Rechenzentren: Weshalb Wasser-Konkurrenzen und Verbrauchsspitzen zum Betriebsrisiko werden

Die globale Rechenzentrumsbranche wächst im Rekordtempo, angetrieben vor allem vom rasant steigenden Bedarf an Rechenleistung für künstliche Intelligenz (KI) und Cloud Computing. Dieses Wachstum bringt bedeutende Chancen, aber auch komplexe Herausforderungen für Betreiber und die Standortkommunen mit sich. Denn Rechenzentren konkurrieren um knapper werdende Ressourcen – allem voran beim Wasser.

Das Problem ist vielschichtiger, als bisher diskutiert

Das Ressourcenproblem bei Rechenzentren ist sehr komplex und schwer durchschaubar. Die Datenbranche hadert mit der Transparenz ihrer Verbrauchsdaten. Egal, welche Daten wir betrachten, für den Wasserfussabdruck dürfen wir es nicht beim Gesamtwasserbedarf zur Kühlung der eigenen Anlagen belassen, eingerechnet werden muss auch die Wassermenge, die für Stromerzeugung in Kraftwerken eingesetzt wird und dort durch Verdunstung verloren geht. Aber ein weiterer Aspekt darf nicht länger unberücksichtigt bleiben: die Verbrauchsspitzen. Wenn es um Knappheit und Konkurrenzen geht, spielen die kurzzeitigen Verbrauchsspitzen beim Kühlwasser der Rechenzentren verursachen Stress in den Leitungsnetzen. Der Wasserbedarf von Rechenzentren – auch der kurzzeitige – ist so groß, dass die Konkurrenzen ernste Bedrohungen für die Versorgungssicherheit der Bürger darstellen können. Auch deshalb formiert sich vielerorts massiver Widerstand.

In den USA mehren sich die Hilferufe der Wasserversorger. Sie stehen jetzt schon mit dem Rücken zur Wand, denn ihre Versorgungssysteme sind marode und verkraften keine weiteren Herausforderungen.

Eine US-Forschungsguppe hat sich in ihrer Studie Titel Small Bottle, Big Pipe: Quantifying and Addressing the Impact of Data Centers on Public Water Systems mit dem Wasserverbrauch und den „Verbrauchsspitzen“ von Rechenzentren befasst. Deren Ergebnisse und ein bisschen mehr habe ich in dem nachfolgenden Beitrag zusammengefasst.

Rechenzentren konkurrieren beim Wasserbedarf mit den Metropolen

Kaum eine Branche verzeichnet ein derart schnelles Wachstum und immensen Ressourcenbedarf wie die Rechenzentren. Auch werden von kaum ein anderen Branche die Dienstleistungen so dringend benötigt, deren Ansiedlung aber zugleich so vehement abgelehnt. Obwohl Rechenzentren wirtschaftsstrategisch und standortpolitisch eine kaum zu überschätzende Bedeutung haben, mehrt sich lokal überall dort Widerstand, wo neue Projekte anstehen. Und das hat viel mit ihrem Wasserbedarf zu tun.

Marktanalysen belegen, dass allein die US-Rechenzentren bis zum Jahr 2030 zwischen 2,5 bis 5 Millionen Kubikmeter Wasser – pro Tag – benötigen werden, sofern keine technologischen Veränderungen erfolgen. Diese Mengen sind keine Peanuts, denn das entspricht in etwa dem Bedarf der täglichen Wasserversorgung von New York City. Insgesamt verbraucht die Branche sieben Prozent des Gesamtwasserverbrauchs bzw. ein Prozent der Wasserentnahmen der USA.

Viele Standortkommunen insbesondere im trockenen Süden der USA fehlen schon heute ausreichende Wasserressourcen, um ihre Bevölkerung mit Wasser zu versorgen. Durch die Datenverarbeiter entsteht weiterer Druck auf die sinkenden natürlichen Wasservorräte zwischen Atlantik und Pazifik. Mehr als jedes dritte existierende US-Rechenzentrum wird in einer „high-water-stress“-Region betrieben. Annähernd 70 Prozent der großen Aquifere schrumpfen und Flüsse wie der Colorado River führen immer weniger Wasser.

Bloomberg News hat ermittelt, dass sich etwa Zweidrittel der neuen Rechenzentren – die seit 2022 errichtet wurden oder sich derzeit in der Entwicklung befinden – an Standorten befinden, die bereits unter starkem Wasserstress leiden.

Rechenzentren stehen mit ihrem Wasserbedarf in Konkurrenz zu allen anderen Nutzern. Sie sind überwiegend auf aufbereitetes Wasser – hauptsächlich Trinkwasser – angewiesen, das in den USA fast ausnahmslos von lokalen öffentlichen Wasserversorgungsunternehmen geliefert wird. Zwar kommen immer häufiger alternative Ressourcen zum Einsatz wie Klarwasser aus Kläranlagen oder entsalztes Meerwasser, aber über deren Bedeutung liegen keine Daten vor. Die werden ausgerechnet von den Datenverarbeitern zurückgehalten.

Eine Möglichkeit für Rechenzentren, ihren Wasserverbrauch zu senken, besteht darin, stärker auf Luftkühlungstechnologien zu setzen; dies erfordert jedoch mehr Energie – was wiederum, je nach Herkunft der Energie, indirekt zu einem erhöhten Wasserverbrauch führen kann. Hinzu kommt, dass die regionalen Stromnetze bereits jetzt Schwierigkeiten haben, den Bedarf dieser energieintensiven Einrichtungen zu decken. Hunderte weitere Projekte befinden sich noch in Planung. „Viele dieser Projekte wurden angekündigt, doch es ist unklar, welche Stromquellen schnell genug bereitgestellt werden können, um sie zu versorgen“, sagt Kelly T. Sanders, außerordentliche Professorin für Ingenieurwissenschaften an der University of Southern California.

Verbrauchsspitzen der Rechenzentren erzeugen Nutzungskonkurrenzen in öffentlichen Netzen

Auch bezogen auf die Nutzung der Versorgungskapazitäten stellen die US-Rechenzentren eine besonders Herausforderung dar. Ein in Berichterstattungen weitgehend vernachlässigtes Problem sind die Wasserverbrauchsspitzen (peak-demand) der Rechenzentren. Diese treten zumeist ungeplant und nur sehr kurzzeitig auf. Wasserversorger sind darauf zumeist nicht vorbereitet. Sie müssten eigens dafür Reserven oder Aufbereitungskapazitäten und insbesondere Leitungskapazitäten vorhalten. Dazu sehen sich viele nicht in der Lage. Die Rechenzentren stehen daher in Konkurrenz zu den Nachfragespitzen der anderen Wasserkunden der Versorger. Die Folgen sind Versorgungsengpässe in den öffentlichen Leitungsnetzen.

Kritisch wird es insbesondere an den heißesten Tagen des Jahres, denn dann ist nicht nur der Kühlbedarf am höchsten, sondern auch der Verbrauch der Haushalte. Die nutzen dann größere Mengen Wasser u.a. auch für die Gartenbewässerung und die Poolbefüllung. Diese bisher weitgehend unbeachteten Verbrauchsspitzen entwickeln sich daher für die Rechenzentren zu einem kritischen Engpass. Denn steht die erforderliche Leitungskapazität für Wasser nicht zur Verfügung, wenn die Kühlung auf Hochtouren laufen sollte, könnte die Lage für die Rechenzentren kritisch werden. In Zeiten extremer Hitze können sich Betreiber von Rechenzentren gezwungen sehen, Server abzuschalten, um Schäden durch Überhitzung zu vermeiden, was zu Dienstunterbrechungen führt. Das läßt auch Versicherer aufhorchen. So weist die ALLIANZ COMMERCIAL in ihrem Bericht „Risikotrends im Kontext des weltweiten Ausbaus der Rechenzentrumsinfrastruktur“ auf die zunehmend kritischer werdende Ressourcenlage hin. 

Verdunstung macht Wiedernutzung unmöglich

Eigentlich geht Wasser nicht verloren. Irgendwann kommt jeder noch so kleine Tropfen bei der Verdunstung von Wasser wieder zurück. Aber das hilft dem lokalen Wasserkreislauf nicht. Auch deshalb sind Rechenzentren ein Problem. Während das genutzte Wasser aus Haushalten nach der Reinigung wieder zur Verfügung steht, wird bei der Verdunstung in Kühlanlagen das bezogene Wasser verbraucht, ohne dass wieder zurückfließt. Von bis 90 Prozent Verdunstung ist in der Literatur die Rede. Das Beispiel eines Rechenzentrums mit 100 MW Leistung verdeutlicht die Größenordnung. Es benötigt für die Absicherung von kurzfristigen Verbrauchsspitzen von 2.000 bis 10.000 Kubikmeter Wasser während eines Betriebstages. In der Spitze entspricht das der täglichen Verbrauchsmenge einer US-amerikanischen 40.000-Einwohnerstadt.

US-Wasserversorger sind technisch und finanziell überfordert

Es lohnt an dieser Stelle ein Ausflug dorthin, wo die Probleme gelöst werden müssen: zu den Wasserversorgern. Bei den Mengen und Investitionen, um die es hier geht, wären große Unternehmen schon im Vorteil.

Aber ähnlich wie in Deutschland ist die öffentliche Wasserversorgung in den USA sehr kleinteilig organisiert. Von den rund 50.000 öffentlichen Wasserversorgungssystemen versorgen nur mal gerade rund 700 Unternehmen mehr als 100.000 Kunden, 80 Prozent der Unternehmen versorgen Kleinstädte. Und diese Versorger müssen nun plötzlich Rechenzentren versorgen, durch die sich die Wassernachfrage von jetzt auf gleich verdoppelt.

Schon seit Jahren schiebt die Wasserwirtschaft in den USA einen gigantischen Investitionsstau vor sich her – auch ohne dass die Rechenzentren eine Rolle gespielt haben. Der Großteil der Wasserversorgungssysteme in den Vereinigten Staaten ist marode und somit stark sanierungsbedürftig. Die Wasserverluste, also das was durch die defekten Leitungsnetze verloren geht, betragen jährlich rund 130 Milliarden Kubikmeter – das entspricht in etwa der jährlichen Wasserabgabe in den fünf größten europäischen Staaten. Zwanzig Prozent der Leitungsnetze müssten daher dringend erneuert werden, es fehlen aber die finanziellen Mittel. Die US-Umweltbehörde EPA errechnete für die Wasserversorgungsinfrastruktur bis zum Jahr 2040 einen Finanzierungsbedarf von 625 Milliarden US-Dollar.

Die Wasserversorger sehen sich angesichts der stark wachsenden Wassernachfrage bei gleichzeitig klimabedingt rückläufigen Wasservorräten und zunehmenden Nutzungskonkurrenzen am Rande ihrer Leistungsfähigkeit. Das war bevor die Rechenzentren ihren Wasserbedarf anmeldeten, um riesige Wassermengen zu beziehen. Nicht zu vergessen die Verbrauchsspitzen, die viele Versorger mit Haushalts- und Gewerbekunden gar nicht kennen (vielleicht abgesehen Löschwasser bei der Brandbekämpfung). Die Rechenzentren werden daher die weitgehend auf stabile Abnahmen ausgerichteten öffentlichen Versorgungssysteme gänzlich überfordern. Und das was ich hier beschreibe, ist zunächst erst nur die technische Dimension.

Die für die Versorgung der Rechenzentren erforderlichen zusätzlichen finanziellen Mittel zum Beispiel für den Bau von Aufbereitungsanlagen und Leitungsnetze werden viele Wasserversorger und Standortkommunen finanziell überfordern. Der Investitionsbedarf allein für die zusätzlich benötigten Wasserkapazitäten wird auf etwa 10 Milliarden US-Dollar geschätzt und könnte im Szenario mit besonders starkem Wachstum auf bis zu 58 Milliarden US-Dollar steigen. Hierzu kommen weitere Milliarden für die Absicherung der Spitzenbedarfe und den Bau der Reservekapazitäten, wenn das Wasser knapp werden sollte. Die von den Rechenzentren ausgelöste Investitionsspirale dürfte also lang werden.

Und schon sind wir bei der Frage, wer die Investitionen schultern soll. Schon wieder landen wir bei Verteilungskämpfen – und zwar bei den Kosten. Die Investitionen müssen refinanziert werden. In den vergangenen Jahren sind die Wasserentgelte in den USA drastisch angestiegen. Anders als in Deutschland, ist die Erschwinglichkeit von Wasser in vielen Regionen der USA bereits ein sozialpolitisches Thema geworden. Jeder zehnte US-Haushalt kann sich die öffentliche Wasserversorgung nicht mehr leisten. Insoweit werden die zusätzlichen Kosten für die Wasserbedarfsdeckung der Rechenzentren nicht den privaten Wasserkunden angelastet werden können. Das dürften auch die in einigen Bundesstaaten der USA zuständigen Preisregulierungsbehörden im Blick haben. Wie sich zeigt, stellen die Rechenzentren die Wasserversorgung in den USA auf die Probe. Denn ergibt keine einheitlichen Vorgehensweisen, aber zahlreiche Konflikte. Dieses Thema greife ich in einem folgenden Blogbeitrag auf. Ich habe dazu spannende Informationen ausfindig gemacht.

Auch Strom spielt beim Wasserverbrauch eine Rolle

Dabei ist nicht so, dass es keine Alternativen für die wasserintensive Verdunstungskühlung gäbe. So gibt es hybride Luft-Wasser-gestützte Kühlsysteme und solche, die auf Klarwasser aus dem Wasserrecycling zurückgreifen. Ein aktueller Gesetzentwurf im US-Repräsentantenhaus will Recyclingsysteme in der Industrie somit auch in Rechenzentren mit steuerlichen Anreizen fördern.

Das Wasser-Problem der Rechenzentren beschränkt sich daher nicht nur auf deren eigenen Wasserbedarf. Denn alternative Kühlsystemen erhöhen den Stromverbrauch, der durch das öffentliche Stromnetz bedient wird. Damit wird das Problem ausgelagert, denn wenn der Strom in konventionellen Kraftwerken produziert wird, steigt der Wasserbedarf an deren Standorten, denn in solchen Kraftwerken ist Wasser immer noch das Kühlmittel der Wahl. Hinzu kommt, dass auch dieser Strombedarf das Stromnetz zusätzlich belasten kann. Das dürfte insbesondere zu den Tageszeiten besonders kritisch sein, wenn die Klimaanlagen in Wohn- und Geschäftshäusern auf Hochtouren laufen – also die Stromnetze ehedem schon Lastspitzen zu verkraften haben. Zwar mag das auch die ideale Betriebszeit für Photovoltaik-Anlagen sein, aber damit sind die USA bekanntlich nicht die Vorreiter.

Transparenz ist nicht die Paradedisziplin der Rechenzentren

Wie man sieht, handelt es sich beim Ressourcenverbrauch von Rechenzentren um ein komplexes System, das eigentlich ganzheitlich betrachtet werden sollte. Ja, auch dieser Blogbeitrag hat Leistungen aus einem Rechenzentrum erfordert. Er hat Strom und Wasser gekostet. Ob ich die wahren Kosten bezahlt habe? Eher fragwürdig. (Übrigens die Leser auch nicht, denn der Blog ist kostenlos).

Eine wichtige Rolle spielen dabei aber auch die Rechenzentren selber. Sie halten sich mit Planungs- und Bedarfsangaben überwiegend bedeckt. So wird von Bürgern, aber auch von Wasserexperten kritisiert, dass zu wenig Transparenz herrscht, wenn es um die Betriebsdaten geht. Zwar beginnen sich einige Betreiber von Rechenzentren langsam zu öffnen, allerdings folgen sie damit in erster Linie dem Druck der Behörden.

Quellen Weiterführendes

• Small Bottle, Big Pipe: Quantifying and Addressing the Impact of Data Centers on Public Water Systems
• The carbon and water footprints of data centers and what this could mean for artificial intelligence, Alex de Vries-Gao, Patterns, 2026
• Data Drain: The Land and Water Impacts of the AI Boom, Lincoln Institute, 2025
• Rechenzentren boomen, während die Wasserrisiken steigen, LebensraumWasser, 2025
• ChatGPT bestätigt Intransparenz der Rechenzentren mit ihrem Wasserverbrauch, LebensraumWasser, 2025
• Eine Flasche Wasser pro Email: die Umweltkosten der KI, LebensraumWasser, 2024
• Rechenzentren und Wasser: Was Datennutzung mit Wasserkonflikten zu tun hat, LebensraumWasser, 2023