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Stuttgart (ots) - Rekordtemperaturen setzen auch die digitale Infrastruktur
unter Druck. Rechenzentren, das Rückgrat von Cloud-Diensten, Zahlungsverkehr und
Kommunikation, benötigen bei großer Hitze deutlich mehr Kühlleistung. "Hitze war
lange ein Randthema für Rechenzentren. Heute geraten viele Betreiber in eine
Hitzefalle: Von außen steigen die Temperaturen, von innen die Wärmelast durch
KI-Anwendungen und immer leistungsstärkere Chips. Werden Kühlkapazitäten nicht
rechtzeitig angepasst, drohen Störungen bis hin zu kostspieligen Ausfällen",
sagt Mathias Franke, Leiter Data Center Consulting beim Beratungsunternehmen
Drees & Sommer SE.
Die Herausforderung wächst mit dem Boom der Branche: Seit 2010 hat sich die
installierte Rechenzentrumskapazität hierzulande bereits mehr als verdoppelt und
lag 2024 bei über 2.730 Megawatt. Bis 2030 erwartet das
Bundeswirtschaftsministerium einen weiteren Anstieg auf mehr als 4.800 Megawatt,
ein Plus von rund 75 Prozent innerhalb von nur sechs Jahren.[i] Mit der im März
2026 verabschiedeten nationalen Rechenzentrumsstrategie[ii] will die
Bundesregierung die Kapazitäten bis 2030 sogar verdoppeln.
Getrieben wird das Wachstum vor allem durch Cloud- und KI-Anwendungen.
Gleichzeitig wächst damit die Verwundbarkeit der digitalen Infrastruktur
gegenüber Extremwetter. Eine im Juni 2026 veröffentlichte Analyse des auf
physische Klimarisiken spezialisierten Unternehmens First Street kommt zu dem
Ergebnis, dass 54 Prozent der weltweiten Rechenzentrumskapazität in Märkten
liegen, die chronischem Hitze- oder Dürrestress ausgesetzt sind. [iii]
Wärmeinsel-Effekt: Wenn Rechenzentren ihre Umgebung aufheizen
"KI verändert die Anforderungen an Rechenzentren grundlegend. Die Anlagen
verbrauchen nicht nur mehr Energie, sondern geben auch deutlich mehr Wärme an
ihre Umgebung ab. Das müssen Betreiber bei Planung und Betrieb künftig stärker
berücksichtigen", sagt Franke. Eine im März 2026 veröffentlichte Studie unter
Beteiligung der University of Cambridge beziffert den Wärmeinsel-Effekt von
KI-Rechenzentren im Durchschnitt auf rund zwei Grad Celsius. In Extremfällen
wurden Temperaturanstiege von bis zu 9,1 Grad Celsius gemessen. Weltweit könnten
mehr als 340 Millionen Menschen von diesem sogenannten "Data Heat Island Effect"
betroffen sein.[iv]
Hitzebedingte Ausfälle sind kein unvermeidbares Schicksal. Wer Kühlung,
Energieversorgung und Betriebsabläufe frühzeitig auf Extremwetter ausrichtet,
kann Risiken deutlich reduzieren. Nach Einschätzung von Drees & Sommer müssen
Betreiber sowohl Standort und Technik vorausschauend planen als auch klare
Maßnahmen für den Betrieb während einer Hitzewelle festlegen.
Kühlgrenzen und Reserven kennen, bevor die Hitze kommt
Kühlsysteme stoßen bei Extremhitze schneller an ihre Grenzen als bisher
angenommen. Forschende von Google und der University of Pennsylvania zeigen in
der Studie "Prometheus", dass Rechenzentren ihre Kühlkapazität bis 2044 im
Schnitt um elf Prozent erhöhen müssen, um das heutige Ausfallrisiko zu halten.
An besonders gefährdeten Standorten kann der zusätzliche Bedarf bis zu 48
Prozent betragen. Für die Studie wertete das Forschungsteam historische
Klimadaten aus und verknüpfte sie mit Klimasimulationen für die untersuchten
Standorte. "Betreiber müssen prüfen, welche Außentemperaturen ihre Kühlung
verkraftet und wie sich mehrtägige Hitze auf ihre Reserven auswirkt", so
Franke.[v]
Bei der Auslegung der Kühlung zählt vor allem der Blick nach vorn. Betreiber
sollten deshalb Prognosesimulationen wie die "Extreme Annual Design Conditions"
von ASHRAE Meteo nutzen[vi]. Auf Grundlage der Daten von 2025 empfiehlt Franke,
die erwarteten Extremtemperaturen der kommenden 20 Jahre einzuplanen und vier
Kelvin als Sicherheit hinzuzurechnen. "Hitzewellen werden intensiver, dauern
länger und treten häufiger auf. Künftige Prognosen dürften deshalb noch höhere
Temperaturen ansetzen", sagt Franke.
Betreiber müssen nicht nur die IT-Systeme auf künftige Hitzeextreme vorbereiten.
Auch die Notstromanlage muss bei hohen Temperaturen zuverlässig funktionieren.
Fällt ihre Kühlung aus, kann sie das Rechenzentrum nicht mehr sicher mit Strom
versorgen. Damit ist der gesamte Betrieb gefährdet.
Den Betrieb auf Hitzewellen vorbereiten
Nicht jede rechenintensive Aufgabe muss bei Höchsttemperaturen laufen. Backups,
Datenanalysen oder große Datenmigrationen lassen sich in kühlere Nachtstunden
verschieben. Das entlastet die Kühlung, wenn ihre Reserven besonders knapp sind.
Fällt ein Kühlsystem aus, muss ein zweites ohne Zeitverlust übernehmen. Auch die
Notstromversorgung muss neben den Servern die Kühlung absichern. Sonst
verschiebt sie den Ausfall oft nur um wenige Minuten. Bei Störungen im
öffentlichen Netz können zudem lokale Stromnetze mit eigenen Energiequellen und
Speichern, sogenannte Microgrids, kritische Anlagen weiter versorgen.
Mit Wasser statt Luft kühlen
Erreichen einzelne Serverschränke Leistungen von rund 50 Kilowatt und mehr,
reicht reine Luftkühlung oft nicht mehr aus. Viele Rechenzentren wurden
ursprünglich für deutlich geringere Leistungsdichten ausgelegt. Während ein
Serverschrank lange Zeit meist mit fünf bis zehn Kilowatt Leistung betrieben
wurde, treiben KI-Anwendungen die Anforderungen heute deutlich nach oben.
"Wasser kann wesentlich mehr Wärme aufnehmen und transportieren als Luft. Seine
Kühlkapazität ist deutlich höher. Deshalb setzen viele unserer Kunden bei hohen
Leistungsdichten zunehmend auf wasserbasierte Kühlsysteme", erklärt Data
Center-Experte Franke. Das gilt vor allem für KI-Anwendungen und andere
Hochleistungsrechner.
Bei moderaten Leistungsdichten bleibt Luftkühlung häufig die einfachere und
wirtschaftlichere Lösung. Hybride Systeme erlauben es, zunächst nur besonders
leistungsstarke Bereiche auf Flüssigkeitskühlung umzustellen. So lassen sich
diese Bereiche auch bei höheren Außentemperaturen zuverlässig kühlen.
Mehr Effizienz ist Pflicht
Für Rechenzentren, die seit Juli 2026 neu in Betrieb gehen, verschärft das
Energieeffizienzgesetz die Anforderungen. Maßstab ist die Power Usage
Effectiveness, kurz PUE. Sie setzt den gesamten Energieverbrauch eines
Rechenzentrums ins Verhältnis zum Strombedarf von Servern und Speichern. Ein
PUE-Wert von 1,2 bedeutet vereinfacht: Auf 100 Kilowattstunden für die IT kommen
höchstens 20 Kilowattstunden für Kühlung, Stromversorgung und andere technische
Infrastruktur. Neue Rechenzentren dürfen den Wert 1,2 nicht überschreiten.
Anlagen, die vor Juli 2026 in Betrieb gingen, müssen bis Juli 2030 einen Wert
von höchstens 1,3 erreichen. [vii]
"Effiziente Kühlkonzepte sind nicht mehr nur eine Frage der Betriebssicherheit,
sondern zunehmend auch gesetzliche Pflicht. Wer heute noch ausschließlich auf
Luft setzt, baut sich sein Kühlproblem für die nächsten zehn Jahre gleich mit
ein", betont Franke. "Wasserbasierte Systeme sind planbarer, gerade wenn die
Temperaturen weiter steigen und die gesetzlichen Effizienzvorgaben strenger
werden." Zugleich wird derzeit intensiv über eine Novellierung des
Energieeffizienzgesetzes (EnEfG) diskutiert. Tritt sie in den nächsten Monaten
in Kraft, könnten sich Schwellen- und Grenzwerte verschieben. [viii]
Wenn Kühlwasser knapp wird
Wer heute ein Rechenzentrum plant, muss bei der Wahl des Standorts ebenso wie
beim Kühlkonzept künftige Hitzeperioden von Anfang an einkalkulieren. Das gilt
besonders für wasserbasierte Kühlsysteme: In Regionen mit knapper werdenden
Wasserressourcen kann ausgerechnet die Kühlung selbst zum Risiko werden.
Geschlossene Kreisläufe senken den Wasserverbrauch und entschärfen so das
Problem. In ihnen zirkuliert das Kühlmittel dauerhaft zwischen Servern und
Kühlanlage, statt durch Verdunstung (Adiabatik) verloren zu gehen. Nach der
ersten Befüllung benötigen sie im laufenden Kühlbetrieb kaum zusätzliches
Wasser. Besonders gefährdet bei Hitze sind weniger die großen, professionell
betriebenen Anlagen mit redundanter Kühlung und Notstrom, sondern die vielen
dezentralen Serverräume in Unternehmen, oft in umgewidmeten Keller- oder
Technikräumen ohne entsprechend ausgelegte Klimatechnik.
Ausfälle sind längst kein Zukunftsszenario mehr
Wie schnell hohe Temperaturen Rechenzentren lahmlegen können, zeigte die
Hitzewelle in Großbritannien im Sommer 2022. Als die Temperaturen in London
erstmals die 40-Grad-Marke überschritten, fielen im Rechenzentrum von Google
Cloud mehrere Kühlsysteme gleichzeitig aus. Techniker mussten Teile der Server
herunterfahren, um technische Schäden zu verhindern. Auch ein
Oracle-Rechenzentrum im Süden Londons war betroffen: Die Kühlaggregate
arbeiteten an ihrer Belastungsgrenze und fielen schließlich aus. Der Ausfall
dauerte rund 19 Stunden und beeinträchtigte Cloud-Dienste weltweit. In
Deutschland kam es während der Rekordhitze im Juni 2026 nach Angaben der German
Datacenter Association bislang nicht zu flächendeckenden Ausfällen. Der
Branchenverband schließt Abschaltungen als letztes Mittel jedoch nicht aus,
sollten technische Störungen und Engpässe in der Energieversorgung
zusammenkommen[ix].
[i] BMWE Newsletter Energiewende | Wie Rechenzentren unseren Energiebedarf
antreiben (https://energiewende.bundeswirtschaftsministerium.de/EWD/Redaktion/Ne
wsletter/2025/07/Meldung/direkt-erfasst.html)
[ii] Nationale Rechenzentrumsstrategie
(https://bmds.bund.de/service/publikationen/nationale-rechenzentrumsstrategie)
[iii] Climate Risk in Global Data Center Markets: Implications for Investment
and Performance | First Street (https://firststreet.org/research-library/climate
-risk-in-global-data-center-markets-implications-for-investment-and-performance-
report)
[iv] Andrea Marinoni et al.: The Data Heat Island Effect: Quantifying the Impact
of AI Data Centers in a Warming World , arXiv:2603.20897, 21. März 2026, zuletzt
überarbeitet am 21. April 2026, https://arxiv.org/abs/2603.20897 (Abruf: 30.
Juli 2026).
[v] Sourav Patel et al.: "Prometheus: Toward Resilient Data Centers through
Optimized Cooling Infrastructure", Google/University of Pennsylvania, 2026,
https://www.engineering.upenn.edu/~leebcc/documents/patel26-prometheus.pdf
(Abruf: 30. Juli 2026).
[vi] https://ashrae-meteo.info/v3.0/
[vii] Gesetz zur Steigerung der Energieeffizienz in Deutschland
(Energieeffizienzgesetz - EnEfG) vom 13. November 2023 (BGBl. 2023 I Nr. 309), §
11 Abs. 1 und 2 "Klimaneutrale Rechenzentren",
https://www.gesetze-im-internet.de/enefg/__11.html (Abruf: 30. Juli 2026).
[viii] https://ots.de/lnV2AU
[ix] Hitzewelle: Abschaltung von Rechenzentren nicht ausgeschlossen - Golem.de (
https://www.golem.de/news/hitzewelle-abschaltung-von-rechenzentren-nicht-ausgesc
hlossen-2606-210199.html)
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OTS: Drees & Sommer SE
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