Bitcoin Mining Stabilizes Power Grids Strained By AI Data Centers

CoinDesk · 2024-06-13T16:13:13.000Z

Microsoft is building huge AI data centers in Arizona and Wisconsin to provide the infrastructure for powering this transformational technology. And AI is hot — literally. Such data centers put a severe strain on power grids by requiring vast amounts of electricity. By 2026, one estimate forecasts AI will consume about 40 gigawatts (GW) of the projected 96 GW in global power demand from data centers, up from a total demand of 49 GW in 2023. This energy use generates a lot of heat and requires a lot of water to cool down data servers. With an estimated usage of 56 million gallons of water a year from Microsoft's data center in Goodyear, Arizona alone, the local desert communities risk running out of water to accommodate their new power hungry neighbors. On the other hand, while often criticized as an “energy hog,” Bitcoin mining is actually an amazing way to help make power grids more stable and efficient. This is due to a Bitcoin miner’s ability to adjust energy usage in near real-time. To keep a power grid at the correct frequency, grid operators must “balance” the power grid by adjusting energy production to match user demand. This process is called “load following.” Historically, increasing and decreasing energy production was the only real-time response action grid operators had available to them. But now, during periods of high or low electricity demand, Bitcoin miners can quickly adjust their power consumption to create a second, real-time response action that grid operators can use to establish balance. Since renewable energy production fluctuates with the weather and is difficult to ramp up or ramp down to establish grid balance, Bitcoin mining is proving to be a scalable and economically feasible variable load solution. This new grid balancing pattern, made possible through Bitcoin mining, has now paved the way for use by new, larger and less flexible AI power consumers. But why can't AI simply adjust its energy usage in real-time also? Bitcoin miners’ energy usage has a unique aspect compared to AI data centers. The Bitcoin network is a constant customer that is not adversely affected by miners throttling down or turning off their equipment. However, if an AI data center turns off some of its servers to throttle down AI compute, customers are adversely affected. This flexibility makes Bitcoin mining an effective way to stabilize power grids – especially in helping manage electricity consumption from large AI data centers – because it can quickly respond to fluctuations in electricity supply and demand. We see states like Oklahoma embracing this model by encouraging Bitcoin mining and its power grid benefits. On May 30, the state senate passed a bill to make the sales of machinery and equipment used for commercial mining tax exempt if the miner provides an adjustable load to the local power producer. Texas, Scandinavia and Iceland Texas has invested heavily in wind energy production, leading to periods that put extra strain on power grids because energy supply often exceeds local demand (especially at night). By increasing their activity during off-peak hours, Bitcoin miners consume this surplus of excess electricity generated from wind energy that would otherwise remain unused due to lack of demand during these periods. Their energy consumption stabilizes the delicate balance between electricity supply and demand and helps prevent the grid from becoming overloaded, which can lead to disruptions such as blackouts. During a destructive winter storm in February 2021, Texas experienced severe power outages because it couldn’t meet the sudden surge in electricity demand. Bitcoin miners there were able to shut down their operations quickly, reducing their load and helping to stabilize the power grid during this crisis. Scandinavia is another region where wind turbines dot the landscape. Here wind energy is produced in excess during off-peak hours and would otherwise be wasted due to lack of immediate demand and storage solutions. Bitcoin mining facilities are dynamically using this surplus, providing a sizable demand while helping maintain equilibrium and overall efficiency within the grid. In Iceland, where geothermal and hydroelectric power production is abundant, Bitcoin mining operations have become integral to the energy market. The country’s renewable energy sources generate more electricity than its population can reasonably use. Bitcoin miners consume this excess electricity, providing a flexible, consistent demand that supports the nation’s renewable energy industry. Making Renewable Energy More Viable Bitcoin miners’ stabilizing effect on power grids has another interesting benefit: improving the financial viability of renewable energy projects. How? Wind and solar often provide lower-cost electricity compared to fossil fuels like coal, which is a crucial factor for Bitcoin miners seeking to maximize profitability. However, renewables often face challenges due to the intermittency of their power generation and the gap between supply and demand. For example, solar panels produce the most energy during the day when demand is relatively low, while wind turbines may generate more power at night. But by providing a constant and predictable demand, Bitcoin miners can bridge this gap and ensure a steady revenue stream for wind farms in Texas and Scandinavia and hydropower plants in Iceland. (Norway generated a whopping 98% of its energy from renewable resources in 2020, including 92% from hydropower). In addition, this positive financial impact from Bitcoin miners helps make renewable energy projects more economically attractive and can encourage the use of sustainable, clean energy solutions worldwide. The Road Ahead Bitcoin mining, AI data centers, and renewable energy projects intersect and provide good opportunities for innovation in energy management. Smart grid software that uses real-time data analytics to optimize electricity production and distribution will eventually integrate seamlessly into Bitcoin mining operations. This integration will further enhance power grid efficiency and reliability, especially in areas of rapidly growing populations and where big AI data centers are located. Global energy production and distribution is incredibly complex, competitive, and highly subject to political, economic, and regulatory forces. So the ability of Bitcoin miners to stabilize and optimize power grids – especially in regions with significant renewable energy resources and/or energy-intensive AI data centers – makes them invaluable partners in the expansion of renewable energy production and overall energy management. Note: The views expressed in this column are those of the author and do not necessarily reflect those of CoinDesk, Inc. or its owners and affiliates.

Microsoft baut riesige KI-Rechenzentren in Arizona und Wisconsin, um die Infrastruktur für diese bahnbrechende Technologie bereitzustellen. Und KI ist angesagt – im wahrsten Sinne des Wortes.
Solche Rechenzentren belasten die Stromnetze stark, da sie enorme Mengen an Elektrizität verbrauchen. Einer Schätzung zufolge wird KI bis 2026 etwa 40 Gigawatt (GW) des prognostizierten weltweiten Strombedarfs von 96 GW aus Rechenzentren verbrauchen, verglichen mit einem Gesamtbedarf von 49 GW im Jahr 2023. Dieser Energieverbrauch erzeugt viel Wärme und erfordert viel Wasser, um Datenserver zu kühlen. Allein das Rechenzentrum von Microsoft in Goodyear, Arizona, verbraucht schätzungsweise 56 Millionen Gallonen Wasser pro Jahr. Den lokalen Wüstengemeinden droht also, nicht genügend Wasser zu haben, um ihre neuen stromhungrigen Nachbarn zu versorgen.
Obwohl Bitcoin-Mining oft als „Energiefresser“ kritisiert wird, ist es tatsächlich eine erstaunliche Möglichkeit, Stromnetze stabiler und effizienter zu machen. Dies liegt an der Fähigkeit eines Bitcoin-Miners, den Energieverbrauch nahezu in Echtzeit anzupassen.
Um ein Stromnetz auf der richtigen Frequenz zu halten, müssen Netzbetreiber das Stromnetz „ausbalancieren“, indem sie die Energieproduktion an die Nachfrage der Benutzer anpassen. Dieser Prozess wird als „Lastfolge“ bezeichnet. In der Vergangenheit war die Erhöhung und Verringerung der Energieproduktion die einzige Echtzeit-Reaktionsmaßnahme, die Netzbetreibern zur Verfügung stand. Aber jetzt können Bitcoin-Miner während Zeiten hoher oder niedriger Stromnachfrage ihren Stromverbrauch schnell anpassen, um eine zweite Echtzeit-Reaktionsmaßnahme zu erstellen, mit der Netzbetreiber den Ausgleich herstellen können.
Da die Produktion erneuerbarer Energien wetterabhängig schwankt und es schwierig ist, sie hoch- oder herunterzufahren, um ein Gleichgewicht im Netz herzustellen, erweist sich Bitcoin-Mining als skalierbare und wirtschaftlich machbare Lösung für variable Lasten. Dieses neue Netzausgleichsmuster, das durch Bitcoin-Mining möglich wurde, hat nun den Weg für die Nutzung durch neue, größere und weniger flexible KI-Stromverbraucher geebnet.
Aber warum kann KI ihren Energieverbrauch nicht einfach auch in Echtzeit anpassen? Der Energieverbrauch von Bitcoin-Minern weist im Vergleich zu KI-Rechenzentren einen einzigartigen Aspekt auf. Das Bitcoin-Netzwerk ist ein ständiger Kunde, der nicht negativ davon betroffen ist, wenn Miner ihre Geräte drosseln oder abschalten. Wenn jedoch ein KI-Rechenzentrum einige seiner Server abschaltet, um die KI-Rechenleistung zu drosseln, sind die Kunden negativ betroffen.
Diese Flexibilität macht das Bitcoin-Mining zu einer effektiven Methode zur Stabilisierung von Stromnetzen – insbesondere bei der Steuerung des Stromverbrauchs großer KI-Rechenzentren –, da schnell auf Schwankungen bei Stromangebot und -nachfrage reagiert werden kann.
Wir sehen, dass Staaten wie Oklahoma dieses Modell annehmen, indem sie Bitcoin-Mining und seine Vorteile für das Stromnetz fördern. Am 30. Mai verabschiedete der Senat des Staates einen Gesetzentwurf, der den Verkauf von Maschinen und Geräten, die für kommerzielles Mining verwendet werden, steuerfrei macht, wenn der Miner dem lokalen Stromerzeuger eine anpassbare Last liefert.
Texas, Skandinavien und Island
Texas hat massiv in die Produktion von Windenergie investiert, was zu Perioden führt, in denen die Stromnetze besonders belastet sind, weil das Energieangebot oft die lokale Nachfrage übersteigt (insbesondere nachts).
Indem sie ihre Aktivität außerhalb der Spitzenzeiten steigern, verbrauchen Bitcoin-Miner diesen Überschuss an Windenergie, der sonst aufgrund mangelnder Nachfrage in diesen Zeiten ungenutzt bliebe. Ihr Energieverbrauch stabilisiert das empfindliche Gleichgewicht zwischen Stromangebot und -nachfrage und trägt dazu bei, eine Überlastung des Netzes zu verhindern, die zu Störungen wie Stromausfällen führen kann.
Während eines zerstörerischen Wintersturms im Februar 2021 kam es in Texas zu schweren Stromausfällen, da der plötzliche Anstieg der Stromnachfrage nicht gedeckt werden konnte. Die dortigen Bitcoin-Miner konnten ihren Betrieb schnell einstellen, ihre Belastung reduzieren und so dazu beitragen, das Stromnetz während dieser Krise zu stabilisieren.
Skandinavien ist eine weitere Region, in der Windturbinen die Landschaft prägen. Hier wird Windenergie außerhalb der Spitzenzeiten im Übermaß produziert und würde andernfalls aufgrund mangelnder unmittelbarer Nachfrage und fehlender Speicherlösungen verschwendet. Bitcoin-Mining-Einrichtungen nutzen diesen Überschuss dynamisch, decken eine beträchtliche Nachfrage und tragen gleichzeitig dazu bei, das Gleichgewicht und die Gesamteffizienz im Netz aufrechtzuerhalten.
In Island, wo es reichlich geothermische und hydroelektrische Energie gibt, sind Bitcoin-Mining-Operationen zu einem festen Bestandteil des Energiemarktes geworden. Die erneuerbaren Energiequellen des Landes erzeugen mehr Strom, als die Bevölkerung vernünftigerweise verbrauchen kann. Bitcoin-Miner verbrauchen diesen überschüssigen Strom und sorgen so für eine flexible, konstante Nachfrage, die die erneuerbare Energiebranche des Landes unterstützt.
Erneuerbare Energien rentabler machen
Der stabilisierende Effekt der Bitcoin-Miner auf die Stromnetze hat noch einen weiteren interessanten Vorteil: Er verbessert die finanzielle Rentabilität von Projekten im Bereich erneuerbarer Energien. Wie?
Wind- und Solarenergie liefern im Vergleich zu fossilen Brennstoffen wie Kohle oft kostengünstigeren Strom, was für Bitcoin-Miner, die ihre Rentabilität maximieren möchten, ein entscheidender Faktor ist. Erneuerbare Energien stehen jedoch aufgrund der Schwankungen bei der Stromerzeugung und der Lücke zwischen Angebot und Nachfrage oft vor Herausforderungen. Beispielsweise produzieren Solarmodule tagsüber, wenn die Nachfrage relativ gering ist, die meiste Energie, während Windturbinen nachts mehr Strom erzeugen können.
Indem sie jedoch für eine konstante und vorhersehbare Nachfrage sorgen, können Bitcoin-Miner diese Lücke schließen und einen stetigen Einnahmestrom für Windparks in Texas und Skandinavien sowie Wasserkraftwerke in Island sicherstellen. (Norwegen erzeugte im Jahr 2020 satte 98 % seiner Energie aus erneuerbaren Ressourcen, davon 92 % aus Wasserkraft.) Darüber hinaus trägt dieser positive finanzielle Einfluss der Bitcoin-Miner dazu bei, Projekte im Bereich erneuerbarer Energien wirtschaftlich attraktiver zu machen und kann die Nutzung nachhaltiger, sauberer Energielösungen weltweit fördern.
Die Straße entlang
Bitcoin-Mining, KI-Rechenzentren und Projekte für erneuerbare Energien überschneiden sich und bieten gute Möglichkeiten für Innovationen im Energiemanagement. Smart Grid-Software, die Echtzeit-Datenanalysen zur Optimierung der Stromerzeugung und -verteilung nutzt, wird sich schließlich nahtlos in Bitcoin-Mining-Operationen integrieren lassen. Diese Integration wird die Effizienz und Zuverlässigkeit des Stromnetzes weiter verbessern, insbesondere in Gebieten mit schnell wachsender Bevölkerung und in Gebieten mit großen KI-Rechenzentren.
Die globale Energieproduktion und -verteilung ist unglaublich komplex, wettbewerbsintensiv und stark politischen, wirtschaftlichen und regulatorischen Einflüssen unterworfen. Die Fähigkeit von Bitcoin-Minern, Stromnetze zu stabilisieren und zu optimieren – insbesondere in Regionen mit bedeutenden erneuerbaren Energieressourcen und/oder energieintensiven KI-Rechenzentren – macht sie zu unschätzbaren Partnern beim Ausbau der Produktion erneuerbarer Energien und des gesamten Energiemanagements.
Hinweis: Die in dieser Kolumne geäußerten Ansichten sind die des Autors und spiegeln nicht unbedingt die Ansichten von CoinDesk, Inc. oder seinen Eigentümern und verbundenen Unternehmen wider.

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