KI-Rechenzentren: Zwischen digitalem Fortschritt und Wasserverbrauch

Vielleicht kennst du das aus dem Alltag: In manchen Sommern wird Wasser zum Thema, weil Kommunen sparen müssen oder weil Landwirte und Betriebe um Mengen und Prioritäten ringen. Gleichzeitig wächst die digitale Infrastruktur, die viele von uns täglich nutzen. Genau an dieser Schnittstelle entsteht Reibung: Rechenzentren sind für Wirtschaft und Verwaltung wichtig, aber ihre Kühlung kann lokal spürbar Wasser brauchen.

Der Knackpunkt ist, dass Wasser nicht nur eine globale Umweltfrage ist, sondern eine sehr lokale. Ein Liter an einem wasserreichen Standort ist gesellschaftlich etwas anderes als ein Liter in einer Region, die ohnehin unter Stress steht. Dazu kommt: Berichte sprechen mal von „Wasserentnahme“, mal von „Wasserverbrauch“. Und dann tauchen Kennzahlen wie PUE oder WUE auf, die auf den ersten Blick technisch wirken, aber am Ende politische Entscheidungen beeinflussen können.

In diesem Artikel ordnen wir die wichtigsten Begriffe und Messweisen ein, erklären die Technik hinter der Kühlung (inklusive Flüssigkühlung) und zeigen, warum der Wasserverbrauch von Rechenzentren im Kontext von KI-Rechenzentren besonders sichtbar wird. Ziel ist nicht Empörung, sondern ein klarer Blick auf Mechanismen, Zielkonflikte und realistische Stellschrauben.

Bevor man über „zu viel“ oder „zu wenig“ Wasser sprechen kann, muss klar sein, was überhaupt gezählt wird. Ein zentraler Standard dafür ist ISO/IEC 30134-9. Er definiert die Kennzahl Water Usage Effectiveness (WUE) als Verhältnis aus der jährlichen Wassernutzung am Standort und dem Energieverbrauch der IT-Ausrüstung. Vereinfacht gesagt: Wie viel Wasser fällt pro IT-Energieeinheit an?

Nach ISO/IEC 30134-9 wird WUE als WUE = Uw / EIT beschrieben. Uw steht dabei für die jährliche Wassernutzung am Standort (als Netto-Wert aus Wasserzuflüssen minus zurückgeführtem Wasser), EIT für den jährlichen Energieverbrauch der IT-Ausrüstung. Der Standard verlangt außerdem, dass beide Größen über denselben Zeitraum erfasst werden und nennt als Mindestzeitraum zwölf Monate, um saisonale Effekte nicht zu verzerren. Wichtig für das Verständnis: WUE ist eine Betriebskennzahl für die Standortgrenze, nicht automatisch eine vollständige „Wasser-Fußabdruck“-Bilanz über die gesamte Lieferkette.

Sinngemäß nach Mytton (npj Clean Water, 2021): Eine Standortkennzahl kann sauber messbar sein, aber sie erzählt nicht automatisch die ganze Geschichte, wenn ein Teil der Wasserwirkung indirekt über die Stromerzeugung entsteht.

Genau hier liegt die häufigste Verwirrung in Debatten: Ein Rechenzentrum kann am Standort wenig Wasser verbrauchen, aber durch seinen Strombedarf in der Stromerzeugung indirekt mit Wasser verknüpft sein. Umgekehrt kann ein Standort mit wasserbasierter Kühlung niedrige Stromverluste haben, aber direkt Wasser einsetzen. Welche Variante „besser“ ist, hängt stark von Ort, Strommix, Kühltechnik und Wasserstress der Region ab.

Wenn du Zahlen vergleichst, lohnt sich ein zweiter Blick auf die Systemgrenzen: Geht es um Wasserentnahme oder um Wasserverbrauch (also Wasser, das nicht in ähnlicher Form zurückkehrt, etwa durch Verdunstung)? Wird über ein gesamtes Unternehmen gemittelt oder über einzelne Standorte berichtet? Und wurden die Werte über ein ganzes Jahr erhoben? Ohne diese Details können selbst korrekt wirkende Kennzahlen in die falsche Richtung führen.

Die kurze technische Antwort auf die Frage „Warum brauchen Rechenzentren so viel Wasser?“ lautet: weil elektrische Energie am Ende fast vollständig zu Wärme wird und diese Wärme zuverlässig aus dem Gebäude heraus muss. KI-Rechenzentren fallen besonders auf, weil KI-Workloads häufig sehr leistungsstarke Hardware konzentrieren und damit viel Wärme auf kleiner Fläche erzeugen. Sobald Luftkühlung an Grenzen stößt, werden wasserbasierte Systeme oder Flüssigkühlung attraktiver, weil Flüssigkeiten Wärme effizienter transportieren als Luft.

Wasser kommt in Rechenzentren nicht primär „für Computer“ zum Einsatz, sondern als Teil der Wärmekette. Die Wärme muss vom Chip weg, durch Wärmetauscher und Kühlkreisläufe, und am Ende an die Umgebung abgegeben werden. Eine verbreitete Art der Abgabe ist Verdunstungskühlung. Dabei wird Wasser genutzt, weil Verdunstung sehr effektiv Wärme abführt. Der Preis dafür ist Wasserverbrauch: Was verdunstet, ist am Standort nicht mehr als Wasser verfügbar. In der Praxis kommen außerdem Betriebsdetails hinzu, etwa Wasserqualität, Aufbereitung und das Management von Kreisläufen.

Flüssigkühlung ist dabei nicht automatisch „mehr Wasser“. Das entscheidende Detail ist, wie die Abwärme final abgeführt wird. Vertiv beschreibt in einem technischen Leitfaden den Einsatz von Flüssigkühlung in Rechenzentren als Antwort auf hohe Wärmedichten und geht dabei auch auf typische Komponenten wie Coolant Distribution Units (CDUs), Kreisläufe und Anforderungen an Betrieb und Wasserqualität ein. Flüssigkühlung kann die Energieverluste für die Kühlung senken, aber sie legt nicht fest, ob am Ende ein trockener Wärmetauscher (nahezu ohne Standortwasser) oder ein wasserbasierter Kühlturm (mit Verdunstung) arbeitet.

Dass Betreiber diese Optionen ernst nehmen, zeigt auch die Kommunikation großer Anbieter: Microsoft beschreibt in seinem Umweltbericht ein neues Rechenzentrumsdesign, das für die Kühlung „zero water“ verbrauchen soll, und nennt als Größenordnung eine Vermeidung von rund 125.000 Kubikmetern Wasser pro Jahr und Anlage. Das ist kein Beweis dafür, dass jede Anlage so funktionieren kann, aber es ist ein Hinweis auf eine klare technische Richtung: Wasserverbrauch wird zu einer Designvorgabe, nicht nur zu einer Nebenbedingung.

Sobald Wasser lokal knapp ist, wird eine technische Betriebsfrage schnell zu einer politischen. Rechenzentren sind Infrastruktur: Sie schaffen Jobs, ziehen Unternehmen an und werden als Grundlage für digitale Dienste gesehen. Gleichzeitig sind sie oft groß, langfristig geplant und schwer zu verlagern. Das führt zu klassischen Zielkonflikten zwischen regionaler Wirtschaftspolitik, Ressourcenmanagement und Akzeptanz vor Ort.

Ein Problem in vielen Debatten ist die Vergleichbarkeit. Flottenwerte können beruhigend wirken, sagen aber wenig über einzelne Hotspots aus. Genau diese Lücke adressiert ein Forschungsvorschlag aus dem Jahr 2025: Das SCARF-Modell (arXiv) beschreibt eine Methode, Wasserverbrauch nicht nur in Litern zu betrachten, sondern mit Wasserstress am Standort zu gewichten. Die Idee ist intuitiv: Die gleiche Wassermenge kann in zwei Regionen sehr unterschiedliche Folgen haben. Mit einer Stressgewichtung werden Standorte in wasserarmen Regionen automatisch „teurer“ in der Bewertung, selbst wenn ihre technische WUE ähnlich ist.

Für die Politik ist das attraktiv, weil es zu konkreten Instrumenten führt: Genehmigungen können an transparente Messung (z.B. nach ISO/IEC 30134-9), an Standortbedingungen (Wasserstress, Mindestanforderungen an Kühlkonzepte) oder an Ausgleichs- und Wiederauffüllungsprogramme gekoppelt werden. Amazon beschreibt in seinem Nachhaltigkeitsbericht das Ziel, bis 2030 „water positive“ zu werden, also mehr Wasser in betroffenen Regionen zurückzugeben als verbraucht wird, und verweist dazu auf ein Portfolio an Replenishment-Projekten. Solche Programme können helfen, ersetzen aber nicht die Frage, wie hoch der laufende Standortverbrauch ist und wie er in Spitzenzeiten ausfällt.

Dass die Diskussion nicht nur theoretisch ist, zeigen auch Medienberichte. The Guardian hat 2025 über die Sorge berichtet, dass neue Rechenzentren Wasser aus sehr trockenen Regionen beziehen könnten. Solche Recherchen sind kein technischer Standard, aber sie zeigen, warum Transparenz über Standorte, Wasserquellen und Messgrenzen für Vertrauen entscheidend ist. Für Betreiber wiederum wird das zu einem wirtschaftlichen Risiko: Akzeptanzprobleme können Projekte verzögern, verteuern oder politisch blockieren.

Wenn man die Mechanik verstanden hat, wird klar: Es gibt nicht die eine Stellschraube, sondern mehrere Ebenen, die zusammenwirken. Die erste ist Messbarkeit. ISO/IEC 30134-9 fordert eine klare, jährliche und konsistente Erfassung von Wasser und IT-Energie. Das klingt trocken, ist aber die Basis für jede seriöse Debatte, weil es den Vergleich von „Bauchgefühl“ auf „nachprüfbare Größen“ umstellt.

Die zweite Ebene ist die Kühlarchitektur. Wer Wasser am Standort sparen will, muss die finale Wärmeabgabe im Blick behalten. Trockene Systeme (ohne Verdunstung) senken den direkten Standortverbrauch, können aber zusätzliche elektrische Energie brauchen, etwa für Ventilatoren oder Kompression. Wasserbasierte Systeme können effizient sein, haben aber den offensichtlichen Wasserhebel über Verdunstung. Flüssigkühlung ist dabei eher ein Transportmittel für Wärme im Inneren als eine Garantie für „wenig Wasser“ oder „wenig Strom“. Der technische Leitfaden von Vertiv macht deutlich, dass bei Flüssigkühlung außerdem Betriebs- und Sicherheitsfragen dazukommen, etwa Leckage-Erkennung, Filtration und stabile Kreisläufe.

Die dritte Ebene ist Standort- und Zeitsteuerung. Das SCARF-Konzept aus 2025 beschreibt Wasserstressgewichtung als Methode, um „gleiches Rechenzentrum, anderer Ort“ sinnvoll zu unterscheiden. Für Unternehmen kann daraus eine Strategie werden: Trainingsläufe, Kapazitäten und Neubauten bevorzugt dort bündeln, wo Wasserstress geringer ist oder wo eine wasserarme Kühlstrategie technisch robust funktioniert.

Und schließlich spielt Kommunikation eine Rolle, die mehr ist als PR. Microsoft veröffentlicht eine klare Flottenzahl zur WUE und nennt technische Designziele wie „zero water for cooling“ für bestimmte Anlagen. Das ist ein Schritt in Richtung Vergleichbarkeit. Noch hilfreicher wird es, wenn Betreiber zusätzlich erklären, ob Werte auf Entnahme oder Verbrauch basieren, welche Standorttypen einbezogen sind und wie groß die Spannweite zwischen einzelnen Regionen ist. Gerade bei KI-Rechenzentren entscheidet diese Detailtiefe, ob Öffentlichkeit und Politik die Entwicklung als planbar und kontrollierbar wahrnehmen.

KI-Rechenzentren bringen digitale Leistungsfähigkeit, aber sie zwingen uns auch, Infrastruktur wie Wasser und Energie gemeinsam zu denken. Wasser wird vor allem für Kühlung relevant, weil Abwärme abgeführt werden muss und Verdunstung eine effiziente, aber wasserzehrende Option ist. Mit ISO/IEC 30134-9 gibt es eine klare Definition für WUE, die Vergleichbarkeit ermöglicht, solange Messgrenzen und Zeiträume sauber beschrieben sind. Gleichzeitig zeigen Forschung und Praxis, dass reine Standortzahlen die lokale Bedeutung von Wasser nicht automatisch abbilden und dass Standortwahl, Wasserstress und indirekte Effekte über Strom eine Rolle spielen.

Die gute Nachricht ist: Es gibt reale Stellschrauben. Betreiber können Kühlkonzepte auf weniger direkten Wasserverbrauch auslegen, Transparenz über Messmethoden erhöhen und Entscheidungen stärker nach regionalem Wasserstress ausrichten. Für dich als Leser oder als jemand, der in einer betroffenen Region wohnt, ist die wichtigste Frage oft nicht „brauchen Rechenzentren Wasser?“, sondern „wie viel, wo, in welcher Form und mit welchen Alternativen?“ Genau dort beginnt eine sachliche Debatte, die Fortschritt und Ressourcen ernst nimmt.