Rechenzentren könnten den Strombedarf in die Höhe treiben und den deutschen Strommarkt in den kommenden Jahren auf den Kopf stellen. Reicht dafür ein Wind- und Solarturbo – oder braucht es doch wieder Kernenergie? Die Antwort hängt wesentlich davon ab, wie flexibel es gelingt, Rechenzentren in das Stromsystem zu integrieren.
Atomkraft oder Erneuerbare?
Mit dem KI-Hype und den damit verbundenen riesigen Rechenzentren gewinnt diese Frage auch in Deutschland an Bedeutung. Denn der zusätzliche Strombedarf könnte erheblich ausfallen. In einem von Montel untersuchten KI-Szenario steigt die Stromnachfrage von Rechenzentren von rund 32 Terawattstunden (TWh) im Jahr 2030 auf 141 TWh im Jahr 2040 und 223 TWh im Jahr 2050. Gegenüber dem Base Case müssen damit 2050 zusätzliche rund 134 TWh Strom erzeugt und in das System integriert werden.
Die Studie stellt zwei unterschiedliche Versorgungspfade gegenüber. Im ersten wird die zusätzliche Nachfrage durch einen stärkeren Ausbau von Windenergie, Photovoltaik und Batteriespeichern gedeckt. Im zweiten bleiben diese Kapazitäten weitgehend auf dem Niveau des Base Case, während zusätzliche Kernenergiekapazitäten aufgebaut werden.
Die Modellierung zeigt zunächst einen deutlichen Vorteil einer kontinuierlichen nuklearen Stromerzeugung. Dabei können Rechenzentren ihren Verbrauch kaum an das Stromangebot anpassen. Bei einer Flexibilisierung der Nachfrage der hochautomatisierten Rechenzentren mit enormer Rechenleistung, Hyper-Data-Center, um 20 Prozent liegt der durchschnittliche Strompreis im Jahr 2050 im Nuklear-Pfad bei rund 72 Euro je Megawattstunden (MWh). Im EE-/BESS-Pfad sind es dagegen rund 91 Euro/MWh. Auch Extrempreisstunden treten nach der Flexibilisierung der Nachfrage deutlich seltener auf: 156 stehen 333 Stunden gegenüber.
Ein anderes Bild zeigt sich jedoch, wenn Rechenzentren ihre Last stärker in Stunden mit hoher Stromverfügbarkeit verlagern können. Unterstellt man, dass die Hyper-Data-Center ihre Nachfrage zu 100 Prozent flexibel gestalten können, liegen die durchschnittlichen Strompreise im Jahr 2050 bei rund 70 Euro/MWh im Nuklear-Pfad und 74 Euro/MWh im EE-/BESS-Pfad. Damit rücken die beiden Pfade deutlich stärker zusammen.
Wert der Flexibilität
Besonders deutlich wird der Wert der Flexibilität im EE-/BESS-Szenario für das Jahr 2040. Bei einer Flexibilität von lediglich 20 Prozent liegt der durchschnittliche Day-Ahead-Preis bei rund 109 Euro/MWh. Bei hoher Flexibilität sinkt er auf etwa 61 Euro/MWh. Gleichzeitig reduziert sich die Zahl der Stunden mit Preisen von mehr als 200 Euro/MWh von 210 auf 62.
Eine stärkere Flexibilisierung der Nachfrage wirkt sich jedoch nicht nur auf die Preissignale aus, sondern auch auf die maximale Residuallast.
Eine stärkere Flexibilisierung der Nachfrage wirkt sich jedoch nicht nur auf die Preissignale aus, sondern auch auf die maximale Residuallast. Im Jahr 2050 sinkt diese von rund 109 auf 90 Gigawatt (GW). Gleichzeitig kann in diesem Szenario mehr erneuerbarer Strom genutzt werden und muss seltener abgeregelt werden. So steigt die Windstromerzeugung bei höherer Flexibilität von rund 562 auf 583 TWh. Die Solarstromerzeugung nimmt von 166 auf 186 TWh zu. Gegenläufig entwickelt sich die Gasverstromung: Sie sinkt von rund 133 auf 120 TWh.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die reine Gegenüberstellung "Kernenergie oder Erneuerbare?" der Komplexität der Sache nicht gerecht wird. Dass Rechenzentren den Strommarkt in den kommenden Jahrzehnten einem disruptiven Wandel unterziehen werden, ist so gut wie sicher. Wie stark die Veränderungen ausfallen, hängt von der Ausgestaltung der technologischen, politischen und wirtschaftlichen Rahmenbedingungen ab. Sie ist daher mit Unsicherheiten behaftet.
Wenn unser Stromsystem auf den Zubau von Rechenzentren nicht vorbereitet ist, geht das zulasten der Systemstabilität, des Preisniveaus und der Klimaneutralität.
