Aufgrund von künstlicher Intelligenz, einer breiteren Nachfrage und einer Verlangsamung des Tempos der Energieeffizienzsteigerungen wird sich der weltweite Strombedarf für Rechenzentren bis 2030 voraussichtlich mehr als verdoppeln, während er zuvor, in den Jahren 2015 bis 2020, stagniert hatte. Das berichtet der kürzlich erschienene Report „Generational Growth – AI, data centers and the coming US power demand surge“ von Goldman Sachs Global Investment Research. Neben der steigenden Industrieproduktion und Fertigung sowie breiteren Elektrifizierungstrends ist der wachsende Bedarf im Bereich der Datennutzung der Hauptkatalysator für eine Beschleunigung des Wachstums der US-amerikanischen Stromnachfrage von 0 Prozent im letzten Jahrzehnt auf 2,4 Prozent bis zum Ende des Jahrzehnts.
Vieles spricht dafür, dass die Unterstützung des durch Rechenzentren gesteuerten Wachstums Investitionen der Energieversorger in Höhe von 50 Milliarden US-Dollar in neue Stromerzeugungskapazitäten erfordern wird. Goldman Sachs Global Investment Research geht von einer 60:40-Aufteilung zwischen Gas und erneuerbaren Energien aus, was bis 2030 zu einem Anstieg der Erdgasnachfrage um circa 3,3 Milliarden Kubikfuß pro Tag führen könnte.
Auch wenn das Interesse der Anleger am Thema KI-Revolution nicht neu ist, werden nachgelagerte Investitionsmöglichkeiten in den Bereichen Versorgungswirtschaft und erneuerbare Energien bestehen. Gerade Erzeugungs- und Industrieunternehmen, deren Investitionen und Produkte zur Unterstützung dieses Wachstums erforderlich sind, werden möglicherweise noch unterschätzt.
Nachgelagerte Nutznießer des KI- und Rechenzentrumswachstums in der Stromversorgungskette
Die Stromnachfrage in den USA dürfte ein seit Generationen nicht mehr erreichtes Wachstum verzeichnen. Zu keinem Zeitpunkt seit Beginn des Jahrhunderts ist die
Im Überblick: Vier Fragen und Antworten zum bevorstehenden Stromanstieg durch künstliche Intelligenz und Rechenzentren
Goldman Sachs Global Investment Research prognostiziert für den Zeitraum 2023 bis 2030 eine jährliche Steigerung des Strombedarfs von Rechenzentren um 15 Prozent, was dazu führen würde, dass Rechenzentren bis 2030 rund 8 Prozent des gesamten Strombedarfs in den USA ausmachen werden, im Vergleich zu derzeit etwa 3 Prozent. Insgesamt wäre dabei von einem jährlichen Wachstum der US-Stromnachfrage von 2,4 Prozent bis 2030 gegenüber dem Niveau von 2022 im Vergleich zu etwa 0 Prozent im vergangenen Jahrzehnt auszugehen. Von den 2,4 Prozent Anstieg sind etwa 90 Basispunkte an Rechenzentren gebunden.
Etwa 47 Gigawatt (GW) an zusätzlicher Stromerzeugungskapazität werden erforderlich sein, um das kumulierte Wachstum der Stromnachfrage in US-Rechenzentren bis 2030 zu unterstützen. Sie dürften zu etwa 60 Prozent aus Gas und zu 40 Prozent aus erneuerbaren Quellen stammen. Dies könnte bis 2030 kumulativ zu Kapitalinvestitionen in Höhe von etwa 50 Milliarden US-Dollar in US-amerikanische Stromerzeugungskapazitäten führen.
Erste Gespräche mit Versorgungsunternehmen im Beobachtungsfeld deuten nicht darauf hin, dass im aktuellen Fünfjahresplanungszeitraum wesentliche Bedenken hinsichtlich der Lieferkette auf der Erzeugungsausrüstungs- oder der Übertragungsseite bestehen, obwohl Investoren die Sorge geäußert haben, dass Probleme der letzten Jahre rund um Solarenergie erneut auftauchen könnten. Darüber hinaus bleiben lange Verbindungswarteschlangen eine Herausforderung für den Anschluss neuer Projekte an das Netz.
Der Genehmigungs- und Abnahmeprozess für Übertragungsprojekte wird der Schlüssel sein, um diese Hürden zu überwinden. An anderer Stelle zeigen sich ähnliche potenzielle Wachstumshemmnisse durch den Bau der Infrastruktur für die Erdgasübertragung, insbesondere durch ausufernde Zeitpläne, Genehmigungsprobleme und Rechtsstreitigkeiten im Umwelt- und Grundeigentümerbereich. Dabei dürften die Bau- und Genehmigungsfristen die wichtigste Einschränkung für Erdgas sein, wobei es zu einer durchschnittlichen Verzögerung von circa vier Jahren vom Datum der Projektankündigung bis zum Datum der Inbetriebnahme kommen könnte. Das würde bedeuten, dass Kapazitätserweiterungen, wenn sie heute angekündigt würden, erst ab circa 2028 in Betrieb gehen würden.
Die Antwort darauf wird entscheidend für die Entwicklung des KI-Strombedarfs sein. Das Fehlen jeglicher Einschränkungen wäre für den Stromverbrauch am positivsten – d.h. wenn die Budgets der Unternehmen für Technologieausgaben nicht begrenzt werden, würden die Serverabsätze nicht beeinträchtigt werden, selbst wenn neue Generationen von Chips oder Servern auf den Markt kommen, die mehr Geld kosten und mehr Strom verbrauchen, aber eine höhere Rechengeschwindigkeit bieten. Das Szenario einer eingeschränkten Nachfrage wäre am pessimistischsten, da unter sonst gleichen Bedingungen weniger, effizientere Server in der Lage wären, ein festes Nachfrageniveau zu decken. Die Schätzungen von GS Global Investment Research gehen davon aus, dass Budgets eine Einschränkung darstellen könnten, wenn Käufer innerhalb ihres Budgets zu produktiveren Produkten wechseln.
Stromnachfrage in den USA so deutlich und anhaltend gestiegen, wie es für die Jahre bis zum Ende dieses Jahrzehnts der Fall sein könnte: Der Bericht von Goldman Sachs Global Investment Research rechnet über einen Zeitraum von acht Jahren hinweg mit einem Anstieg um 2,4 Prozent. In den letzten 20 Jahren war die jährliche Stromerzeugung im Durchschnitt um weniger als 0,5 Prozent gestiegen. Die Analysten von GS Global Investment Research gehen davon aus, dass sich dies bis zum Ende des Jahrzehnts ändern wird, angeführt von einem Anstieg der Nachfrage nach Strom in Rechenzentren und ergänzt durch Elektrifizierung, industrielle Rückverlagerungen und Produktionszuwächse generell.
Das Wachstum durch KI, eine breitere Datennachfrage und eine Verlangsamung der Energieeffizienzgewinne führen zu einem Anstieg des Stromverbrauchs in Rechenzentren, der sich bis 2030 voraussichtlich mehr als verdoppeln wird, sodass Rechenzentren 8 Prozent des Strombedarfs in den USA insgesamt gegenüber 3 Prozent im Jahr 2022 ausmachen dürften.
Das Interesse der Anleger am Wachstum von Rechenzentren ist nicht neu, aber die Differenzierung zwischen Wegbereitern, Nutznießern des Versorgungsvolumenwachstums, Nutznießern des Versorgungsinvestitionswachstums und des Ausbaus der Stromnetze wird wahrscheinlich das nächste Schwerpunktgebiet sein. Technologieunternehmen werden wahrscheinlich den Abschluss von Stromabnahmeverträgen (Power Purchase Agreements, PPAs) beschleunigen, bei denen die Unternehmen Verträge über den Kauf von Strom mit Versorgungsunternehmen oder unabhängigen Erzeugern von erneuerbaren Energien abschließen. Und Infrastrukturunternehmen und Industrieunternehmen, die Produkte herstellen, die die erforderliche Übertragung, Erzeugung und Verteilung unterstützen, werden wahrscheinlich ebenfalls davon profitieren.
Mögliche Treiber für Aufwärts- und Abwärtsbewegungen
Ein wesentlicher Treiber der KI-Energienachfrage ist, ob das Wachstumshemmnis durch die Nachfrage, die Budgets oder durch keines von beiden gegeben ist. KI-Server der neuen Generation verbrauchen mehr Strom und bieten eine höhere Rechengeschwindigkeit, auch wenn die Intensität des Stromverbrauchs erheblich gesunken ist. Das Basisszenario des Berichts von Goldman Sachs Global Investment Research könnte übertroffen werden, wenn die Käufe und die Nutzung von Servern weiterhin wachsen. Nachteilig für das Basisszenario könnte sein, dass die Energieeffizienz höher ist als erwartet oder die Effizienz von Energie und/oder Rechengeschwindigkeit dazu führt, dass weniger Server gekauft werden als erwartet.
Strombedarf von Rechenzentren und der KI-Katalysator
Die Kombination aus KI, einem Anstieg des sonstigen Datenbedarfs und einer erheblichen Verlangsamung der Steigerung der Energieeffizienz macht Rechenzentren zu einem entscheidenden Treiber für die Beschleunigung des globalen und US-amerikanischen Stromnachfragewachstums. Der Bericht von GS Global Investment Research geht davon aus, dass der Strombedarf von Rechenzentren ohne Kryptowährung im Jahr 2030 gegenüber dem Niveau von 2023 um 160 Prozent steigen wird (bei einer Bandbreite zwischen „Bären“- und „Bullen“-Szenario von 80 bis 240 Prozent Wachstum), was im Basisszenario einem Anstieg von etwa 650 Terawattstunden (TWh) bis 2030 entspricht (330/1.000 TWh in den Bären-/Bullen-Szenarien). Allein Rechenzentren werden im Basisszenario eine CAGR (Compound Annual Growth Rate) von 0,9 Prozent zum gesamten Strombedarf in den USA und eine CAGR von 0,3 Prozent zum gesamten globalen Strombedarf beitragen, mit einem Bull-Case-Beitrag von 1,3 Prozent und einem Bear-Case-Beitrag von 0,5 Prozent. Das Basisszenario geht davon aus, dass der Strombedarf von Rechenzentren bis 2030 von 1 bis 2 Prozent des gesamten weltweiten Strombedarfs auf 3 bis 4 Prozent ansteigt. In den USA ist der Anstieg sogar noch größer – von 3 Prozent auf 8 Prozent. Die Schätzungen des Berichts für den gesamten Strombedarf von Rechenzentren liegen über den Prognosen der Internationalen Energieagentur (IEA) für 2026, und die Prognose, dass KI im Jahr 2028 etwa 19 Prozent des Strombedarfs von Rechenzentren ausmachen wird, liegt über den jüngsten Unternehmensprognosen.
Der Datenbedarf ist gestiegen, aber bis vor kurzem war der Strombedarf von Rechenzentren stagnierend. Zwischen 2015 und 2019 hat sich der Arbeitslastbedarf der Rechenzentren nahezu verdreifacht, während ihr Strombedarf relativ konstant blieb. Dafür gab es zwei Hauptgründe:
1. Effizienzgewinne beim Stromverbrauch (d.h. einhergehend mit einer abnehmenden Stromintensität) in Cloud- und Hyperscale-Rechenzentren. Die jährlichen Effizienzgewinne betrugen durchschnittlich etwa 15 Prozent.
2. Eine Verlagerung hin zu Cloud- und Hyperscale-Rechenzentren, die eine deutlich geringere Stromverbrauchsintensität aufweisen als herkömmliche Rechenzentren. Im Jahr 2020 entfielen mehr als 90 Prozent des Arbeitslastbedarfs von Rechenzentren auf Cloud- und Hyperscale-Zentren.
Der Bericht von Global Investment Research beruht auf der Schätzung, dass der Strombedarf von Rechenzentren im Jahr 2020 etwa 240 TWh betrug, basierend auf Daten von IEA, Cisco und akademischen Quellen.
Allerdings ist in den letzten drei Jahren der Stromverbrauch von Rechenzentren gestiegen. Da ein Großteil der Verlagerungen bereits erfolgt ist, sind die Gewinne aus der Umstellung auf Cloud bzw. Hyperscale geringer geworden. Darüber hinaus gibt es Anzeichen dafür, dass die Effizienzsteigerungen in Cloud- bzw. Hyperscale-Rechenzentren nachlassen (es sind nicht für jedes Jahr Daten zur Berechnung der Effizienz konsistent verfügbar, sie werden daher für einige historische Jahre geschätzt oder impliziert). Die IEA schätzt, dass der Stromverbrauch von Rechenzentren im Jahr 2022 ohne Kryptowährung bei etwa 350 TWh lag; wenn alles andere gleich bleibt, bedeutet dies, dass sich die jährlichen Effizienzgewinne von Cloud bzw. Hyperscale im Zeitraum 2020 bis 2022 auf etwa 1 bis 2 Prozent verlangsamt haben.
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Quelle: Dieser Text basiert auf dem Report „Generational Growth – AI, data centers and the coming US power demand surge“, der am 28. April 2024 von Goldman Sachs Global Investment Research veröffentlicht wurde. Bitte beachten Sie, dass die darin getroffenen Aussagen keine Anlageempfehlungen darstellen.
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