachen.

Rund zehn Bundesstaaten sind besonders stark betroffen. Virginia steht wegen seiner bereits hohen Konzentration an Serverfarmen an erster Stelle. Die meisten übrigen liegen im Mittelatlantikraum und im Ohio Valley; Westtexas ist der einzige Standort im Westen.

Diese Verteilung ist kein Zufall. In diesen Gebieten befinden sich entweder konzentrierte Servercluster, oder sie nutzen gemeinsame Übertragungsleitungen – das Netz aus Leitungen und Umspannwerken, das Strom über Bundesstaatsgrenzen hinweg transportiert.

Wenn ein einzelner Kunde so viel Strom verbraucht wie eine kleinere Stadt, spüren alle anderen Nutzer desselben Netzes die Preisfolgen.

Rechenzentren beleben die Kohlenachfrage

Nordvirginia liefert im Modell das ungewöhnlichste Bild. Die Modellierung deutet darauf hin, dass Kohlekraftwerke dort stärker laufen könnten, um den stark steigenden Serverbedarf zu decken.

Texas geht einen anderen Weg und stützt sich fast vollständig auf Erdgas. Im gesamten Stromnetz nehmen jedoch beide Brennstoffe zu.

Diese Kombination kehrt den Klimatrend um. Eine separate Studie ergab, dass der US-Stromsektor seine Kohlendioxidemissionen zwischen 2005 und 2017 um fast ein Drittel senkte, vor allem durch die Stilllegung von Kohlekraftwerken und den Ausbau erneuerbarer Energien.

Allein bis 2030 könnten Rechenzentren einen erheblichen Teil dieses Fortschritts zunichtemachen.

Emissionen steigen mit dem Wachstum der KI

Die Kohlenstoffemissionen des Stromsektors könnten in den nächsten dreieinhalb Jahren gegenüber einer Zukunft ohne Wachstum von Rechenzentren um bis zu 28 Prozent steigen.

Der größte Teil dieses Anstiegs entsteht dadurch, dass Kohle- und Gaskraftwerke intensiver betrieben werden.

„Der Stromsektor hat in den vergangenen 20 Jahren Fortschritte bei der Senkung der Kohlenstoffemissionen gemacht, doch die steigende Nachfrage wird einen großen Teil dieser Fortschritte im Wesentlichen zunichtemachen“, sagte Johnson.

Wie Erdgas die Perspektive verändert

Die Brennstoffpreise beeinflussen die Ergebnisse erheblich. Das Endergebnis des Modells hängt stark davon ab, wie viel Erdgas bis 2030 kostet. Auch das Verhältnis zwischen Brennstoffpreisen und Emissionen widerspricht der naheliegenden Annahme.

Günstiges Erdgas senkt Emissionen normalerweise, weil es Kohle verdrängt. Sobald Rechenzentren in die Rechnung einbezogen werden, dreht sich dieser Effekt um.

Billiges Erdgas wird dann verstärkt für neue Server benötigt, sodass Kohlekraftwerke weiterlaufen und die Klimabelastung zunimmt.

Teures Erdgas bewirkt das Gegenteil: Mehr erneuerbare Energien schließen die Lücke, und der Klimaschaden fällt geringer aus.

Einer weiteren Schätzung zufolge entfiel allein auf Kryptowährungs-Mining im Jahr 2023 zwischen einem halben und zwei Prozent des gesamten Stromverbrauchs der USA.

Den Boom bei Rechenzentren regional verteilen

Die geografische Verteilung bietet einen kleinen positiven Aspekt. Würden neue Rechenzentren auf mehr Bundesstaaten verteilt, ließen sich die stärksten regionalen Preissprünge laut Modell abmildern.

Die landesweiten Durchschnittswerte würden sich kaum verändern. Die Rechnungen steigen in jedem Fall, allerdings weniger ungleich verteilt.

Die Wiederherstellung bundesweiter Förderanreize für erneuerbare Energien würde nach Erkenntnissen des Teams zudem sowohl die Kosten- als auch die Emissionsfolgen begrenzen. Neue Projekte würden dadurch eher auf Wind- und Solarenergie als auf Gas und Kohle ausgerichtet.

Entscheidungen prägen die Stromkosten

Vor dieser Arbeit hatte niemand ein landesweites, stundenbasiertes Bild davon zusammengeführt, wie sich der Boom bei Rechenzentren gleichzeitig auf Haushaltsrechnungen und Klimaemissionen auswirkt.

Das Ergebnis ist klar: Die Preise steigen überall, in etwa zehn Bundesstaaten besonders stark, und zwei Jahrzehnte an Klimafortschritten im Stromsektor werden teilweise rückgängig gemacht.

„Die Öffentlichkeit und politische Entscheidungsträger müssen sich dieser kurzfristigen Herausforderungen bewusst sein – 2030 ist weniger als vier Jahre entfernt“, sagte Johnson.

Regulierungsbehörden für Versorgungsunternehmen, Gesetzgeber der Bundesstaaten und Netzbetreiber müssen entscheiden, wo neue Server angeschlossen werden, welche Kraftwerke sie versorgen und wer die Kosten trägt.

Die Folgen dieser Entscheidungen reichen weit über das Gelände eines Rechenzentrums hinaus.