Was 'kaskadierende Ausfälle' in der Nähe von KI-Datenzentren für Ihren Strom bedeuten

Ein einzelnes Rechenzentrum kann so viel Strom verbrauchen wie zehntausende Haushalte, wodurch sich ändert, wie Stromnetze ausfallen und wer zuerst den Strom verliert.

Von Ambia Staley6 Min. LesezeitAktualisiert 15. Mai 2026

Add QZ to Google

Was 'kaskadierende Ausfälle' in der Nähe von KI-Datenzentren für Ihren Strom bedeuten

Karen Fox / Getty Images

Im Juli 2024 fiel ein einziges Gerät auf einer Übertragungsleitung in Nord-Virginia aus, und 60 Rechenzentren mit einem Stromverbrauch von 1.500 Megawatt gingen gleichzeitig offline. Die Anlagen im Fairfax County schalteten alle auf Notstromaggregate um, was den Netzbetreiber PJM Interconnection und das lokale Versorgungsunternehmen Dominion $D dazu zwang, hektisch zu versuchen, weit verbreitete Stromausfälle in der Region zu verhindern, so ein Bericht der North American Electric Reliability Corporation (NERC).

Der Vorfall veranschaulicht etwas, worauf Forscher von Stromsystemen seit langem hinweisen: Wenn sich massive, konzentrierte Stromlasten in einem Gebiet häufen, ändert sich die Physik des Netzausfalls. Probleme, die sich einst über ein großes Netzwerk verteilt hätten, können sich stattdessen an einem Ort anhäufen, was das Risiko gezielter Stromabschaltungen für nahegelegene Häuser und Unternehmen erhöht.

Woody Zhu, ein Assistenzprofessor an der Carnegie Mellon University, der Stromsysteme und Rechenzentren erforscht, sagte kürzlich gegenüber Quartz, dass schnelles Wachstum von Rechenzentren in Regionen, die nicht für dieses Maß an anhaltender Last ausgelegt sind, Netze schaffen kann, die in einem "nahezu dauerhaft gestressten Regime" arbeiten.

Hier ist, was man wissen sollte.

Wie ein Netz mit einer konzentrierten Last anders ausfällt

Elektrische Netze sind um die Annahme herum konzipiert, dass die Nachfrage vielfältig und verteilt ist. Tausende von Haushalten, Büros und Fabriken beziehen zu unterschiedlichen Zeiten unterschiedliche Mengen an Strom. Diese Variation gibt den Netzbetreibern Flexibilität: Wenn ein Teil des Systems gestresst ist, kann die Last über andere Teile mit freier Kapazität ausgeglichen werden.

Große Rechenzentren brechen dieses Muster. Anders als die meisten gewerblichen oder industriellen Kunden verbrauchen sie rund um die Uhr enorme Mengen an Strom. Eine einzige moderne Anlage kann so viel Strom verbrauchen wie zigtausend Haushalte. Auf KI ausgerichtete Rechenzentren sind noch energieintensiver, da sie auf Hochleistungsrechner angewiesen sind, die kontinuierlich laufen, so Zhu im The Conversation.

„Anstatt dass sich Stress allmählich durch diversifizierte Nachfrage ausbreitet, kann sich Stress stark um spezifische Knotenpunkte lokalisieren“, sagte Zhu. Das bedeutet, dass ein einzelner Geräteausfall in der Nähe eines Rechenzentrum-Clusters einen Dominoeffekt hervorrufen kann. Wenn die erhöhte Nachfrage nach Strom in einem Bereich konzentriert ist, kann ein einzelner Geräteausfall einen Dominoeffekt auslösen, wie Zhu in seiner Forschung zur Belastbarkeit des Stromnetzes festgestellt hat.

Der Vorfall in Nord-Virginia im Juli 2024 zeigte die Kehrseite dieses Problems. Traditionelle USV-Systeme übertragen bei einer Netzstörung die Last des Rechenzentrums sofort auf die Batterie und schalten erst wieder zurück, wenn das Netz für einen bestimmten Zeitraum stabil ist. Während dies die IT-Ausrüstung schützt, führt es auch zu plötzlichen, großen Nachfragerückgängen, die Risiken für Netzbetreiber darstellen, laut Schneider Electric. John Moura, der Direktor für Zuverlässigkeitsbewertung und Systemanalyse bei NERC, hat gewarnt: „Da diese Rechenzentren immer größer werden und mehr Energie verbrauchen, ist das Netz nicht dafür ausgelegt, den Ausfall von 1.500-MW-Rechenzentren zu verkraften. Auf einem bestimmten Niveau wird es zu groß, um es auszuhalten, es sei denn, es werden mehr Netzressourcen hinzugefügt.“

Wie Lastabwurf für einen Haushalt aussieht

Wenn der Netzstress akut wird, greifen die Betreiber auf Lastabwurf zurück: die absichtliche Trennung der Stromnachfrage, um sicherzustellen, dass das verfügbare Angebot dem Verbleibenden entspricht und ein kaskadierender Zusammenbruch des Stromnetzes verhindert wird. Für einen Haushalt bedeutet das, dass der Strom ausfällt. Nicht wegen eines Sturms oder einer umgestürzten Leitung, sondern weil ein Netzbetreiber entschieden hat, dass das System nicht alle gleichzeitig versorgen kann.

Wenn die Stromnachfrage das verfügbare Angebot erreicht, ist es manchmal notwendig, die Stromlieferung vorübergehend zu unterbrechen, um die Integrität des Stromnetzes aufrechtzuerhalten. Mehrere Faktoren können zum Lastabwurf führen, darunter extremes Wetter, stark gestiegene Stromnachfrage, ungeplante Ausfälle in Kraftwerken und Übertragungsengpässe, so Entergy $ETR, ein großes US-Versorgungsunternehmen. Lastabwürfe können von wenigen Minuten bis zu mehreren Stunden dauern.

Amerikaner haben dies in katastrophalem Ausmaß erlebt. Während des Wintersturms Uri im Februar 2021 ordnete ERCOT 20.000 MW rotierende Stromausfälle an, um einen Netzzusammenbruch zu verhindern, der größte manuell gesteuerte Lastabwurf in der US-Geschichte. Mehr als 4,5 Millionen Menschen in Texas verloren den Strom, einige bis zu vier Tage lang, laut einem gemeinsamen Bericht der Federal Energy Regulatory Commission und NERC. Der Sturm trug laut dem texanischen Rechnungsprüfer zu mindestens 210 Todesfällen bei.

Das Problem bei datenzentrumsinduziertem Netzstress besteht nicht darin, dass der nächste Ausfall dieses Ausmaß erreicht, sondern dass die Bedingungen für erzwungenen Lastabwurf häufiger und lokaler werden. Zhu warnte, dass ohne Änderungen das schnelle Wachstum von Datenzentren "kaskadierende Ausfälle oder erzwungenen Lastabwurf" in nahegelegenen Gemeinden riskiert.

Welche Regionen sind am stärksten gefährdet

Das nordamerikanische Stromnetz sieht sich in den nächsten zehn Jahren mit zunehmenden Zuverlässigkeitsrisiken konfrontiert, da das durch Datenzentren und künstliche Intelligenz getriebene Nachfragewachstum die Ergänzungen zum Netz zu übertreffen droht, so NERC's Langfristige Zuverlässigkeitsbewertung 2025, veröffentlicht im Januar 2026. Dreizehn von 23 nordamerikanischen Bewertungsgebieten sehen sich in den nächsten fünf Jahren erhöhten oder hohen Risiken in Bezug auf die Ressourcenadäquanz ausgesetzt.

Neue Rechenzentren sind für den größten Teil des prognostizierten Anstiegs des nordamerikanischen Strombedarfs in den nächsten 10 Jahren verantwortlich, wie der NERC-Bericht ergab. Mehrere Teile des Landes sehen sich bis Ende des Jahrzehnts mit einem "hohen Risiko" für Stromversorgungsausfälle konfrontiert, einschließlich der Staaten, die ab 2028 von MISO bedient werden, sowie Teile von Texas, des nordwestlichen US und des mittleren Atlantiks ab 2029, laut The Hill.

PJM Interconnection, welches 65 Millionen Menschen in 13 Bundesstaaten bedient, prognostiziert ein Spitzenlastwachstum von 32 Gigawatt zwischen 2024 und 2030, wobei Rechenzentren für 94 % dieses Anstiegs verantwortlich sind, so die langfristige Lastprognose von PJM für 2025. Die Entwicklung von Rechenzentren ist stark in bestimmten Gebieten konzentriert, wie Northern Virginias "Data Center Alley" und Teile von Ohio.

Das Problem ist nicht nur die Gesamtnachfrage, sondern wie schnell sie eintrifft. Am 4. Mai 2026 gab NERC einen seltenen Level 3 "Essential Actions" Alert als Reaktion auf wiederholte Ereignisse aus, bei denen 1.000 oder mehr Megawatt Rechenlast in Sekunden vom Übertragungsnetz abgefallen sind, laut Carbon Directs Analyse der Warnung. Instabilitätsprobleme des Netzes, die durch Rechenzentren verursacht werden, "könnten ziemlich ernst werden — bis zu dem Punkt, an dem sie weitreichende Blackouts verursachen", sagte Ben Inskeep, Programmdirektor der Citizens Action Coalition, gegenüber Utility Dive.

Was als nächstes kommt

Zuverlässigkeitsprobleme werden oft als große, systemweite Blackouts dargestellt. In Wirklichkeit, wie Zhu geschrieben hat, zeigt sich Netzstress auf subtilere Weise: Spannungsschwankungen, Überhitzung von Geräten und längere Erholungszeiten nach Stürmen oder Hitzewellen. Für Gemeinschaften in der Nähe von Rechenzentrumsknoten ist das Risiko nicht ein einzelnes dramatisches Versagen, sondern eine allmähliche Verringerung der Marge, die normale Operationen von Notfällen trennt.

Rechenzentren verbrauchten 2023 etwa 4,4 % des gesamten US-Stroms und werden laut einem Bericht bis 2028 voraussichtlich zwischen 6,7 % und 12 % verbrauchen. Lawrence Berkeley National Laboratory veröffentlicht vom Energieministerium. Die Wachstumsdynamik macht die Frage der Netzzuverlässigkeit mit jedem Jahr dringlicher.

„Langfristige Nachhaltigkeit erfordert eine proaktivere Planung“, sagte Zhu und forderte koordinierte Standortentscheidungen, den Ausbau der Übertragung, lokale Erzeugung, Speicherung und ein adaptives Demand-Management. "Das System ändert sich schneller als die Infrastruktur, die zu seiner Unterstützung benötigt wird", sagte Moura von der NERC laut Utility Dive.

Die Frage ist, ob die Planung mit dem Bau Schritt halten kann. Bisher ist dies nicht der Fall.

Die wichtigsten Wirtschaftsnachrichten, jeden Morgen frisch geliefert.

Schließen Sie sich über 500.000 Lesern an, die ihren Tag mit Quartz beginnen.

Mit dem Abonnieren stimmen Sie unseren Nutzungsbedingungen und unserer Datenschutzrichtlinie zu.