KI-Rechenzentren: Zwischen Klimaversprechen und wachsendem Wasserbedarf

Vielleicht kennst du das aus dem Alltag: Im Sommer wird Wasser knapp, die Kommune bittet ums Sparen – und gleichzeitig wächst in deiner Region ein neues Rechenzentrum. Spätestens seit dem KI-Hype taucht dann eine konkrete Frage auf: Warum brauchen Rechenzentren überhaupt so viel Wasser, und was hat das mit Chatbots, Bildgeneratoren und großen Sprachmodellen zu tun?

Der Kern ist banal und gleichzeitig technisch: Computer machen aus Strom Rechenleistung, und fast alles davon wird am Ende zu Wärme. Diese Wärme muss weg, rund um die Uhr, zuverlässig. Viele effiziente Kühlkonzepte arbeiten mit Verdunstung, ähnlich wie ein nasses Handtuch, das beim Trocknen kühlt. Das spart oft Strom, verbraucht aber Wasser.

Damit die Diskussion nicht bei Bauchgefühl und Schlagzeilen stehen bleibt, brauchst du zwei Dinge: eine saubere Messgröße für Wasser vor Ort (WUE) und ein Verständnis dafür, dass Wasser nicht nur am Standort „im Rohr“ steckt, sondern auch indirekt in der Stromerzeugung. Genau das ordnen wir ein – ohne Alarmismus, aber mit Blick auf reale Zielkonflikte.

Wenn über Wasser in Rechenzentren gesprochen wird, geht es schnell durcheinander: mal ist „Wasserverbrauch“ gemeint, mal „Wasserentnahme“, mal nur die Kühlung, mal die gesamte Lieferkette. Für den Betrieb hat sich deshalb eine Kennzahl etabliert: WUE, kurz für Water Usage Effectiveness. In Standards und Leitfäden wird sie als Verhältnis aus verbrauchtem Wasser am Standort (in Litern) pro IT-Energie (in kWh) beschrieben.

Wichtig ist die Systemgrenze. Ein Rechenzentrum kann vor Ort kaum Wasser verbrauchen (zum Beispiel mit trockener Wärmeabfuhr), aber dennoch indirekten Wasserbedarf verursachen, weil die Stromerzeugung in vielen Regionen Wasser nutzt. Methodisch wird deshalb häufig zwischen zwei Bausteinen unterschieden: Wasser am Standort (on-site) und Wasser „im Strom“ (off-site). In Forschung zur Wasserbilanz von KI wird genau diese Trennung betont, damit man nicht nur die sichtbaren Liter zählt, sondern die Gesamtwirkung.

„…consumes zero water for cooling…“ (Formulierung aus Microsofts Environmental Sustainability Report 2025, bezogen auf ein Rechenzentrumsdesign für die Kühlung vor Ort.)

Solche Aussagen können korrekt sein, aber sie bedeuten nicht automatisch „kein Wasser insgesamt“. Sie sagen meist: Für den Kühlprozess am Standort wird kein Wasser verdunstet oder als Verbrauch bilanziert. Ob das Gesamtsystem wasserschonend ist, hängt zusätzlich vom Strommix und vom Standort ab.

Damit WUE nicht zur reinen PR-Zahl wird, kommt es auf Messpraxis an: Leitfäden empfehlen, IT-Energie (also wirklich die Energie der IT-Last) sauber zu erfassen und Wasserflüsse wie Nachspeisung von Kühltürmen zu messen. Auch der Zeitraum ist entscheidend: Eine Jahreszahl kann saisonale Spitzen glätten, obwohl gerade diese Spitzen lokal relevant sind.

KI-Workloads ändern nicht nur, wie viel gerechnet wird, sondern auch wie dicht die Wärme anfällt. Viele KI-Beschleuniger (GPUs und ähnliche Chips) ziehen über lange Zeit sehr viel Leistung. Das ist anders als bei vielen klassischen Serverlasten, die stärker schwanken. Der Effekt: Mehr Wärme pro Fläche, weniger Spielraum für einfache Luftkühlung, mehr Bedarf an stabiler Temperaturführung.

Genau deshalb wird in vielen Quellen die Umstellung auf Flüssigkeitskühlung als Trend beschrieben. Flüssigkeit kann Wärme sehr effektiv aus dem Server heraus transportieren, etwa direkt am Chip (direct-to-chip) oder über andere racknahe Wärmetauscher. Das Ziel ist nicht nur, Komponenten sicher zu betreiben, sondern auch die gesamte Anlage effizienter zu machen. Branchenberichte nennen für bestimmte Flüssigkühl-Ansätze Effizienzgewinne im Gesamtenergiebedarf in der Größenordnung von 10 bis 15 %. Solche Angaben sind stark vom konkreten Design abhängig, zeigen aber den technischen Anreiz.

Wasser kommt dabei auf zwei Wegen ins Spiel. Erstens als Betriebsmittel der Kühlung: Besonders verbreitet sind Systeme, die Verdunstung nutzen (Kühltürme oder adiabatische Unterstützung). Die Verdunstung senkt Temperaturen effizient, kostet aber Wasser, das tatsächlich „verbraucht“ wird, weil es als Wasserdampf in die Luft geht. Zweitens indirekt über den Strom: Mehr Rechenleistung bedeutet mehr Strombedarf, und je nach Stromerzeugung entsteht auch dort Wasserbedarf. Eine Methodik zur Berechnung von Wasser, das in zugekauftem Strom steckt, stammt etwa vom World Resources Institute (Quelle von 2020 und damit älter als zwei Jahre, methodisch aber weiterhin häufig zitiert).

Warum ist das gerade bei KI ein Thema? Weil KI häufig große, zusammenhängende Rechenkapazitäten in wenigen Standorten bündelt. Eine breit angelegte Analyse der Rechenzentrumsbranche beschreibt neue Hyperscale-Anlagen typischerweise in Größenordnungen um 20 MW IT-Leistung. In dieser Größenordnung können sich Kühlentscheidungen spürbar auf lokale Infrastrukturen auswirken – selbst dann, wenn die Gesamtwassermenge im Verhältnis zu anderen Verbrauchern regional unterschiedlich eingeordnet wird.

Nachhaltigkeitsversprechen von Cloud- und KI-Anbietern sind nicht automatisch falsch, aber sie sind oft schwer vergleichbar. Ein Grund: Unterschiedliche Grenzen. „Zero water for cooling“ kann bedeuten, dass am Standort keine Verdunstungskühlung genutzt wird. Das sagt noch wenig über den indirekten Wasserbedarf durch Strom oder über Bau und Lieferkette aus. Studien zur Wasserbilanz von KI-Modellen betonen deshalb explizit, dass Standortwasser und Stromwasser getrennt ausgewiesen werden sollten, bevor man „gesamt“ bewertet.

Umgekehrt gibt es Programme, die unter dem Begriff „water positive“ oder „replenishment“ laufen: Unternehmen finanzieren Projekte, die Wasser in Einzugsgebieten wieder verfügbar machen sollen, etwa durch Renaturierung oder Effizienzmaßnahmen. Solche Ansätze können sinnvoll sein, sind aber in der Praxis abhängig von Standort, Methodik und Transparenz. Besonders kritisch wird es, wenn lokale Entnahme und globale Kompensation in einen Topf geworfen werden. Für Anwohner zählt zuerst: Was passiert im eigenen Wassereinzugsgebiet, in der eigenen Trockenperiode?

Ein weiterer Punkt ist die Dynamik von Kennzahlen. WUE ist ein Verhältnis. Es kann sich verbessern, obwohl absolute Wasserentnahme gleich bleibt, wenn die IT-Energie stärker steigt. Es kann sich auch verschlechtern, wenn ein Standort wenig ausgelastet ist, obwohl die Technik identisch bleibt. Deshalb empfehlen technische Ansätze, Wasser- und Energiekennzahlen zeitlich aufgelöst zu betrachten, statt nur jährliche Mittelwerte zu veröffentlichen.

In seinem Environmental Sustainability Report 2025 beschreibt Microsoft sowohl die Weiterentwicklung von Rechenzentrumsdesigns als auch Ziele zur Verbesserung von Wasserkennzahlen. Genannt wird unter anderem das Ziel, die Wasserintensität der eigenen Rechenzentrumsbetriebe bis 2030 gegenüber einer Basis aus 2022 um 40 % zu verbessern. Solche Zielzahlen sind hilfreich, aber sie beantworten nicht automatisch die lokale Frage: Wo fällt das Wasser an, wann wird es gebraucht, und wie wird das gemessen?

Wenn du Nachhaltigkeitsaussagen bewerten willst, helfen drei einfache Prüffragen: Bezieht sich die Aussage auf Standortwasser oder auf eine Gesamtbilanz? Ist klar, ob es um Verbrauch (consumption) oder Entnahme (withdrawal) geht? Und wird transparent gemacht, in welchen Regionen gemessen und berichtet wird?

Die gute Nachricht ist: Wasserbedarf ist kein Schicksal, sondern stark vom Design abhängig. Ein Extrem sind rein trockene Kühlkonzepte, die praktisch kein Standortwasser brauchen. Das andere Extrem sind stark verdunstungsbasierte Anlagen, bei denen WUE deutlich höher ausfallen kann. Dazwischen liegen hybride Varianten, die in bestimmten Wetterfenstern „trocken“ laufen und nur bei Spitzenlasten oder Hitze „nass“ unterstützen.

Ein zentraler Trend für KI ist der Übergang zu geschlossenen Flüssigkeitskreisläufen. Wenn Wärme möglichst nahe am Chip in Flüssigkeit aufgenommen wird, kann man sie effizienter abführen und hat mehr Optionen, sie ohne Verdunstung an die Umgebung abzugeben. Microsoft nennt in seinem Bericht 2025 ein Rechenzentrumsdesign, das für die Kühlung vor Ort kein Wasser verbrauchen soll, und beziffert die vermiedene Verdunstung dabei mit rund 125.000 m³ pro Anlage und Jahr. Das ist kein allgemeingültiger Wert für alle Standorte, zeigt aber, welche Größenordnungen Hersteller intern kalkulieren, wenn sie von offenen Verdunstungssystemen wegkommen.

Mindestens genauso wichtig wie Technik ist Transparenz. Leitfäden zur Rechenzentrumsplanung und Forschung zur KI-Wasserbilanz empfehlen Messkonzepte, die IT-Energie, Anlageeffizienz und Wasserflüsse sauber trennen. Idealerweise wird veröffentlicht, ob WUE als Jahreswert, als Monatsmittel oder zeitlich feiner berichtet wird. Für den indirekten Wasseranteil durch Strom braucht es zusätzlich eine nachvollziehbare Methodik zur Wasserintensität des Strommixes (zum Beispiel über EWIF-Ansätze). Das klingt nach Detail, macht aber den Unterschied zwischen „guter Zahl“ und belastbarer Einordnung.

Und was kann politisch oder kommunal helfen? Drei Hebel tauchen in der Debatte immer wieder auf: Standortwahl (Wasserstress und Klima), Vorgaben zur Nutzung von nicht-trinkfähigem Wasser dort, wo es sinnvoll ist, und Berichtspflichten mit einheitlichen Definitionen. Normenreihen wie ISO/IEC 30134 (Quelle von 2022 und damit älter als zwei Jahre) sind dabei hilfreich, weil sie die Sprache für KPI-Berichte standardisieren. Je klarer diese Sprache ist, desto weniger Raum bleibt für Missverständnisse.

KI-Rechenzentren sind nicht automatisch „Wasserverschwender“, aber ihr Wasserprofil ist komplexer, als viele Debatten vermuten lassen. Entscheidend ist, ob ein Standort mit Verdunstung kühlt oder auf trockene beziehungsweise geschlossene Flüssigkeitskonzepte setzt. Dazu kommt der indirekte Wasserbedarf, der über den Strommix in die Bilanz wandert. Genau deshalb reicht eine einzelne Kennzahl selten aus: WUE ist nützlich, aber nur, wenn klar ist, was gemessen wird, über welchen Zeitraum und mit welcher Systemgrenze.

Die spannendste Entwicklung ist, dass KI den Kühlbau geradezu zwingt, moderner zu werden: mehr Flüssigkeit am Chip, bessere Wärmetauschkonzepte, teils Designs, die für die Kühlung vor Ort ohne Wasser auskommen sollen. Ob daraus ein echter Vorteil für Regionen mit Wasserstress wird, hängt jedoch von Transparenz, Standortwahl und verantwortlicher Planung ab. Wenn du künftig Aussagen zu „wasserfrei“ oder „water positive“ liest, lohnt es sich, kurz nach Systemgrenze und Messmethode zu fragen.