Der Wasserverbrauch von Rechenzentren, insbesondere jener, die Künstliche Intelligenz (KI) betreiben, nimmt zu und ruft in den USA vermehrt Proteste hervor. Während der Gesamtverbrauch von Rechenzentren im Vergleich zu Sektoren wie der Landwirtschaft noch gering ist, prognostizieren Experten einen erheblichen Anstieg, der in wasserarmen Regionen zu Engpässen führen könnte.
Zunehmender Wasserverbrauch von Rechenzentren
Rechenzentren nutzen Wasser primär zur Kühlung ihrer Hochleistungsprozessoren, die intern Temperaturen von bis zu 80 Grad Celsius erreichen können. Durch Verdunstungskühlung, ähnlich dem menschlichen Schwitzen, wird die Wärme abgeführt. Eine Schätzung für 2023 beziffert den Wasserverbrauch von Kühlsystemen in US-Rechenzentren auf 66 Milliarden Liter, was weniger als einem Prozent des nationalen Gesamtverbrauchs entspricht. Dieser Wert könnte jedoch mit dem schnellen Ausbau von KI-Rechenzentren erheblich steigen. Fengqi You von der Cornell University und sein Team prognostizieren, dass der jährliche Wasserverbrauch von US-Rechenzentren bis 2030 auf 731 Milliarden bis 1.125 Milliarden Liter anwachsen könnte. Der höhere Wert entspricht in etwa dem jährlichen Trinkwasserbedarf von New York City. Diese Entwicklung könnte insbesondere in bereits von Dürren betroffenen Gebieten wie New Mexico und Arizona zu einer signifikanten lokalen Wasserknappheit beitragen.
Technologische Fortschritte und Standortwahl als Lösungsansätze
Experten betonen, dass es zahlreiche Ansätze zur Reduzierung des Wasserverbrauchs gibt. Ein wesentlicher Faktor ist die verbesserte Effizienz der KI-Modelle selbst. Eine frühere Schätzung von Shaolei Ren aus dem Jahr 2024, wonach die Erstellung einer kurzen E-Mail mit GPT-4 500 Milliliter Wasser verbrauchen würde, gilt bereits als überholt. Google schätzte 2025, dass sein Chatbot Gemini für eine durchschnittliche Abfrage nur fünf Tropfen Wasser benötigt. Ein weiterer Ansatzpunkt ist die Energieerzeugung: Ein Großteil des Wasserverbrauchs entsteht indirekt durch die Kühlung von Dampfturbinen in Kohle- oder Gaskraftwerken, die den Strom für Rechenzentren erzeugen. Eine Umstellung auf erneuerbare Energien wie Solar- und Windkraft, die kaum Wasser benötigen, könnte den Wasser-Fußabdruck von KI erheblich reduzieren.
Darüber hinaus spielt die strategische Standortwahl eine entscheidende Rolle. Rechenzentren sollten bevorzugt in wasserreichen Regionen mit Zugang zu erneuerbaren Energiequellen angesiedelt werden, beispielsweise in Teilen Montanas, Nebraskas, Texas‘ und South Dakotas. Eine solche Planung könnte laut You den zukünftigen Wasserverbrauch von KI um bis zu 86 Prozent senken, anstatt neue Zentren in wasserarmen Gebieten wie Arizona oder New Mexico zu errichten.
Effizientere Kühlmethoden für KI-Rechenzentren
Auch Fortschritte bei den Kühltechnologien tragen zur Effizienzsteigerung bei. Traditionelle Rechenzentren nutzen Ventilatoren und Kühltürme, wobei durch Verdunstung Wasser verloren geht. Moderne KI-Rechenzentren, die aufgrund der hohen Rechenleistung noch mehr Wärme erzeugen, setzen zunehmend auf Flüssigkeitskühlung. Dabei zirkuliert eine Flüssigkeit in einem geschlossenen Rohrsystem direkt über den Prozessoren, wodurch keine Wasserverluste innerhalb des Systems entstehen. Die erwärmte Flüssigkeit kann dann durch Außenluft oder ein Klimaanlagensystem gekühlt werden.
In extrem heißen oder feuchten Klimazonen, wie sie in Texas vorkommen, werden zusätzlich wasserbasierte Methoden wie das Besprühen der Luft um die Rohre eingesetzt, allerdings meist nur in den heißesten Sommermonaten. Vaibhav Bahadur von der University of Texas at Austin schätzt, dass die Rechenzentren in Texas, die derzeit weniger als ein Prozent des staatlichen Wasserbedarfs decken, bis 2040 drei bis neun Prozent verbrauchen könnten, erwartet aber aufgrund von Effizienzsteigerungen eine Reduzierung dieser Zahl. Josh Parker von NVIDIA weist darauf hin, dass neue Prozessoren so hohe Temperaturen erreichen, dass sie mit verhältnismäßig warmem Wasser von etwa 45 Grad Celsius gekühlt werden können, was den Bedarf an intensiver wasserbasierter Kühlung reduziert, solange die Umgebungstemperatur diesen Wert nicht regelmäßig übersteigt.
Thema: Technologie / KI allgemein. Quelle/Inspiration: Ars Technica.