Ein Viertel der Rechenzentren weltweit befinden sich in Gebieten mit Wasserknappheit

Zusammenfassung:

Mit der rasanten Entwicklung der Technologie der künstlichen Intelligenz nimmt die Zahl der Rechenzentren auf der ganzen Welt weiter zu, die Rechenleistung für Chatbots, Cloud Computing, Videodienste und verschiedene Online-Anwendungen bereitstellen. Eine neue Studie ergab jedoch, dass sich etwa ein Viertel der Rechenzentren weltweit in Gebieten befinden, in denen ein Ungleichgewicht zwischen Wasserangebot und -nachfrage besteht. Mindestens einen Monat im Jahr übersteigt der lokale Wasserbedarf die verfügbaren Wasserressourcen. Sollten die globalen Temperaturen in Zukunft weiter ansteigen, könnte dieser Anteil noch weiter auf ein Drittel ansteigen.

Diese Forschung wurde in Environmental Science and Technology, einer Zeitschrift der American Chemical Society, veröffentlicht und die relevanten Forschungsergebnisse wurden in einer Pressemitteilung der American Chemical Society vom 19. Oktober 2026 bekannt gegeben. Das Forschungsteam erstellte eine globale Verteilungskarte für Rechenzentren und verglich die Standorte der Einrichtungen mit dem Wasserbedarf der lokalen Wasserversorgung, der städtischen Wasserversorgung, der landwirtschaftlichen Bewässerung, der Produktion und der Stromerzeugung, um den Wasserdruck zu bewerten, dem bestehende Rechenzentren ausgesetzt sind.

Die Forscher analysierten insgesamt 9.347 in Betrieb befindliche Rechenzentren auf der ganzen Welt. Die Ergebnisse zeigen, dass sich etwa 25 % von ihnen in Gebieten befinden, in denen mindestens einen Monat im Jahr eine Lücke zwischen Wasserangebot und -nachfrage besteht, und etwa 6 % der Rechenzentren in Gebieten liegen, in denen die meiste Zeit des Jahres Wasserknappheit herrscht.

Lorenzo Rosa, der Hauptautor der Studie und Forscher am Carnegie Institution for Science in den Vereinigten Staaten, wies darauf hin, dass Rechenzentren nicht auf offenen Flächen ohne andere Bedürfnisse gebaut werden, sondern direkt über den Wasserressourcen liegen, auf die Städte und landwirtschaftliche Flächen ursprünglich angewiesen sind. Da Rechenzentren immer größer werden, kann ihr Wasserbedarf den bestehenden Druck bei der Wasserversorgung vor Ort weiter verschärfen.

Warum benötigen Rechenzentren große Mengen Wasser? Der Hauptgrund dafür ist, dass Server beim Betrieb viel Wärme erzeugen. Um zu verhindern, dass Prozessoren, Speicher und andere Hardware überhitzen, was zu Leistungseinbußen oder sogar Fehlfunktionen führen könnte, müssen Rechenzentren weiterhin Wärme ableiten. Einige Anlagen verwenden Kühltürme und Verdunstungskühlsysteme, um Wärme durch Verdunstung von Wasser abzuführen. andere nutzen unterschiedliche Formen der Flüssigkeitskühlung oder Luftkühlungstechnologie.

Bei Anlagen, die Verdunstungskühlung nutzen, verdunstet ein Teil des Wassers während des Wärmeableitungsprozesses direkt und kann nicht sofort in das örtliche Wasserversorgungssystem zurückkehren. Rechenzentren können den Wasserverbrauch auch durch andere Kühlmethoden reduzieren, die spezifischen Anforderungen hängen jedoch von der Serverdichte, der Kühltechnologie, den Klimabedingungen und der Betriebslast ab.

Anders als Strom können Wasserressourcen im Allgemeinen nicht flexibel über Fernübertragungsnetze eingesetzt werden. Rechenzentren benötigen Wasserversorgung aus nahegelegenen Flüssen, Seen, Stauseen oder unterirdischen Grundwasserleitern, auf die auch umliegende Gemeinden, Bauernhöfe und Industrieanlagen angewiesen sind. Selbst wenn ein Rechenzentrum über ausreichende Mittel verfügt, heißt das nicht, dass die Region unbegrenzt zusätzliches Wasser bereitstellen kann.

Das Forschungsteam stellte insbesondere fest, dass der Energieverbrauch von Rechenzentren in der Vergangenheit stark gemessen wurde, da der Stromverbrauch häufig über Stromzähler gemessen und aufgezeichnet werden kann. Im Gegensatz dazu sind die statistischen Methoden für den Wasserverbrauch von Rechenzentren in verschiedenen Regionen nicht einheitlich und in einigen Regionen fehlen sogar vollständige Daten. Daher hoffen die Forscher, dass sie durch die Erstellung einer globalen Wasserstresskarte Regierungen und Unternehmen dabei helfen können, die Wasserrisiken, die der Ausbau von Rechenzentren mit sich bringen kann, klarer zu erkennen.

In Bezug auf die weltweite Verteilung von Rechenzentren nehmen die Vereinigten Staaten einen beträchtlichen Anteil ein und machen 39 % der gesamten Forschungsstatistiken aus. Dies bedeutet, dass die Vereinigten Staaten nicht nur eines der Länder mit der höchsten Konzentration an Rechenzentren weltweit sind, sondern auch eine wichtige Region, in der der Wasserdruck in Rechenzentren in Zukunft weiter zunehmen könnte.

Die Studie ergab, dass sich in den Vereinigten Staaten etwa 21 % der Rechenzentren in Gebieten mit Wasserknappheit befinden. Im Osten der USA gibt es eine große Anzahl von Rechenzentrumsclustern, und in vielen dieser Gebiete herrscht derzeit eine relativ geringe Wasserknappheit. In Teilen des Westens und Südens der Vereinigten Staaten kann die Kluft zwischen Wasserangebot und -nachfrage jedoch mehrere Monate andauern, und einzelne Gebiete könnten sogar den größten Teil des Jahres unter Druck stehen.

Es gibt offensichtliche regionale Unterschiede in der Situation in Europa. Rechenzentren konzentrieren sich hauptsächlich auf Nord- und Mitteleuropa, wo die Wasserbelastung im Allgemeinen relativ gering ist. In einigen Gebieten südeuropäischer Länder wie Spanien, Italien und Griechenland ist der Wasserstress jedoch akuter, und in einigen Gebieten kann es zu einer Lücke zwischen Wasserangebot und -nachfrage von mehr als sechs Monaten pro Jahr kommen.

Kanada ist nicht ganz unberührt. Untersuchungen zeigen, dass etwa 35 % der Rechenzentren in Kanada jedes Jahr mindestens einen Monat lang mit Wasserknappheit konfrontiert sind. Obwohl Kanada im Allgemeinen reich an Wasserressourcen ist, ist die Verteilung der Wasserressourcen nicht gleichmäßig. Die örtlichen Wasserversorgungsbedingungen in Gebieten, in denen Bevölkerung, Industrieanlagen und Datenzentren konzentriert sind, können erheblich vom Landesdurchschnitt abweichen.

Die Forscher analysierten auch die wichtigsten Wasserverbrauchssektoren rund um Rechenzentren, um festzustellen, mit welchen Branchen diese Einrichtungen konkurrieren könnten. Weltweit befinden sich etwa 41 % der Rechenzentren in Gebieten, in denen der städtische und kommunale Wasserverbrauch dominiert, und etwa 28 % in Gebieten, in denen landwirtschaftliches Bewässerungswasser dominiert.

Darüber hinaus befinden sich etwa 18 % der Rechenzentrumsbereiche in Gebieten, in denen der Wasserbedarf in der Produktion den Hauptbedarf darstellt, und etwa 8 % überschneiden sich mit dem Wasserbedarf der Energieerzeugungsindustrie. Der Rest ist hauptsächlich in Tätigkeiten wie Viehhaltung und Bergbau tätig.

Diese Daten zeigen, dass es sich bei den Wasserressourcenproblemen, die durch den Ausbau von Rechenzentren verursacht werden, nicht nur um industrielle Wasserprobleme handelt, sondern um umfassende Herausforderungen in Bezug auf die städtische Wasserversorgung, die landwirtschaftliche Produktion, die Energieversorgung und die Ökosysteme.

Wenn sich Rechenzentren mit dem städtischen Wasserbedarf überschneiden, könnten Anwohner, öffentliche Dienste und kommerzielle Aktivitäten einem intensiveren Wettbewerb um Wasserressourcen ausgesetzt sein. In Gebieten, in denen die Landwirtschaft vorherrscht, kann ein zusätzlicher industrieller Wasserbedarf mit dem Bewässerungswasser in Konflikt geraten. Ob Wasserknappheit letztendlich zu Wassereinschränkungen für die Anwohner, geringeren Ernteerträgen oder einem eingeschränkten Rechenzentrumsbetrieb führen wird, lässt sich allein auf der Grundlage dieser Studie noch nicht abschließend beurteilen.

Um die möglichen Auswirkungen des Klimawandels abzuschätzen, verwendeten die Forscher außerdem mehrere globale Klimamodelle, um die Wasserbedingungen in Gebieten zu analysieren, in denen sich bestehende Rechenzentren befinden, wenn die globale Durchschnittstemperatur 3 Grad Celsius höher ist als im Jahr 1900. Dieses Szenario stellt mögliche Klimabedingungen etwa 10 bis 40 Jahre in der Zukunft dar und bedeutet nicht, dass die Studie vorhersagt, dass die globalen Temperaturen in einem bestimmten Jahr definitiv dieses Niveau erreichen werden.

Modellergebnisse zeigen, dass sich in diesem zukünftigen Klimaszenario etwa 33 % der aktuellen Rechenzentren der Welt in Gebieten befinden könnten, in denen der Wasserbedarf das Angebot übersteigt. Mit anderen Worten: Wenn sich die Klimabedingungen in die von der Studie vorgegebene Richtung entwickeln, könnte der Anteil der Rechenzentren, die unter Wasserknappheit leiden, von heute einem Viertel auf ein Drittel steigen.

Es wird erwartet, dass die Vereinigten Staaten besonders betroffen sein werden. Da sich 39 % der weltweiten Rechenzentren in den Vereinigten Staaten befinden, wird sich auch ein erheblicher Teil des neuen Wasserdrucks in Zukunft auf dieses Land konzentrieren. Die Forscher glauben, dass dieses Ergebnis die Bedeutung der Standortwahl für Rechenzentren unterstreicht: Bei der Entscheidung, wo gebaut werden soll, müssen Unternehmen nicht nur Grundstückspreise, Stromversorgung, Netzwerkanschlüsse und Steueranreize berücksichtigen, sondern müssen auch die langfristige Nachhaltigkeit der lokalen Wasserressourcen bewerten.

Es ist zu beachten, dass diese Studie die Wasserressourcenrisiken analysiert, denen derzeit in Betrieb befindliche Rechenzentren unter verschiedenen hydrologischen und klimatischen Bedingungen ausgesetzt sind, und keine Vorhersage der Anzahl zukünftiger Rechenzentren oder bestimmter Baustandorte darstellt. Es beweist auch nicht, dass es in allen Rechenzentren in Gebieten mit Wasserknappheit zu Ausfällen bei der Wasserversorgung kommen wird, und quantifiziert auch nicht direkt, wie viel tatsächlicher Schaden diese Einrichtungen den umliegenden Bewohnern zugefügt haben.

Die Forscher betonten, dass die Kluft zwischen Wasserangebot und -nachfrage Rechenzentren nicht unbedingt dazu zwingen wird, den Betrieb einzustellen, da Unternehmen den Betrieb möglicherweise durch den Kauf von Wasserrechten, den Bau von Wasserspeicheranlagen, die Nutzung alternativer Wasserquellen oder die Anpassung von Kühlmethoden aufrechterhalten. Ob diese Maßnahmen jedoch tatsächlich den gesamten lokalen Wasserstress reduzieren können, hängt vom spezifischen Wasserversorgungssystem, den Regulierungsvorschriften und den Bedürfnissen anderer Wassernutzer ab.

Das Forschungsteam ist davon überzeugt, dass bei der langfristigen Planung von Rechenzentren dem lokalen Wassermanagement und den Infrastrukturbedingungen mehr Aufmerksamkeit geschenkt werden muss. In Gebieten mit relativ ausreichenden Wasserressourcen kann es für neue Rechenzentren einfacher sein, eine stabile Wasserversorgung zu gewährleisten. Während in Gebieten, in denen es bereits zu Dürreperioden, unzureichender Grundwasserneubildung oder einem hohen Wasserbedarf in der Landwirtschaft kommt, der Bau neuer Großanlagen vorsichtiger sein muss.

Unternehmen können ihre Abhängigkeit von Frischwasser auch reduzieren, indem sie effiziente Kühlsysteme einführen, die Wasserrecyclingraten erhöhen, recyceltes Wasser verwenden, das den Anforderungen entspricht, und den Betrieb an die saisonalen Wasserbedingungen anpassen. Es gibt jedoch keine allgemeingültige Antwort auf diese technischen Lösungen, die für alle Rechenzentren gilt. Unterschiedliche Klimabedingungen, Serverlasten und Infrastrukturdesign wirken sich auf die tatsächlichen Wassereinsparungen aus, die durch verschiedene Kühltechnologien erzielt werden.

Da Modelle für künstliche Intelligenz immer komplexer werden, nehmen die zum Trainieren und Ausführen der Modelle erforderlichen Rechenressourcen weiter zu, und der Energie- und Wasserverbrauch von Rechenzentren ist nach und nach zu einem Umweltproblem geworden, das bei der Expansion der Technologiebranche nicht ignoriert werden kann. Während KI-Dienste selbst in digitaler Form bereitgestellt werden, sind die ihnen zugrunde liegenden Server, Kühlgeräte und Stromversorgungssysteme alle auf natürliche Ressourcen der realen Welt angewiesen.

Diese Studie behauptet nicht, dass die Entwicklung künstlicher Intelligenz unweigerlich zu globaler Wasserknappheit führen wird, sondern weist darauf hin, dass die geografische Lage von Rechenzentren ihre Umweltkosten beeinflussen wird. Wenn Rechenzentren gleicher Größe in Gebieten mit ausreichenden Wasserressourcen und solchen mit langfristiger Wasserknappheit gebaut werden, kann der potenzielle Druck auf die lokale Gesellschaft völlig unterschiedlich sein.

Forscher glauben, dass bei der künftigen Standortwahl und Verwaltung von Rechenzentren die Einschränkungen der Wasserressourcen in langfristige Entscheidungen einbezogen werden müssen, anstatt sich ausschließlich auf Rechenleistung, Energiepreise und Netzwerklatenz zu konzentrieren. Nur wenn wir den Wasserbedarf der Anwohner, der Landwirtschaft, der Industrie und der Ökosysteme berücksichtigen, können wir genauer beurteilen, ob der Ausbau von Rechenzentren langfristig nachhaltig ist.

Da die Zahl der Rechenzentren auf der ganzen Welt weiter zunimmt, könnte das Wassermanagement allmählich zu einem Schlüsselfaktor beim Aufbau einer Infrastruktur für künstliche Intelligenz werden. Die in der Studie aufgedeckten globalen Verteilungsunterschiede führen dazu, dass der zukünftige Wettbewerb um Rechenzentren nicht nur ein Wettbewerb um Rechenleistung, Chips und Strom sein wird, sondern auch zunehmend von den Wasserverhältnissen und den lokalen Governance-Fähigkeiten beeinflusst wird.