Ein Fluss durchströmt die Cloud: Der versteckte Wasserverbrauch von Schweizer Rechenzentren

Direkt hinter den schimmernden Screens unserer digitalen Geräte befinden sich Rechenzentren enormer Grösse. In ihren endlosen Gängen vibriert die Energie, surrt der Datenverkehr und dampft die Kühlapparatur. Kein Wunder, denn hier hat die tägliche Flut von E-Mails, WhatsApp-Nachrichten, Instagram-Videos, Katzen-Memes und Deepfake-Videos ihr physisches Zuhause. Hier, in den steril ausgeleuchteten Sicherheitszellen der Rechenzentren, werden unsere voluminösen Datenpakete von einem Heer heisslaufender Server gespeichert, verarbeitet und versendet. Dicht geschichtet und in tonnenschweren Regalen gestapelt – sogenannten Racks – halten sie unser digitales Leben rund um die Uhr am Laufen.

Rechenzentren haben in den letzten Jahren ein beispielloses Wachstum erlebt. Als infrastrukturelles Rückgrat der anschwellenden Datenströme von Social-Media-Plattformen, Streaming-Diensten, Office- und KI-Tools expandiert die Industrie rasant. Weltweit gibt es bereits über 11.000 der Datenfabriken, die meisten befinden sich in den USA, China, Deutschland und Grossbritannien. Seit einigen Jahren gilt aber auch die Schweiz als attraktiver Standort. Offizielle Daten zur Anzahl und Lage der heimischen Rechenzentren liegen zwar nicht vor, Analysen zufolge müssen es jedoch bereits mindestens 120 sein. Damit weist das Land im globalen Vergleich eine der höchsten Dichten an Rechenzentren pro Kopf auf.

Image credit: Christoph Miller (CC BY 4.0)

Angetrieben vom globalen Wettrennen um potente und allzeit verfügbare digitale Dienste werden hierzulande seit etwa zehn Jahren neue Zentren mit Hochgeschwindigkeit errichtet und bestehende erweitert. Viele von ihnen sind mittlerweile fussballfeldgrosse, mehrstöckige Bauten, die teilweise zu ganzen «Campus-Architekturen» zusammengeschlossen werden. Sie profitieren von der zentralen Lage in Europa, der Nähe zu den Finanzplätzen Zürich, Genf und Frankfurt, sowie von der gut ausgebauten Glasfaser- und Energieinfrastruktur der Schweiz. Die Betreiber sind vor allem grosse amerikanische Unternehmen, die sogenannte Co-Location-Rechenzentren errichten. Dabei nutzen die Eigentümer ihre Gebäude nicht selbst, sondern vermieten Flächen mit der entsprechenden Strom- und Kühlinfrastruktur an Dritte weiter. Immer öfter auch an grosse Cloud-Anbieter wie Microsoft, Google oder Amazon Web Services, die in den hallenhohen Räumen ihre leistungsfähigen Serverschwärme betreiben. Wer sich in einzelnen Gebäuden konkret einmietet, bleibt jedoch ein streng gehütetes Branchengeheimnis. Eines ist indes aber unbestritten: Der Betrieb der überdimensionierten grauen Quader bringt einen stattlichen Energieverbrauch mit sich.

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Gemäss einer aktuellen Studie des Bundesamts für Energie (BFE) lag der Stromverbrauch der Schweizer Rechenzentren im Jahr 2024 bereits bei 3,6 Prozent des nationalen Gesamtverbrauchs. Bis 2030 könnte er auf bis zu sechs Prozent anwachsen. Das wäre mehr Strom, als mit Hilfe des grössten europäischen Dammes – der 285 Meter hohen Grande Dixence Staumauer im Wallis – jährlich produziert wird. Inwieweit die vom BFE veröffentlichten Verbrauchszahlen der Rechenzentren verlässlich sind, ist jedoch schwer zu sagen. Denn sie beruhen auf einer Umfrage, bei der viele Anbieter die Angaben verweigert haben oder Unsicherheiten bei der zukünftigen Auslastung entgegenblicken. Darüber hinaus wurden bereits letztes Jahr Zahlen publik, die noch deutlich höher lagen: Rechenzentren könnten bis 2030 bereits bis zu 15 Prozent des Schweizer Stromverbrauchs ausmachen, hiess es damals. Inwieweit der Ausbau der Strominfrastruktur mit solchen Wachstumsraten mithalten kann und welche Auswirkungen das auf die heimischen Strompreise hat, ist im Moment ungewiss.

Der stille Durst der Server

Obwohl der ansteigende Stromverbrauch von Rechenzentren hierzulande vermehrt in das öffentliche Interesse rückt, erzählt er nur die halbe Geschichte des Ressourcenbedarfs. Oftmals unbemerkt bleibt noch immer der beträchtliche Wasserdurst der heisslaufenden Server. Konkrete Daten zur Wassernutzung von einzelnen Rechenzentren sind dabei allerdings schwer auffindbar – sowohl in der Schweiz als auch international. Nur in seltenen Fällen wird der Verbrauch spezifischer Anlagen nach investigativen Recherchen oder Gerichtsverfahren publik. Wie etwa beim Fayetteville Campus – einem Rechenzentrum im amerikanischen Georgia, das innerhalb weniger Monate über 130 Millionen Liter Wasser von der öffentlichen Versorgung abzapfte. Das entspricht einer Wassermenge, mit der 44 olympische Schwimmbecken gefüllt werden können. Der hohe Konsum flog auf, nachdem Untersuchungen eingeleitet wurden, weil der Wasserdruck an den Hähnen der Bevölkerung auffällig niedrig war.

Solch hohe Wasserverbrauchsraten sind bei Rechenzentren keine Seltenheit. Denn die wertvolle Flüssigkeit ist für die Kühlung hitziger Server genauso zentral wie für die Produktion enormer Strommengen. So kommt eine Studie von der University of California, Riverside, zu dem Schluss, dass Rechenzentren im Jahr 2027 weltweit bereits die unvorstellbare Menge von 6.600 Milliarden Liter Wasser benötigen könnten. Das entspricht dem vier- bis sechsfachen Bedarf Dänemarks. Bei der Veranschaulichung solch immenser Wassermengen hilft selbst die Umrechnung in olympische Schwimmbecken kaum noch weiter – es wären nämlich über zweieinhalb Millionen Pools.

Der hohe Wasserverbrauch von Rechenzentren ist besonders vor dem Hintergrund der zunehmenden Wasserkrise ein Problem. Denn zukünftig werden grosse Teile des Planeten aufgrund der Klimakrise ausgedehnte Trockenperioden erleben und unter Wassermangel leiden. Auch die Schweiz, die gemeinhin als Wasserschloss Europas gilt und auf den ersten Blick schier endlose Wasserreserven zur Verfügung hat, bleibt dabei nicht vom Wasserstress verschont. Laut Paul Steffen, stellvertretender Direktor des Bundesamts für Umwelt, wird «die Gefahr von Trockenheit in der Schweiz zu allen Jahreszeiten zunehmen». In manchen Teilen des Landes, wie im Tessin oder Aargau, muss Wasser für Privathaushalte und die Landwirtschaft bereits heute immer wieder rationiert werden, weil lokale Wasservorräte im Sommer ans Limit kommen. Seit 2022 befindet sich deshalb ein schweizweites «Früherkennungs- und Warnsystem für Trockenheit» in Aufbau, für das die Bundesämter für Umwelt, Meteorologie und Landestopografie verantwortlich sind. Die gewonnenen Daten sollen dabei helfen, Massnahmen zu ergreifen, «um unsere Wasserressourcen zu schützen und die Wasserknappheit zu verringern», so Steffen.

In Anbetracht dieser Entwicklungen erscheint es fragwürdig, dass die boomende Schweizer Rechenzentrenindustrie keinerlei Vorgaben zur Wassernutzung untersteht. Im Gegenteil, es besteht weder Auskunftspflicht, noch gibt es konkrete, gesetzlich geregelte Vorschriften für den Umgang mit Wasser. Die Betreiber müssen ihren Verbrauch also weder ganzheitlich erfassen, effizient gestalten, noch öffentlich machen. Und die Branche selbst hüllt sich bei dem heiklen Thema ebenfalls in umfassendes Schweigen. Umso dringlicher also, einen Analyseversuch der Wassernutzung heimischer Rechenzentren zu unternehmen. Denn wie wir sehen werden, ist das blaue Gold der essentielle Treibstoff für den Schweizer Datenverkehr – ein Treibstoff, dessen Vorräte im Zeitalter schwindender Gletscher, trockener Flussläufe und sinkender Grundwasserstände allerdings begrenzt sind.

Aber der Reihe nach. Wer nämlich eruieren will, welche Wassermengen ein Rechenzentrum nutzt, muss dessen «direkten» und «indirekten» Verbrauch auf die Spur kommen. Der direkte Verbrauch beziffert jene Menge an Wasser, die im Rechenzentrum selbst verbraucht wird, vor allem zur Kühlung der Server. Der indirekte Verbrauch versucht hingegen jene Wassermengen fassbar zu machen, die ausserhalb der Sicherheitszäune der Anlage konsumiert werden, vor allem für die Stromproduktion.

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Der indirekte Wasserverbrauch von Rechenzentren: Unsichtbare Ströme

Die verborgene Beziehung von Strom- und Wasserflüssen ist in der Region Zürich besonders ausgeprägt. Denn dort vermehren sich die Server und Datenmengen rasant. Das nicht zu übersehende Ergebnis dieses Anstiegs sind massiv anwachsende Rechenzentren mit steigendem Strombedarf. Analysen von Tamara Keller zufolge werden die fünf grössten Anlagen der Region bald so viel Strom wie 70 Prozent der Stadt Zürich verbrauchen. So baut das amerikanische Unternehmen Vantage gerade ein 100 Megawatt-Rechenzentrum in Volketswil, das so viel Strom wie die gesamte Stadt Winterthur benötigen wird. Der Campus des Unternehmens Green in Dielsdorf wird nach seinem Ausbau sieben Mal so viel Strom wie die Gemeinde selbst verbrauchen und der Betreiber Digital Realty in Glattbrugg wird bald auf 15 Prozent des Strombedarfs der Stadt Zürich kommen.

Was dabei oft vergessen geht: Die Produktion solch immenser Strommengen ist auf die Verfügbarkeit enormer Wassermengen angewiesen, vor allem für Kühl- und Energieumwandlungsprozesse in den Kraftwerken. Unterschiedliche Arten der Stromproduktion führen dabei zu unterschiedlich hohen Wasserverbrauchsraten. Und obwohl der indirekte Verbrauch der Stromherstellung zwar äusserst relevant für den Gesamtwasserverbrauch eines Rechenzentrums ist, steht er nur selten im Fokus der Debatte. Unter anderem deshalb, weil er nicht umstandslos mit einem Wasserzähler gemessen werden kann, der die flüssigen Massen in Zahlen fasst, sobald sie durch den Hauptanschluss ins Gebäude rauschen.

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Die Rekonstruktion des indirekten Wasserverbrauchs der Zürcher Rechenzentren ist deshalb auch notorisch schwierig. Denn dazu müsste bekannt sein, woher der Strom für einzelne Zentren im kaleidoskopartig pulsierenden Geflecht des Elektrizitätsnetzwerkes genau stammt. So müsste nicht nur nachvollziehbar sein, ob einzelne Zentren ihren Strom aus Atom-, Wasser- oder Windkraft beziehen, sondern auch, mit welchen konkreten Kraftwerken sie verbunden sind, beziehungsweise inwieweit sie Strom von mehreren Kraftwerken mischen oder gar unterschiedliche Energieformen kombinieren. Wenig überraschend, bleiben solche Angaben unauffindbar.

Was allerdings auffindbar ist, sind die Webseiten der Betreiber. Und dort gibt es einiges zu sehen: pressetaugliche Bilder schwereloser Datenwolken etwa, die über Gletscher, Flüsse und Seen schweben. Es wird für «höchste Nachhaltigkeitsstandards» und «grüne Energie» geworben. Solarzellen glänzen auf Bildern der Gebäude, kristallklares Wasser fliesst in wilden Bächen. Daten, die den Wasserverbrauch einzelner Rechenzentren abbilden, sucht man dort aber vergebens.

Aus einer Analyse der technischen Datenblätter der Rechenzentren geht allerdings hervor, dass fast die Hälfte der Anbieter im Raum Zürich «renewable energy» nutzt. Welche erneuerbaren Energieformen das sind, wird jedoch nicht aufgeschlüsselt. Klar ist dennoch, dass Wasserkraft als Grundpfeiler der Schweizer Stromerzeugung eine tragende Rolle spielen muss. Denn sie macht auf nationaler Ebene fast 60 Prozent der Stromproduktion aus, im Kanton Zürich sind es sogar annähernd 90 Prozent und in der Stadt Zürich über 80 Prozent. Dabei ist die Wasserkraftproduktion allerdings weniger «erneuerbar» als sie oft dargestellt wird: Abgesehen von ihren negativen Auswirkungen auf die Gewässerökologie, verdunsten in den diversen Wasserkraftanlagen nämlich auch erhebliche Mengen Wasser. Bereits ein Stausee von hundert Meter Länge und hundert Meter Breite kann – je nach Höhenlage und Temperatur – bis zu 40.000 Liter täglich verlieren. In der Schweiz gibt es 200 Speicherseen, die über diesen Massstab hinausgehen. Viele davon sind horizontsprengende Monumentalbauten und erstrecken sich gar über mehrere Quadratkilometer. Hinzu kommen hunderte kleinere Reservoirs, Staustufen und Ausgleichsbecken. Die in den heimischen Wasserkraftanlagen verdunstenden Wassermengen dürften also – auch wenn sie noch nie systematisch erfasst wurden – beträchtlich sein.

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Wer sich ein wenig in der Branche umhört, bekommt ausserdem bald zu hören, dass einige grössere Schweizer Rechenzentren rundum mit Atomstrom versorgt werden. Für dessen Produktion werden ebenfalls immense Wassermengen benötigt. Bei dem erst kürzlich wiedereröffneten Atomkraftwerk Gösgen wird zum Beispiel Wasser aus der Aare in den himmelhohen Kühlturm geleitet, wo bis zu 700 Liter Wasser pro Sekunde Richtung Atmosphäre verdampfen. Betreibt man etwas Mathematik und rechnet die Verbrauchsrate des Atomkraftwerks (das jährlich 8–9 TWh Strom produziert) auf ein mittelgrosses 20 Megawatt-Rechenzentrum um (wovon es allein in Zürich bald elf gibt), würde sich ein täglicher Wasserkonsum von etwa 1,2 Millionen Liter für dessen Atomstromversorgung ergeben. Das entspricht dem durchschnittlichen täglichen Verbrauch von mehr als 8.000 Schweizer*innen.

Als Zwischenfazit lässt sich also festhalten: Die Stromversorgung der expandierenden Schweizer Rechenzentren ist zweifellos auf den Verbrauch grosser Wassermengen angewiesen.

Die substantiellen Wassermassen – die sich in Atom- und Wasserkraftwerken wortwörtlich in Luft auflösen – werden allerdings nicht in die Gesamtverbrauchszahlen von Rechenzentren einbezogen. Viele Betreiber kennen sie gar nicht und fragen auch nicht bei den Stromproduzenten nach. Und obwohl Schätzungen der Internationalen Energieagentur zufolge bis zu zwei Drittel des Wasserverbrauchs eines Rechenzentrums auf die Stromproduktion entfallen können und der jüngste US Data Center Energy Report den indirekten Wasserverbrauch als «wahre Wasserkosten der Rechenzentren» bezeichnet, wird er weder von Bund, Kantonen, noch von anerkannten Zertifizierungsorganisationen wie der Swiss Data Center Efficiency Association in ihren Analysen berücksichtigt. Die Erfassung des indirekten Wasserverbrauchs sei für viele Betreiber eine zu hohe Hürde, heisst es dort. In der Zwischenzeit könnte der Stromverbrauch von Rechenzentren bis 2030 nochmals um mehr als die Hälfte ansteigen, und damit auch ihr versteckter indirekter Wasserverbrauch.

Paradoxerweise verlautbart der Bund gleichzeitig, dass verlässliche Wasserbedarfsdaten in Zeiten zunehmender Wasserknappheit unerlässlich seien, um Konflikte und Versorgungsengpässe zu vermeiden. Doch Rechenzentren sind bisher nicht Teil dieser Gleichung. Sie müssen keine Verbrauchsdaten kommunizieren, operieren im Schatten der öffentlichen Debatte und können im Zuge der Stromproduktion nahezu unbegrenzt Wasser verdampfen. Selbst dann noch, wenn ganze Landesteile – wie in etwa gerade der Kanton Thurgau – unter extremer Trockenheit leiden und die Wassernutzung für Landwirtschaft und Privatpersonen eingeschränkt werden muss.

Der direkte Wasserverbrauch von Rechenzentren: Vom Anachronismus der Klimaanlage

Wasser geht aber nicht nur «indirekt» bei der Stromproduktion für Rechenzentren verloren, sondern auch «direkt» in den Gebäuden der Betreiber – vor allem für die Kühlung von Servern. Denn Rechenzentren sind wahre Hitzehochburgen. In ihrem Inneren verrichten Hundertschaften von Prozessoren unablässig energieintensive Berechnungen. Die sensiblen Komponenten laufen heiss, schnell werden bis zu 75 Grad in den engen Serverracks erreicht. Ohne Kühlung steigt das Überhitzungsrisiko rapide an; wird es für Momente zu warm, droht der Kollaps. Genau das geschieht im Hitzesommer 2022, als zwei Londoner Rechenzentren «thermische Ereignisse» melden. Aufgrund von Kühlproblemen und den folgenden Stromausfällen sind Cloud-Dienste von Google und Oracle in Grossbritannien für einige Stunden nicht abrufbar. Ein ähnlicher Vorfall ereignet sich im Mai dieses Jahres in einem Rechenzentrum von Amazon Web Services im amerikanischen Northern Virginia. Dort führt der Ausfall von Kühlsystemen dazu, dass die Onlinedienste von Signal, Slack und Snapchat für Stunden lahmgelegt werden.

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Um solch kostspielige Störungen zu verhindern, investieren Rechenzentren deshalb in zuverlässige Kühlsysteme gleich in doppelter Ausführung. «N+1» nennt sich das im Fachjargon. Viele der älteren Schweizer Rechenzentren kühlen ihre Server laut Bundesamt für Energie dabei mit sogenannten «Kältemaschinen». Vereinfacht beschrieben, entsprechen diese Anlagen kolossalen Klimaanlagen. Sie blasen kühle Luft in die heisslaufenden Serverracks, um Wärme in den Aussenbereich abzuführen. So wird ein stabiler Betrieb bei Raumtemperaturen von 18 bis 27 Grad gewährleistet. Die Kältemaschinen verbrauchen dabei beträchtliche Mengen Strom, kein Wasser und sind zudem ohrenbetäubend laut.

Seit einigen Jahren gilt die reine Luftkühlung jedoch als weitgehend überholt. Der Grund: Um das Streamen und Sharen, Posten und KI-Prompten einer zunehmenden Anzahl von Unternehmen zu ermöglichen, werden in der Schweizer Cloud immer grössere Datenmengen verarbeitet. Dafür wird mehr Strom in den Racks benötigt. Mehr Strom bedeutet aber auch mehr Hitze – womit auch die Kühlkosten steigen. Um die wiederum zu senken, kam es laut Energieexperte Adrian Altenburger in den letzten Jahren zu einer regelrechten «Aufrüstung» bei den eingesetzten Kühltechnologien.

Einerseits greifen Betreiber heute vermehrt auf «Free Cooling» zurück, um die Server vor Hitzestress zu bewahren. Dabei wird der klimatische Standortvorteil der Schweiz genutzt und die kühle Aussenluft eingesetzt, um die Serverraumtemperatur zu senken. Das funktioniert allerdings nicht an wärmeren Tagen, wenn die Aussentemperaturen über 20 Grad klettern. Deshalb verwenden vor allem die grossen Rechenzentren mittlerweile fast durchgehend sogenannte «adiabate Kühlsysteme». Dabei wird Wasser verdunstet, um der Aussenluft Wärme zu entziehen und diese kühlere Luft anschliessend in die Serverräume zu blasen. Der Vorteil: Geringere Stromkosten, kein Einsatz stromintensiver Kältemaschinen. Der Nachteil: Ein hoher Wasserverbrauch.

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Wer vor einem durchschnittlichen Schweizer Rechenzentrum steht, bemerkt von der notwendigen Kühlinfrastruktur nichts. Erst durch den Blick von oben – vom Flugzeug oder Satellitenbild aus – wird der mächtige Kühlapparat sichtbar. Hier rotieren, pumpen und pulsieren endlose Reihen von Kühlkisten, Rohren und Ventilatoren. Graue Boxen, tropfende Nebeldüsen und verchromte Ventile, dicht aneinandergereiht, eine endlose Kühllandschaft auf dem Dach: das charakteristische Bild zeitgenössischer Rechenzentren.

Altenburger schätzt, dass mittlerweile die Hälfte aller Schweizer Rechenzentren adiabate Kühlsysteme in der ein oder anderen Form installiert haben. Das macht aus ökonomischer Sicht Sinn, weil Schweizer Wasser relativ günstig erhältlich ist. 1.000 Liter Wasser kosten um die zwei Franken. So fällt die adiabate Kühlung eines Serverracks um ein Vielfaches günstiger aus als die mit viel Strom betriebenen Kältemaschinen. Hinzu kommt, dass sowohl das Bundesamt für Energie als auch Medien und Wissenschaft seit einiger Zeit, und mit guten Gründen, den steigenden Stromverbrauch von Rechenzentren im Visier haben. Und eine effiziente Strategie zur Senkung des Stromverbrauchs eines Rechenzentrums ist, für die Kühlung Wasser statt Strom zu verwenden.

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Der konkrete Kühlwasserverbrauch eines Rechenzentrums hängt letztendlich von einer Vielzahl von Faktoren ab, in etwa vom lokalen Klima, der Kühlarchitektur oder der Serverauslastung. EnergieSchweiz zufolge kann ein mittelgrosses Rechenzentrum hierzulande aber ohne Weiteres 100.000 Liter Wasser pro Tag verbrauchen. Konkrete Zahlen für einzelne Gebäude gibt es allerdings nicht. Wer deshalb mit Zweckoptimismus direkt bei den Betreibern nachfragt, erhält Variationen der immer gleichen Antwort: Keine Auskunft, Geschäftsgeheimnis, nicht öffentlich. Stattdessen versichern die Unternehmen, möglichst «intelligente», «effiziente» und «fortschrittliche» Kühltechnologien einzusetzen. Dadurch würden nur moderate Trinkwassermengen verbraucht werden (ja, Trinkwasser – es wird bevorzugt zur Kühlung verwendet, denn das Wasser sollte rein genug sein, um verstopfte Schläuche und Rohre zu vermeiden). In einigen Fällen mag das durchaus zutreffen – wie in etwa beim Betreiber Stollen Luzern und dem Swiss National Supercomputing Centre in Lugano, wo Seewasser zur Kühlung genutzt wird. Oder bei Digital Realty in Glattbrugg und EKT in Frauenfeld, wo zum Teil aufbereitetes Regenwasser als Kühlwasser dient.

Nichtsdestotrotz zeigen einige Fälle, dass der Wasserbedarf einzelner Rechenzentren lokale Ressourcen stark belasten kann. Wie etwa im Kanton Waadt. Dort war den inoffiziellen Berichten eines Brancheninsiders zufolge die Trinkwasserversorgung einer Gemeinde gefährdet, nachdem ein Rechenzentrum grössere Wassermengen verbrauchte als erwartet. Betreiber und kommunale Behörden lösten das Problem bilateral. Was dort hinter den Kulissen vereinbart wurde, ist nicht bekannt. Der Vorfall drang nie an die Öffentlichkeit.

Der Fall deutet auf ein tiefergreifenderes Problem hin: In der Schweiz liegt die Verantwortung für die Kühlwasserversorgung bei den Gemeinden, in denen die Rechenzentren angesiedelt sind. Dabei besteht zumeist eine grundsätzliche Anschlusspflicht an das lokale Wassernetz. Das heisst, kommunale Wasserversorger können sich nur schwer weigern, die wertvollen Wasserressourcen an Rechenzentren zu liefern. Nur der konkrete Verbrauch kann besprochen werden. Am Ende dieses Verhandlungsprozesses stehen oftmals Lieferverträge, in denen die Bereitstellung spezifischer Trinkwassermengen an die internationalen Tech-Konzerne garantiert wird. Öffentlich gemacht werden die Details allerdings nicht, für gewöhnlich nennen die Involvierten auch keine Zahlen. Jüngste Berichterstattungen über die Lobbyarbeit grosser Rechenzentrenbetreiber auf EU-Ebene legen die Vermutung nahe, dass Geheimhaltungsvereinbarungen keine Seltenheit sind. Und weil die geplanten Verbrauchsmengen laut Baudirektion Zürich auch nicht im öffentlich einsehbaren Baugesuch angeführt werden müssen, bleibt die Einwohnerschaft zumeist gänzlich im Dunkeln darüber, wie viel Wasser in den Rohren unter ihren Füssen Richtung Rechenzentrum gepumpt wird.

Aus ähnlichen Gründen herrscht auch bei den etwa 5.000 Einwohner*innen der Gemeinde Beringen im Kanton Schaffhausen Ungewissheit. Dort soll noch dieses Jahr ein leistungsstarkes Rechenzentrum des Unternehmens Stack Infrastructure in Betrieb genommen werden. Der ursprünglich angefragte Kühlwasserbedarf wurde allerdings erst nach einer Interpellation der lokalen SP-Fraktion publik: Er betrug über eine Million Liter Trinkwasser pro Tag. Eine Menge, mit der täglich bis zu 8.000 Menschen versorgt werden können. Nach Verhandlungen unter Ausschluss der Öffentlichkeit soll der Verbrauch nun allerdings um das Achtfache reduziert worden sein. Doch die konkreten Zahlen sind äusserst umstritten. Unter anderem deshalb, weil im Antwortschreiben der Interpellation bereits darauf hingewiesen wird, dass sich die vom Rechenzentrum verbrauchte Wassermenge verändern kann, «je nach tatsächlichen klimatischen Bedingungen vor Ort und etwaigen betrieblichen Veränderungen».

Gerade der Fall Beringen verdeutlicht, dass dringend mehr Transparenz und Verbindlichkeit beim Wasserkonsum von Rechenzentren notwendig ist. Denn die Gemeinde hat es nicht nur mit unsicheren Verbrauchsprognosen zu tun, sondern fällt laut dem National Centre for Climate Services Schweiz auch noch in eine Wasserknappheitszone. Hier übersteigt der Wasserkonsum im Sommer bereits die Wasservorräte. Ohne verbindliche Verbrauchszahlen dürfte sich die Planung für Trockenperioden schwierig gestalten.

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Die Zürcher Gemeinde Rafz liegt ebenfalls in der Wasserknappheitszone. Dort hat sich gemäss Daten des kantonalen Statistikamts der Trinkwasserverbrauch seit 2020 um ein Viertel erhöht. Bezeichnenderweise ging im selben Jahr das dortige 10-Megawatt-Rechenzentrum ans Netz.

Ebenfalls in die Trockenzone fällt die Aargauer Gemeinde Lupfig, wo im Moment ein grosses Rechenzentrum des Betreibers Green ausgebaut wird. Das Gebäude weist laut technischen Angaben «Kühlgeräte» und eine «Kühlwasserverrohrung» auf. Gleichzeitig liegt das Rechenzentrum nur zehn Kilometer von den Gemeinden Fischbach-Göslikon entfernt, die ihren Wasserverbrauch im Sommer 2023 einschränken mussten, weil die Grundwasserreserven knapp wurden. Wie viel Wasser Green in Lupfig verbraucht? Unbekannt. Auf entsprechende Anfragen gab es keine Reaktion.

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Am Horizont: Ein Fluss durchströmt das Rack

Atienza Alonso, EPFL-Professor und Experte für KI-Computerarchitekturen, schätzte kürzlich, dass Schweizer Rechenzentren bereits heute einen Wasserverbrauch aufweisen, der dem Bedarf von 400.000 bis 800.000 Personen entspricht. Laut Alonso wird die zunehmende Verbreitung von Cloud- und KI-Technologien den Durst der Anlagen jedoch noch weiter steigern.

Um die Auswirkungen von KI-Technologien auf den heimischen Wasserverbrauch einzuschätzen, ist grundsätzlich zwischen dem Training von KI-Modellen und deren Anwendung zu unterscheiden. Das Training grosser Sprachmodelle findet heute zumeist in gigantischen Rechenzentren statt, in denen zehntausende von Chips über Wochen hinweg in aberwitzig grossen Datensätzen nach erkennbaren Mustern suchen. Dafür sind enorme Strom- und Wassermengen notwendig, die lokale Ressourcen oftmals stark unter Druck setzen. So in etwa im US-Bundesstaat Iowa, wo im Zuge des Trainings des Modells GPT-4 von OpenAI innerhalb eines Monats über 50 Millionen Liter Wasser verbraucht wurden.

Ein Blick in die Fussnoten der Apps der grossen Tech-Konzerne zeigt, dass solche Trainings in der Schweiz wohl noch Seltenheit haben. Dafür kommt aber die sogenannte Inferenz – also die Anwendung von KI-Modellen – hierzulande an. Allein Microsoft investiert gerade über 400 Millionen Franken, um seine KI-Dienste in Schweizer Rechenzentren betreiben zu können. Aber auch Amazon Web Services und Google tätigen entsprechende Investitionen. Dabei wird insbesondere in der Region Zürich eine zunehmende Zahl leistungsfähiger Racks installiert, mit denen generative KI-Anwendungen wie Claude, ChatGPT, Dall-E oder Gemini genutzt werden können, ohne dass die verarbeiteten Daten Schweizer Boden verlassen. Eingesetzt werden die Tools etwa für Risikoanalysen im Finanzbereich, Simulationen der Pharmaindustrie oder die Datenauswertung im Post- und Versicherungswesen, aber auch zur Generierung von Werbefilmen. Dabei wird für die Verarbeitung eines einzelnen Prompts in einem Schweizer Rechenzentrum vergleichsweise wenig Strom und Wasser benötigt. Schätzungen gehen davon aus, dass ChatGPT für die Produktion einer mittellangen Antwort in kühlgemässigten Klimazonen wie der Schweiz 10 bis 20 Milliliter Wasser verbraucht. Das erscheint zunächst moderat. Multipliziert mit Millionen von täglichen Anfragen und mehreren ähnlichen KI-Anbietern, ergibt sich allerdings schnell ein Wasserverbrauch in der Grössenordnung von Schweizer Städten mit 10.000 Einwohner*innen.

Darüber hinaus gibt es noch eine weitere Erklärung für den hohen Wasserverbrauch von KI-Tools. Um die Datenfluten zu bändigen, die mit der Anwendung grosser Sprachmodelle einhergehen, sind KI-Server nämlich um ein Vielfaches «dichter» aufgebaut als konventionelle Modelle. Das bedeutet, dass mehr Chips auf kleinerem Raum auf Hochtouren arbeiten. Während Racks in herkömmlichen Rechenzentren bisher Leistungen von etwa fünf bis zehn Kilowatt aufwiesen, steigen die Zahlen nun um das zehn- bis dreissigfache. So berichtet in etwa das Unternehmen NorthC im Rahmen einer Breakfast-Session der Swiss Data Center Association von neuen 100kW-Racks, der Betreiber Digital Realty spricht von 300kW-Lasten pro KI-Rack und die Flexbase, ein «KI-Rechenzentrum», das 2028 in Betrieb gehen soll, nennt gar 1.200kW pro Rack. Die Wärmeentwicklung kann man sich dabei in etwa so vorstellen, als würden 1.000 handelsübliche Toaster übereinandergeworfen und bei der höchsten Bräunungsstufe in Betrieb genommen werden.

Klassische Luftkühlsysteme – egal ob strombasiert oder adiabatisch – kommen bei diesen Hitzeausstössen an ihre Grenzen. Die modernsten Rechenzentren setzen daher zunehmend auf «Flüssigkühlung» oder «Liquid Cooling». Dabei wird Wasser in Schläuchen so nah wie möglich an den Chips vorbeigeleitet, um die Heissluft abzuführen. Richtiggehende Flüsse strömen so durch die Racks. Die Rechenzentrenindustrie vermarktet diese Kühlmethode häufig als neue Wunderwaffe. Die Argumente: Wasser kann die Serverwärme tausendfach effizienter aufnehmen als Luft und verdunstet in dem geschlossenen Kreislauf nicht.

Das ist allerdings nur die eine Seite der Medaille. Denn während in den Schläuchen, die rund um die Chips geführt werden, tatsächlich nur sehr wenig Wasser verloren geht, muss das erwärmte Wasser auch abgekühlt werden. Und dafür wird es für gewöhnlich in den Aussenbereich geleitet, wo die heissen Wasserrohre zum Beispiel mit Kaltwasser besprüht oder adiabat gekühlt werden, wobei wiederum Wasser verdunstet.

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Obwohl «Liquid Cooling» substantiell weniger Wasser verbraucht als wassergestützte Luftkühlsysteme, deutet im Moment alles darauf hin, dass die eingesparten Wassermengen durch die stetig ansteigenden Leistungen der KI-Chips, sowie die rasant zunehmende Ausbreitung von KI-Anwendungen aufgehoben werden. Die Internationale Energieagentur und Expert*innen für Kühlsysteme wie Geoff Gage schätzen deshalb, dass sich der direkte und indirekte Wasserverbrauch von Rechenzentren innerhalb der kommenden Jahre mehr als verdoppeln könnte.

Technische Innovationen werden die notwendige politische Debatte rund um den Wasserverbrauch von Rechenzentren also nicht ersetzen. Schlimmer noch, Nutzungskonflikte könnten sich vor allem in den zunehmend trockenen Sommermonaten zuspitzen. Bei hohen Aussentemperaturen benötigen Rechenzentren nämlich nochmals drastisch mehr Wasser, um die Server vor Hitzestaus zu bewahren. Eine aktuelle Studie von der University of California, Riverside, kommt zu dem Schluss, dass ihr Spitzenbedarf an heissen Tagen sogar drei- bis zehnmal höher ausfallen kann als im Jahresmittel. Gleichzeitig benötigen Landwirtschaft und Haushalte dann ebenfalls mehr Wasser für Nutztiere, Felder und Gärten – Wasser, das allerdings jetzt schon in manchen Teilen der Schweiz im Hochsommer Mangelware ist. Engpässe und Nutzungskonflikte sind also vorprogrammiert, wenn die durstigen Monolithe am falschen Ort gebaut und mit der falschen Kühltechnik ausgestattet werden; oder wenn sie gar abseits von Regulierungen, Verbrauchs- und Effizienzvorgaben ihren Bedarf nach Belieben stillen können.

Aus diesem Blickwinkel erscheint es umso dringender, dass die Betreiber konkrete und verlässliche Zahlen zu ihrem Wasserverbrauch nennen. Wie viel Wasser konsumieren sie genau? Wie effizient gehen sie damit um? Wie hoch sind die Spitzenlasten? Nur mit solch standortspezifischen Wasserdaten können Behörden sinnvoll planen und den Umgang mit den wertvollen Wasserressourcen nachhaltig gestalten.

Im Moment sieht es allerdings nicht nach mehr Transparenz aus. Denn während der Bund gerade versucht, den lokalen Wasserverbrauch von Haushalten, Industrie und Landwirtschaft ganzheitlicher zu erfassen, um das Frühwarnsystem für Dürreperioden aufzubauen, sind Rechenzentren von der Offenlegung ihres Wasserkonsums weiterhin ausgenommen. Das passt ins Bild, denn laut Center for Secure Water gehören sie zu den intransparentesten industriellen Wassernutzern überhaupt. In Hinblick auf die aktuelle Wasserkrise ist es deshalb umso wichtiger, den Druck auf die Betreiber zu erhöhen. Denn nur mit Daten zum direkten und indirekten Wasserverbrauch wird letztendlich eine öffentliche Debatte darüber möglich, wie die lokalen Wasservorräte in Zukunft verteilt werden sollen – und wo es überhaupt Sinn macht, neue Rechenzentren zu errichten. Die Zeit dazu drängt, denn unerschöpfliche Vorräte des blauen Goldes sind auch im Wasserschloss Schweiz bereits heute schon keine Selbstverständlichkeit mehr.