Die Nutzung von künstlicher Intelligenz (KI) und maschinellem Lernen nimmt in der modernen Welt rasant zu und hat eine Vielzahl von Bedenken hervorgerufen, einschließlich der Umweltauswirkungen dieser Technologie. Es gab viele öffentliche Debatten über den Energieverbrauch von KI-Rechenzentren, doch es gab fast keine Diskussion über ihren Wasserverbrauch – bis jetzt. (Aktualisierte Version 2025)
Was sind KI-Datenzentren?
KI-Datenzentren oder auch KI-Rechenzentren genannt, sind Einrichtungen, die die enormen Rechenressourcen und Speicherkapazitäten beherbergen, die Chatbots wie ChatGPT ermöglichen, Informationen zu lernen und zu speichern. In vielen Teilen der Welt befinden sich Datenzentren in riesigen Lagern, die rund um die Uhr mit Strom versorgt werden müssen, wobei das interne Klima streng kontrolliert wird, um die Technologie auf optimalem Niveau zu betreiben.
Daher haben Datenzentren negative Medienaufmerksamkeit auf sich gezogen aufgrund der enormen Menge an Energie, die sie verbrauchen. Laut einer Studie von Forschern der University of California Riverside und der University of Texas Arlington mit dem Titel „Making AI Less 'Thirsty': Uncovering and Addressing the Secret Water Footprint of AI Models“ wird geschätzt, dass Rechenzentren für Künstliche Intelligenz weltweit insgesamt 2 % des erzeugten Stroms verbrauchen1.
Weniger bekannt ist jedoch die Menge an Wasser, die diese Einrichtungen verbrauchen. Die BBC News zitierte kürzlich Dr. Venkatesh Uddameri, einen Experten für Wasserressourcenmanagement, der erklärte, dass ein typisches Rechenzentrum täglich zwischen 11 und 19 Millionen Liter Wasser verbrauchen kann – ungefähr so viel wie eine Stadt mit 30.000 bis 50.000 Einwohnern2.
In Gebieten, in denen sich mehrere Rechenzentren befinden, stellt dies eine erhebliche Belastung für die lokalen Wasserressourcen dar. In Virginia beispielsweise, wo sich die weltweit größte Konzentration von Rechenzentren befindet, stieg der Wasserverbrauch zwischen 2019 und 2023 um zwei Drittel an, von 4,28 Milliarden Liter auf 7,0 Milliarden Liter3.
Warum verbrauchen Rechenzentren so viel Wasser?
KI-Rechenzentren verbrauchen Wasser auf zwei Arten – direkt und indirekt – und verbrauchen am meisten während der "Trainingsphase": der Zeit, in der die KI mit Daten gefüttert und programmiert wird, wie sie reagieren soll.
Indirekte Verbrauch
Der indirekte Verbrauch ist das Wasser, das außerhalb der Anlage zur Energieerzeugung verwendet wird. Ein Beispiel dafür könnte das Wasser sein, das in den Kühltürmen von Kohlekraftwerken verwendet wird. Obwohl KI-Zentren dieses Wasser nicht direkt verbrauchen, bedeutet ihr enormer Strombedarf, dass im Vergleich zu anderen Arten von Anlagen mehr Wasser verwendet wird, um die Zentren den ganzen Tag am Laufen zu halten.
Direkter Verbrauch
Der direkte Wasserverbrauch ist das Wasser, das vor Ort vom Rechenzentrum für eigene Kühlzwecke verwendet wird. Fast die gesamte Energie, die in die Server des Rechenzentrums eingespeist wird, wird in Wärme umgewandelt, was durch die enorme Größe der Einheiten noch verstärkt wird. Um stabile Betriebstemperaturen aufrechtzuerhalten, wird Wasser durch ein Wärmetauschersystem geleitet, um die Geräte zu kühlen und eine Überhitzung zu verhindern.
Wasser für Kühlzwecke wird auch benötigt, um auf Änderungen der Außentemperatur zu reagieren, die durch saisonale Wettermuster verursacht werden. Dies ist besonders besorgniserregend angesichts der zunehmenden Häufigkeit von heißeren Sommern und der daraus resultierenden Wasserknappheit, die weltweit zu spüren ist. Daraus ergibt sich die mögliche Implikation, dass Datenzentren Wasser verbrauchen, das für gefährdete Gemeinschaften reserviert sein sollte. Dieses Problem dürfte sich mit der Verschärfung der Klimakrise und der zunehmenden Unberechenbarkeit der Wettermuster noch verschärfen.
Der Wasserverbrauch mag zwar enorm sein, doch die Studie „Making AI Less „Thirsty““ legt auch nahe, dass technologisch weniger fortschrittliche Rechenzentren bis zu dreimal so viel Wasser verbrauchen könnten wie ihre modernen Pendants. Dies ist besorgniserregend, wenn man bedenkt, dass bis 2030 voraussichtlich die Hälfte der Weltbevölkerung unter schwerem Wassermangel leiden wird.
Zwei wichtige Einschränkungen
Obwohl dieses neue Forschungspapier überzeugend ist, ist es wichtig zu bedenken, dass Daten zu diesem Thema rar sind; zum Teil, weil wenig Forschung unternommen wurde, um den Wasserverbrauch von Datenzentren zu ermitteln, und zum Teil, weil – wie das Papier nahelegt – Technologieunternehmen die wahren Kosten der KI-Technologie gerne verschweigen. Es ist auch wichtig zu bedenken, dass, obwohl dieser Bericht breite Berichterstattung in der Presse gefunden hat, diese Forschung und ihre Methodik – zum Zeitpunkt des Schreibens im Mai 2023 –(Update im April 2025) nicht von Fachkollegen überprüft worden ist. Dies schmälert zwar nicht die potenzielle Bedeutung der Forschung, bedeutet aber, dass weitere Untersuchungen erforderlich sind, bevor wir allen KI-Rechenzentren endgültig belastende Statistiken anhängen können.
Was kann dagegen getan werden?
In der Zwischenzeit schlagen die Forscher hinter "Making AI Less 'Thirsty'" vor, dass wann und wo KI-Chatbots trainiert werden, einen massiven Einfluss auf die Menge an Wasser hat, die sie verbrauchen. Die Bedeutung der geografischen Lage bei der Bestimmung der Standorte für Datenzentren sollte daher eine hohe Priorität für Technologieunternehmen haben, ebenso wie der Zeitpunkt des Trainingsprozesses im Kalenderjahr.
Es können jedoch auch Maßnahmen ergriffen werden, um den Kühlwasserverbrauch eines Datenzentrums unabhängig vom Standort zu reduzieren. Zum Beispiel bieten unsere SIRION™ RO-Einheiten eine hohe Durchflussrate und eine energieeffiziente Umkehrosmose (RO) Membrantechnologie.
Infolgedessen können 98 % der gelösten organischen Stoffe aus dem Abwasser eines Zentrums entfernt werden, sodass dieses für den Einsatz in einem Kühlturm recycelt werden kann und der Wasserverbrauch gesenkt wird – und das bei einer Einsparung von bis zu 50 % an elektrischer Energie im Vergleich zu einer herkömmlichen Anlage. In Kombination mit unseren Ionsoft™-Systemen können Umkehrosmoseanlagen die zur Ableitung vorgesehene Wassermenge weiter reduzieren, was es Rechenzentren ermöglicht, nachhaltiger zu arbeiten und die Betriebskosten zu senken.
Im Februar dieses Jahres forderte ein Bericht des National Engineering Policy Centre (NEPC) die britische Regierung dazu auf, Technologieunternehmen zur verpflichtenden Offenlegung ihres Wasserverbrauchs, -entzugs und ihrer Wasserquellen zu verpflichten4. Daher könnte es bald notwendig werden, dass Rechenzentrumsanlagen effizientere Lösungen implementieren. Unsere Experten für Wasseraufbereitung können Einrichtungen vor Ort besuchen, um die Effizienz bestehender Systeme zu verbessern oder Kunden bei der Entwicklung neuer Anlagen zu unterstützen. Ihr Fachwissen stellt sicher, dass Systeme optimal mit minimalem Abfall und einer geringeren Wahrscheinlichkeit von Ausfällen betrieben werden.
Für weitere Informationen über die Lösungen, die wir für Datenzentrumseinrichtungen anbieten, klicken Sie bitte hier.
1 Making AI Less “Thirsty”: Uncovering and Addressing the Secret Water Footprint of AI Models - https://arxiv.org/abs/2304.03271
2 BBC News: Concern UK’s AI ambitions could lead to water shortages - https://www.bbc.co.uk/news/articles/ce85wx9jjndo
3 Demand for AI is driving data center water consumption sky high - https://techcrunch.com/2024/08/19/demand-for-ai-is-driving-data-center-water-consumption-sky-high/.
4 Engineering Responsible AI: foundations for environmentally sustainable AI - https://raeng.org.uk/media/2aggau2j/foundations-for-environmentally-sustainable-ai-nepc-report.pdf
