Wie nutzen und verwalten Rechenzentren Wasser?

Wie wird Wasser im Rechenzentrum genutzt?

Rechenzentren verbrauchen in drei wichtigen Bereichen am meisten Wasser: Kühlung, Befeuchtung und Stromerzeugung.

Kühlsysteme

Rechenzentren verfügen über hochempfindliche, stromintensive IT-Geräte, von denen viele ständig in Betrieb sind. Wenn die Geräte zu heiß werden, können sie überhitzen, Fehlfunktionen aufweisen und ausfallen. Um die Betriebszeit aufrechtzuerhalten und Geräteausfälle zu vermeiden, verwenden viele Rechenzentren wasserbasierte Kühlsysteme, damit die Geräte auf einer sicheren Temperatur bleiben.

Laut einem Artikel in npj Clean Water gibt es mehrere Mechanismen zur Kühlung von Rechenzentren. Zu diesen Mechanismen gehören Kältemaschinen, die die Lufttemperatur durch Kühlung von Wasser senken und dieses als Wärmeübertragungsmechanismus nutzen; Kühltürme, die heiße Luft über ein feuchtes Medium umleiten, um das Wasser zu verdampfen; und adiabatische Economizer, die Wasser in den Luftstrom oder auf eine Wärmeaustauschfläche sprühen, um die in das Rechenzentrum eintretende Luft zu kühlen. Obwohl einige dieser Systeme Wasser recyceln, ist ein Wasserverlust aufgrund von Verdunstung und Wasserqualitätserhaltung unvermeidlich.

Befeuchtungssysteme

Trockene Luft führt zu einer Ansammlung von statischer Elektrizität, die zu elektrostatischen Entladungen führen kann. Dies ist gefährlich für die empfindlichen Geräte in einem Rechenzentrum. Um diese Ansammlung zu reduzieren, verwenden viele Rechenzentren Befeuchtungssysteme, um eine Zielfeuchtigkeit aufrechtzuerhalten. Diese Systeme können Wasser verdampfen und der Luft zuführen oder Luft ansaugen, um Feuchtigkeit zu entfernen.

Eine der Herausforderungen des Wassermanagements in Befeuchtungssystemen ist die Bildung von Kalkablagerungen. Wenn Wasser durch das System zirkuliert und verdunstet, werden Mineralien abgetrennt und zurückgelassen. Wenn das rezirkulierte Wasser mit solchen Mineralien übersättigt ist, kann sich die Befeuchtungseffizienz verschlechtern. Das Wasser muss regelmäßig ausgetauscht werden. Durch die Kontrolle der Wasserqualität und -effizienz kann der Wasserverlust in diesem Prozess reduziert werden, aber er kann nur optimiert, nicht vollständig beseitigt werden.

Stromerzeugung

Rechenzentren verbrauchen Wasser indirekt durch Strom. Strom muss erzeugt werden, sei es durch die Verbrennung von Kohle, um Wasser zu erhitzen und Dampf durch Turbinen zu leiten, oder durch Wasserkraftwerke, die die Bewegung des Wassers nutzen, um Turbinen anzutreiben. Wasserverluste sind besonders bei fossilen Kraftwerken und Wasserkraftwerken ein Problem, obwohl auch Solar- und Windenergie bei der Herstellung und dem Bau Wasser verbrauchen.

Administratoren und Eigentümer von Rechenzentren müssen verstehen, wie sich der Wasserverbrauch zwischen verschiedenen Stromerzeugungsmethoden unterscheidet, und dabei auch den Standort des Rechenzentrums berücksichtigen. Durch die Untersuchung verschiedener Energiequellen und ihrer entsprechenden Wasserverbrauchsraten können Administratoren und Eigentümer die nachhaltigsten und effizientesten Optionen identifizieren. Dieses Wissen ermöglicht es ihnen, ihren tatsächlichen Wasserverbrauch besser zu verfolgen und Einblicke in Strategien zur Reduzierung ihres indirekten Wasserverbrauchs zu gewinnen, um letztendlich ihre Umweltbelastung zu minimieren.

Wie viel Wasser verbrauchen moderne Rechenzentren?

Laut The World Counts, einem Open-Source-Projekt, das Verbrauchsdaten von Organisationen weltweit sammelt, werden weltweit jährlich mehr als 4,3 Billionen Kubikmeter Wasser verbraucht. Bis August 2025 wurden mehr als 2,7 Billionen Tonnen Süßwasser verbraucht.

Technologiegiganten wie Google, Amazon und Microsoft veröffentlichen ihre Wasserverbrauchszahlen, allerdings gibt es einige Diskussionen über die Genauigkeit dieser Statistiken.

Google

Im Jahr 2022 veröffentlichte Google seine Statistiken zum Wasserverbrauch für 2021, um sein Engagement für eine klimabewusste Kühlung seiner Rechenzentren zu demonstrieren. Im Jahr 2021 verbrauchten die Rechenzentren von Google etwa 16,2 Milliarden Liter Wasser, was einem Durchschnitt von etwa 1,7 Millionen Litern pro Tag entspricht.

Google hat diese Zahlen seitdem in seinem Environmental Report 2025 aktualisiert, in dem angegeben wird, dass die Rechenzentren des Unternehmens im Jahr 2024 etwa 30,66 Milliarden Liter Wasser verbraucht haben. In nur drei Jahren hat sich der Wasserverbrauch von Google fast verdoppelt. In den letzten drei Jahren gab es auch rasante Fortschritte im Bereich der künstlichen Intelligenz, insbesondere bei der KI-Übersichtsfunktion von Google. Die Integration und Weiterentwicklung von KI führt zu einem höheren Energieverbrauch, was wiederum einen höheren Wasserverbrauch zur Folge hat.

Google behauptete außerdem, dass seine Wassermanagementprojekte etwa 17,03 Milliarden Liter Wasser wieder aufgefüllt hätten, was etwa 64 Prozent des Süßwasserverbrauchs von Google im Jahr 2024 entspricht. Allerdings bestehen weiterhin einige Zweifel an diesen Zahlen.

Ein Untersuchungsbericht von Kairos Fellowship legt beispielsweise nahe, dass diese Kennzahl irreführend ist, da Google seine jährlichen Wassereinsparungen aus Wassermanagementprojekten nutzt, um seinen tatsächlichen Wasserverbrauch auszugleichen. Diese Projekte werden nicht an der Quelle durchgeführt, an der Wasser entnommen und verbraucht wird, was bedeutet, dass Google den bereits entstandenen Schaden nicht behebt. Dies macht es schwierig, den tatsächlichen Wasserverbrauch des Unternehmens angemessen zu messen.

Amazon

Obwohl Amazon seinen Gesamtwasserverbrauch nicht offengelegt hat, behauptet das Unternehmen, dass seine AWS-Rechenzentren 0,15 Liter Wasser pro Kilowattstunde verbrauchen. Ein durchschnittliches Rechenzentrum verbraucht 1,8 Liter Wasser pro Kilowattstunde. Diese Kennzahl ist als Water Usage Effectiveness (WUE) bekannt, ein von The Green Grid entwickelter Begriff, der die Nachhaltigkeit von Rechenzentren in Bezug auf den Wasserverbrauch und dessen Zusammenhang mit dem Energieverbrauch misst. Die WUE ist das Verhältnis zwischen dem Wasserverbrauch in Litern und dem Energieverbrauch in Kilowattstunden. Je niedriger das Verhältnis, desto effizienter ist das Unternehmen.

Amazon hat sich verpflichtet, bis 2030 wasserpositiv zu werden. Das Unternehmen interpretiert dies so, dass es mehr Wasser an die Gemeinden und die Umwelt zurückgibt, als es für den Betrieb seiner Rechenzentren verbraucht. Im Jahr 2024 war AWS laut Amazon zu 53 Prozent auf dem Weg zu seinem Ziel, wasserpositiv zu werden.

Eine Untersuchung von SourceMaterial und The Guardian ergab, dass die drei von Amazon in Spanien geplanten Rechenzentren eine Lizenz für die Nutzung von etwa 755.720 Kubikmetern Wasser pro Jahr haben. Das entspricht einer Wassermenge, die ausreicht, um mehr als 200 Hektar Mais, eine der Hauptanbaukulturen der Region, zu bewässern. Dies gibt einen Einblick in den möglichen Wasserverbrauch der Rechenzentren des Unternehmens und die möglichen Auswirkungen auf die Nahrungsmittelproduktion.

Microsoft

Microsoft betreibt derzeit weltweit mehr als 300 Rechenzentren. Nach Schätzungen des Unternehmens arbeiten diese Rechenzentren mit einer durchschnittlichen WUE von 0,30 Liter pro Kilowattstunde. Dies ist eine Verbesserung von 39 Prozent gegenüber den Schätzungen für 2021, als der weltweite Durchschnitt bei 0,49 Liter pro Kilowattstunde lag.

Einige Einrichtungen sind deutlich effizienter als andere. Beispielsweise haben die Rechenzentren von Microsoft in Arizona, einer trockeneren Region, eine WUE von 1,52 Liter pro Kilowattstunde, während die Rechenzentren in Singapur mit einer WUE von 0,02 Liter pro Kilowattstunde betrieben werden.

Microsoft hat sich außerdem verpflichtet, bis 2030 wasserpositiv zu werden. Um dieses Ziel zu erreichen, wird Microsoft mit der Einführung von geschlossenen Kühlsystemen beginnen, bei denen kein Wasser durch Verdunstung verloren geht. Eine Anlage, in der diese Technologie zum Einsatz kommen wird, befindet sich in Mt. Pleasant, Wisconsin. Das innovative System würde einen täglichen Spitzenverbrauch von etwa 1,32 Millionen Liter haben.

Laut Wisconsin Public Radio ist die lokale Bevölkerung skeptisch. Ein lokaler Programmdirektor für Wasser und Landwirtschaft bezweifelt, dass die Systeme wie vorgesehen funktionieren werden.

Die Tech-Giganten sind nicht die einzigen Unternehmen, die zu einem übermäßigen Wasserverbrauch beitragen. Die meisten Rechenzentren verbrauchen Wasser in großem Umfang, und viele Unternehmen veröffentlichen oder erfassen nicht die erforderlichen Daten, um ein genaues Bild davon zu vermitteln, wie viel Wasser ihre Rechenzentren verbrauchen.

Rechenzentrumsadministratoren müssen die Bedeutung von Transparenz erkennen und ihre Wasserverbrauchszahlen offenlegen. Dies wird dazu beitragen, eine Basislinie für die Branche zu schaffen und neue Nachhaltigkeitsziele zu erreichen, damit die Branche ihren Beitrag zur Reduzierung des Wasserverbrauchs, zur Begrenzung des Klimawandels und zum Schutz der Wasserverfügbarkeit leistet.

Wie man den Wasserverbrauch von Rechenzentren reduziert und Wasser nachhaltiger nutzt

Hier sind einige Möglichkeiten, wie Rechenzentren ihren Wasserverbrauch begrenzen können:

• Sammeln und analysieren Sie Daten zum Wasserverbrauch: Legen Sie WUE als notwendige Kennzahl fest, die es zu verfolgen gilt. Sammeln Sie Daten zum Gesamtwasserverbrauch, einschließlich des direkten und indirekten Verbrauchs, und führen Sie eine Wasserbewertung durch, um die Daten zu analysieren. So lässt sich der Wasserverbrauch ermitteln.
• Finden Sie Möglichkeiten zur Wiederverwendung von Wasser: Einige Kühlsysteme, wie geschlossene Kreislaufsysteme, können Wasser wiederverwenden, um Verschwendung zu vermeiden. Richten Sie ein System zur Sammlung von Regenwasser und Grauwasser ein oder recyceln Sie Wasser für lokale Gemeinden.
• Experimentieren Sie mit neuen Wassermanagementtechniken: Wechseln Sie von herkömmlichen Kühlsystemen zu alternativen Kühltechnologien und -techniken, die weniger Wasser verbrauchen, wie Immersionskühlung oder gezielte Kühlung, die sich auf einzelne Serverreihen konzentriert. Experimentieren Sie, um neue, effizientere Wassermanagementtechniken zu finden. Google beispielsweise setzt KI und ML ein, um tiefe neuronale Netze im Rechenzentrum zu trainieren, um die Wassermessung, -überwachung und -verwaltung zu optimieren.
• Ersetzen Sie Legacy-Systeme: Moderne Kühlsysteme und -technologien sind effizienter. Bewerten Sie ältere Geräte und rüsten Sie auf eine nachhaltigere Infrastruktur um.
• Errichten Sie neue Anlagen in kälteren Klimazonen: Die geografische Lage spielt eine wichtige Rolle für die Nachhaltigkeit von Rechenzentren. Rechenzentren, die in heißeren, trockeneren Klimazonen errichtet werden, belasten die lokale Wasserversorgung und erfordern eine intensivere Kühlung. Rechenzentren, die in kälteren Klimazonen errichtet werden, können die kalte Luft aus der Außenumgebung nutzen, um die Temperatur der Geräte aufrechtzuerhalten.
• Stellen Sie sicher, dass kein Kühlmittel verschwendet wird: Suchen Sie sorgfältig nach Öffnungen in der Anlage und dichten Sie diese ordnungsgemäß ab, um sicherzustellen, dass kein Kühlmittel verschwendet wird. Dies trägt zur Maximierung der Kühleffizienz bei.
• Verwenden Sie andere Kühlmethoden als Wasser: Es gibt verschiedene Möglichkeiten, die Geräte in Rechenzentren zu kühlen. Unternehmen arbeiten daran, umweltfreundlichere Methoden zur Kühlung von Rechenzentren anzubieten. Novenco verwendet Industrieventilatoren, die mit der Außenluft arbeiten, um Rechenzentren zu kühlen. Dadurch wird der Wasserverbrauch zwar nicht vollständig gestoppt, aber erheblich reduziert.
• Erkunden Sie alternative Wasserquellen: Viele Rechenzentren beziehen ihr Wasser aus lokalen Trinkwasserreservoirs. Wechseln Sie stattdessen nach Möglichkeit zu alternativen und nachhaltigeren Wasserquellen. Das Rechenzentrum von Google in Hamina, Finnland, nutzt beispielsweise nicht trinkbares Meerwasser zur Kühlung der Geräte.
• Beteiligen Sie sich an Programmen zur Wasserauffüllung: Einige Organisationen, wie beispielsweise Microsoft, arbeiten mit lokalen Gemeinden zusammen, um in Projekte zur Auffüllung der Wasserreservoirs zu investieren, die dies am dringendsten benötigen. Dies kann dazu beitragen, die Wasserverfügbarkeit zu schützen und zu erweitern.
• Wechseln Sie zu weniger wasserintensiven Stromquellen: Wind- und Solarkraftwerke verbrauchen deutlich weniger Wasser als Technologien zur Stromerzeugung auf Basis fossiler Brennstoffe wie Kohle oder Erdgas. Prüfen Sie die verfügbaren Optionen und wechseln Sie, wo immer möglich, zu nachhaltigeren und energieeffizienteren Energiequellen.
• Betrachten Sie Wasser ganzheitlich: Viele Aspekte des Betriebs von Rechenzentren sind von Wasser abhängig, daher können Lösungen nicht nur punktuell sein. Laut dem World Economic Forum ist die Einführung zirkulärer Wasserlösungen der Schlüssel zum Aufbau und Erhalt nachhaltiger Rechenzentren. Gehen Sie über einzelne Lösungen hinaus und integrieren Sie robustere und umfassendere Wasserprinzipien, um den Wasserverbrauch in größerem Maßstab zu reduzieren.

Die Zukunft der Wassernachhaltigkeit in Rechenzentren

Das größte Hindernis für die Reduzierung des Wasserverbrauchs in Rechenzentren in den kommenden Jahren ist die rasante Verbreitung von KI. Der Wasser-Fußabdruck von KI wächst bereits astronomisch. Laut Making AI Less ‚Thirsty‘: Uncovering and Addressing the Secret Water Footprint of AI Models kann beispielsweise das Training eines Large Language Models (LLM) in den Rechenzentren von Microsoft direkt 700.000 Liter Wasser verdunsten lassen. Darüber hinaus wird der weltweite KI-Bedarf bis 2027 voraussichtlich 4,2 bis 6,6 Milliarden Kubikmeter Wasserentnahme ausmachen, was mehr ist als die gesamte jährliche Wasserentnahme der Hälfte des Vereinigten Königreichs.

Wenn nichts unternommen wird, wird der Wasserverbrauch von Rechenzentren für Unternehmen, Interessengruppen und Regierungsstellen weltweit zu einem erheblichen Problem werden. Wasserknappheit und Wasserstress werden sich verschärfen, und die Auswirkungen des Klimawandels, wie Wasserverknappung und Verlust der biologischen Vielfalt, werden sich weiter verschlimmern. Es ist notwendig, diese Umweltauswirkungen durch die Steuerung des Wasserverbrauchs, Investitionen in effizientere Wassertechnologien und die Einführung nachhaltigerer Wasserpraktiken, wie zirkuläres Wassermanagement, zu mindern.