KI lässt Wasserverbrauch explodieren

Die Debatte rund um künstliche Intelligenz kreist meist um Rechenleistung, Chipnachfrage und Energiebedarf. Dabei gerät eine ebenso kritische Ressource aus dem Blickfeld: Wasser. Rechenzentren benötigen enorme Mengen davon, vor allem für Kühlzwecke, und die rasante Expansion der KI-Infrastruktur verschärft diesen Bedarf massiv.

Rechenzentren nutzen Wasser in erster Linie in Kühlsystemen, die Wärme von Servern abführen. Die Verdunstungskühlung wird dabei oft bevorzugt, da sie energieeffizienter ist als mechanische Alternativen. Der Nachteil: Ein Teil des Wassers geht durch Verdunstung unwiederbringlich verloren.

KI-Computing erfordert eine höhere Infrastrukturdichte, insbesondere beim Einsatz von Grafikprozessoren. Dichtere Computerumgebungen erzeugen mehr Wärme, was den Kühlbedarf weiter steigert. Untersuchungen des Lawrence Berkeley National Laboratory deuten darauf hin, dass sich der direkte Wasserverbrauch von US-Rechenzentren bis 2028 gegenüber 2023 um das Zwei- bis Vierfache erhöhen könnte.

Hinzu kommt der indirekte Wasserverbrauch durch die Stromerzeugung. Dieser externe Fußabdruck kann sogar bedeutender sein als der direkte Kühlbedarf vor Ort. Schätzungen zufolge könnte der indirekte Wasserverbrauch im Zusammenhang mit der Stromerzeugung bis zu 75 Prozent des gesamten Wasser-Fußabdrucks eines Rechenzentrums ausmachen.

Die Stromerzeugung macht rund 40 Prozent der gesamten Wasserentnahmen in den USA aus. Während ein höherer Anteil erneuerbarer Energien den indirekten Wasserbedarf senken könnte, bleiben einige kohlenstoffärmere Technologien wie Geothermie und Biomasse weiterhin wasserintensiv. Auf nationaler Ebene ist der Wasserverbrauch von Rechenzentren noch überschaubar: 2023 machten US-Rechenzentren etwa 0,3 Prozent der gesamten öffentlichen Wasserversorgung aus.

Wasserrisiken sind jedoch naturgemäß lokal begrenzt. Die Wasserverfügbarkeit variiert stark je nach geografischer Lage und konkurrierender Nachfrage durch Haushalte, Landwirtschaft und Industrie. In mehreren Ländern hat die Wasserverfügbarkeit bereits begonnen, die Standortwahl von Hyperscalern zu beeinflussen.

Das regulatorische Umfeld entwickelt sich ebenfalls weiter. Kalifornien hat Steuervergünstigungen für Anlagen vorgeschlagen, die bestimmte Nachhaltigkeitskriterien erfüllen. Die Energieeffizienzrichtlinie der EU sieht die Einführung eines Labels für Rechenzentren vor, das Angaben zum Energie- und Wasserverbrauch enthält.

Chinas nationales Bewertungssystem für umweltfreundliche Rechenzentren umfasst die Kennzahl Water Usage Effectiveness als Grundlage für eine grüne Bewertung. Die Branche reagiert mit einer neuen Generation von Kühltechnologien. Die Direct-to-Chip-Flüssigkeitskühlung, bei der Kühlmittel in einem geschlossenen Kreislauf durch direkt auf Prozessoren montierte Kühlplatten zirkuliert, wird zunehmend in KI-Umgebungen eingesetzt.

Auch die Immersionskühlung, bei der Server in eine nichtleitende dielektrische Flüssigkeit getaucht werden, entwickelt sich zum festen Bestandteil der Rechenzentrumsarchitektur. Einige Betreiber setzen bereits auf vollständig geschlossene Kühlkreisläufe und Zero-Water-Konzepte. Für Investoren eröffnen sich daraus konkrete Anlagechancen.

Unternehmen, die effizientere Infrastruktur für Kühlung, Wasseraufbereitung und Ressourcenmanagement ermöglichen, dürften von der steigenden Nachfrage profitieren. Meta, Google, Microsoft und Amazon haben sich dazu verpflichtet, bis 2030 weltweit mehr Wasser wieder aufzufüllen, als sie verbraucht haben. Der Wasserbedarf der KI-Infrastruktur stellt zwar eine echte Herausforderung dar, treibt aber gleichzeitig bedeutende Innovationen in den Bereichen Kühlung und Wassermanagement voran.