Ein einzelner Ausfall einer Stromleitung außerhalb von Washington, D.C., führte in dieser Woche dazu, dass mehr als 3 Gigawatt Rechenzentrumsnachfrage in weniger als einer Minute aus dem PJM-Netz verschwanden. Dadurch entstanden Spannungsspitzen, die in der gesamten Region Lichter flackern ließen.

Der Vorfall benötigte mehr als 11 Minuten zur Stabilisierung und hat erneut Bedenken hinsichtlich der Widerstandsfähigkeit des größten Stromnetzes der Vereinigten Staaten geweckt, da KI-Rechenzentren rasch expandieren und neue Anforderungen an eine Infrastruktur stellen, die für eine andere Ära gebaut wurde.

Ausfall einer Stromleitung löst plötzlichen Lastabfall im PJM-Netz aus

PJM Interconnection, das die Stromversorgung für 67 Millionen Kunden von New Jersey bis Illinois verwaltet, erlebte die Störung, nachdem eine Stromleitung ausgefallen war. Unter normalen Bedingungen erholt sich das Netz von solchen Ereignissen innerhalb von Sekunden. In diesem Fall löste der Ausfall eine breitere Kettenreaktion aus.

Rechenzentren in Nord-Virginia, der weltweit dichtesten Konzentration solcher Anlagen, erkannten die Spannungsschwankung und schalteten nahezu gleichzeitig auf Notstrom um. Innerhalb von etwa 30 Sekunden verschwanden rund 3,1 Gigawatt Nachfrage aus dem Netz.

Anschließend verzeichnete das Netz einen Überschuss von 3,49 Gigawatt, bevor es begann, sich wieder auszugleichen. Dies geht aus Daten von Ting Labs hervor, einem Startup, das die Netzqualität über IoT-Sensoren in Privathaushalten überwacht.

Es kam zu keinem Blackout, doch der Vorfall verursachte großflächiges Lichtflackern und zeigte, wie schnell konzentrierte Rechenzentrumslasten die Netzstabilität beeinflussen können. Ricardo de Azevedo, CTO von ON.Energy, bezeichnete den Vorfall als „the canary in the coal mine“.

Die Abschaltung war doppelt so groß wie ein ähnliches Ereignis im Jahr 2024, als 60 Rechenzentren gleichzeitig 1,5 Gigawatt Last aus demselben Netz nahmen.

KI-Rechenzentren erhöhen den Druck auf die Energieinfrastruktur

Rechenzentren machen laut Synapse Energy Economics derzeit etwa 6% der Last im PJM-Netz aus. Bis 2040 soll dieser Anteil auf 24% steigen.

Stromnetze erfordern ein nahezu perfektes Gleichgewicht zwischen Angebot und Nachfrage. Wenn große Lasten gleichzeitig getrennt werden, kann die Spannung absinken oder ansteigen, was zusätzliche Schutzabschaltungen auslösen kann. Die Herausforderung ist besonders ausgeprägt, wenn viele große Anlagen in einer Region gebündelt sind, weil automatisierte Geräte nahezu im selben Moment auf dieselbe Störung reagieren können.

Ali Zain Banatwala, Senior Market Models Specialist beim Independent Electricity System Operator, sagte gegenüber Bitcoin World, Rechenzentren müssten „sequentially either disconnect or reconnect“, statt alle auf einmal zu handeln. Ein geordneterer Prozess würde Netzbetreibern ermöglichen, im Voraus robuste Verfahren vorzubereiten.

Das Problem beschränkt sich nicht auf PJM. Netzbetreiber in den gesamten Vereinigten Staaten, darunter ERCOT in Texas, beginnen damit, von großen Lasten wie Rechenzentren zu verlangen, Störungen zu „ride through“, statt sich vom Netz zu trennen. Die dafür erforderliche Technologie wird jedoch noch im großen Maßstab eingeführt.

Batteriegestützte Systeme sollen Netzvolatilität verringern

Startups wie ON.Energy entwickeln unterbrechungsfreie Stromversorgungssysteme, die für ganze Rechenzentrumscampus ausgelegt sind, nicht nur für Server, sondern auch für Kältemaschinen und andere Ausrüstung.

Das System platziert das Rechenzentrum faktisch hinter einer Batterieeinheit und fortschrittlicher Leistungselektronik. Aus Sicht des Netzes erscheint die Anlage als stabile und vorhersehbare Last statt als Quelle plötzlicher Volatilität.

Das System von ON.Energy kann Stromschwankungen ausgleichen, indem es Batterien bei Überspannungen lädt und bei Einbrüchen Strom abgibt, mit Reaktionszeiten im Millisekundenbereich. De Azevedo sagte, das Unternehmen installiere derzeit 3 Gigawatt seiner Systeme an vier Rechenzentrumscampus.

Dieser Ansatz kann Rechenzentren außerdem ermöglichen, Rechenlasten zu erhöhen oder zu reduzieren, einschließlich energieintensiven KI-Trainings, ohne das Netz zu stören. Er spiegelt eine Verlagerung wider: weg von Rechenzentren, die lediglich darauf ausgelegt sind, sich bei Netzstörungen selbst zu schützen, hin zu Anlagen, die als kooperative Teilnehmer im Stromsystem betrieben werden.

Koordination bleibt zentral für die Netzplanung

Der Ausfall der Stromleitung in dieser Woche führte nicht zu einer Katastrophe, zeigte jedoch, wie ein lokaler Vorfall eine große und schnelle Reaktion im Netz auslösen kann, wenn wesentliche Rechenzentrumslasten gleichzeitig abgeschaltet werden.

Der Lastverlust von 3,1 Gigawatt war doppelt so groß wie ein vergleichbarer Vorfall im Jahr 2024. Da KI-Rechenzentren in Zahl und Energieverbrauch wachsen, stehen Netzbetreiber, Rechenzentrumsentwickler und Technologieanbieter zunehmend unter Druck, zu koordinieren, wie große Lasten an das Netz angeschlossen werden und mit ihm interagieren.

Mögliche Maßnahmen umfassen sequenzielle Abschalt- und Wiederanschlussprotokolle sowie batteriegestützte Ride-through-Systeme, die es Anlagen ermöglichen, Netzschwankungen zu überstehen, ohne sich sofort zu trennen. Die nächste Bewährungsprobe für Betreiber und Rechenzentrumseigentümer ist, ob diese Praktiken standardisiert werden können, bevor größere Cluster von KI-Infrastruktur einen größeren Anteil der regionalen Stromnachfrage ausmachen.

FAQs

Q1: Was ließ die Lichter in der Region Washington, D.C., flackern?

Das Flackern wurde durch eine Spannungsspitze im PJM-Netz verursacht, nachdem sich nach dem Ausfall einer Stromleitung mehr als 3 Gigawatt Rechenzentrumslast nahezu gleichzeitig getrennt hatten. Der plötzliche Nachfragerückgang hinterließ ein Überangebot im Netz, wodurch die Spannung anstieg.

Q2: Wie häufig sind Abschaltereignisse von Rechenzentren?

Diese Ereignisse werden häufiger. Der Vorfall dieser Woche war doppelt so groß wie ein ähnliches Ereignis im Jahr 2024, als 60 Rechenzentren 1,5 Gigawatt aus demselben Netz trennten. In dem Bericht zitierte Experten sagten, solche Ereignisse würden zunehmen, wenn Rechenzentren einen größeren Anteil der Netzlast ausmachen.

Q3: Was kann helfen, künftige Netzstörungen durch Rechenzentren zu verhindern?

Mögliche Lösungen umfassen die Anforderung, dass Rechenzentren sich sequenziell statt gleichzeitig trennen oder wieder verbinden, sowie den Einsatz von Technologien wie batteriegestützten unterbrechungsfreien Stromversorgungen, die es Anlagen ermöglichen, Netzschwankungen zu überstehen, ohne sich vom Netz zu trennen.