Wachsende Wärmelasten durch Hochleistungschips und steigende Außentemperaturen bringen die digitale Infrastruktur zunehmend in Bedrängnis.
Rekordtemperaturen setzen die digitale Infrastruktur verstärkt unter Druck. Rechenzentren bilden das Rückgrat moderner Cloud-Dienste, des weltweiten Zahlungsverkehrs sowie der gesamten digitalen Kommunikation. Bei großer Hitze benötigen diese Anlagen aber eine deutlich höhere Kühlleistung. Über lange Zeit galt das Thema Hitze in der Branche als Randerscheinung. Mittlerweile gerieten indes zahlreiche Betreiber in eine gefährliche Hitzefalle, legt das Beratungsunternehmen Drees & Sommer dar. Während von außen immer höhere Außentemperaturen auf die Gebäude einwirkten, steige im Inneren die Wärmelast durch intensiv genutzte KI-Anwendungen und stetig leistungsstärkere Chips. Würden die Kühlkapazitäten nicht rechtzeitig an diese geänderten Bedingungen angepasst, drohten spürbare Störungen bis hin zu extrem kostspieligen Totalausfällen.
Die Herausforderung wächst dabei parallel zum massiven Boom der gesamten Branche. Seit dem Jahr 2010 hat sich die installierte Rechenzentrumskapazität in Deutschland mehr als verdoppelt und erreichte im Jahr 2024 einen Wert von über 2730 Megawatt. Das Bundeswirtschaftsministerium erwartet bis zum Jahr 2030 einen weiteren Anstieg auf mehr als 4800 Megawatt. Das entspricht einem Plus von rund 75 Prozent innerhalb von nur sechs Jahren. Mit der im März 2026 verabschiedeten nationalen Rechenzentrumsstrategie strebt die Bundesregierung sogar eine Verdopplung der Kapazitäten bis 2030 an.
Getrieben wird diese enorme Expansion vor allem durch den anhaltenden Siegeszug von Cloud- und KI-Anwendungen. Mit dieser Entwicklung wächst allerdings auch die Verwundbarkeit der kritischen Infrastruktur gegenüber Extremwetterereignissen. Eine im Juni 2026 veröffentlichte Analyse des auf physische Klimarisiken spezialisierten Unternehmens First Street verdeutlicht das Ausmaß: Rund 54 Prozent der weltweiten Rechenzentrumskapazität befinden sich in Märkten, die schon heute unter chronischem Hitze- oder Dürrestress leiden.
Künstliche Intelligenz verändert die grundlegenden Anforderungen an moderne Data Center massiv. Die Serverinfrastruktur verbraucht nicht nur weitaus mehr Energie, sondern gibt folglich auch erheblich mehr Wärme an die direkte Umgebung ab. Diese physikalische Auswirkung müssen Betreiber bei der zukünftigen Standortplanung und im täglichen Betrieb viel stetiger berücksichtigen. Eine im März 2026 veröffentlichte Studie unter Beteiligung der University of Cambridge beziffert diesen lokalen Wärmeinsel-Effekt von KI-Rechenzentren im Durchschnitt auf rund zwei Grad Celsius. In Extremfällen wurden sogar lokale Temperaturanstiege von bis zu 9,1 Grad Celsius gemessen. Weltweit könnten schätzungsweise mehr als 340 Millionen Menschen von diesem sogenannten Data Heat Island Effect direkt betroffen sein.
Dennoch sind hitzebedingte Ausfälle kein unvermeidbares Schicksal. Betreiber, die Kühlsysteme, Notstromversorgung und Betriebsabläufe frühzeitig auf Extremwetter ausrichten, können die betrieblichen Risiken maßgeblich senken. Dazu gehört neben einer vorausschauenden Standort- und Technikplanung auch das Festlegen von klaren Notfallmaßnahmen für anhaltende Hitzewellen.
Bestehende Kühlsysteme stoßen bei Extremhitze deutlich schneller an ihre Grenzen als lange Zeit angenommen. Forschende von Google und der University of Pennsylvania zeigen in ihrer Studie Prometheus, dass Rechenzentren ihre Kühlkapazität bis zum Jahr 2044 im Durchschnitt um elf Prozent erhöhen müssen, um das heutige Sicherheits- und Ausfallniveau aufrechtzuerhalten. An besonders gefährdeten Standorten kann dieser zusätzliche Kühlbedarf sogar bis zu 48 Prozent betragen. Das Forschungsteam verknüpfte dafür historische Daten mit detaillierten Klimasimulationen. Für Betreiber ist es deshalb unerlässlich, genau zu prüfen, welche Außentemperaturen die verbauten Kühlanlagen verkraften und wie sich mehrtägige Hitzeperioden auf vorhandene Reserven auswirken.
Bei der technischen Auslegung der Kühlung zählt vor allem der Blick in die Zukunft. Betreiber sollten deshalb auf moderne Prognosesimulationen wie die Extreme Annual Design Conditions von ASHRAE Meteo setzen. Basierend auf den Daten aus dem Jahr 2025 empfiehlt es sich, die erwarteten Extremtemperaturen der kommenden 20 Jahre einzuplanen und zusätzlich einen Sicherheitspuffer von vier Kelvin hinzuzurechnen. Da Hitzewellen künftig intensiver ausfallen, länger andauern und häufiger auftreten, werden kommende Prognosen vermutlich noch höhere Werte ansetzen müssen.
Neben den reinen IT-Systemen müssen auch die Notstromanlagen auf künftige Hitzeextreme vorbereitet werden. Fällt die Kühlung der Notstrom aggregate aus, können diese das Rechenzentrum bei Netzstörungen nicht mehr zuverlässig mit Energie versorgen, womit der gesamte Standort gefährdet ist.
Auch organisatorisch lässt sich der Hitzeentwicklung entgegenwirken. Nicht jede rechenintensive Aufgabe muss zwingend bei nachmittäglichen Höchsttemperaturen verarbeitet werden. Routineprozesse wie Backups, umfangreiche Datenanalysen oder große Datenmigrationen lassen sich problemlos in die kühleren Nachtstunden verschieben. Das entlastet die Kühlung in Momenten, in denen die Reserven knapp sind. Fällt ein Kühlsystem aus, muss zudem ein Redundanzsystem ohne Zeitverlust übernehmen. Die Notstromversorgung muss dabei immer auch die Kühlung absichern, da sie den Ausfall andernfalls nur um wenige Minuten verzögert. Bei Störungen im öffentlichen Stromnetz bieten lokale Microgrids mit eigenen Energiequellen und Speichern eine Möglichkeit, kritische Anlagen unterbrechungsfrei weiterzubetreiben.
Erreichen einzelne Serverschränke Leistungsdichten von 50 Kilowatt und mehr, stößt die klassische Luftkühlung an ihre physikalischen Grenzen. Viele ältere Rechenzentren wurden ursprünglich für deutlich geringere Werte von fünf bis zehn Kilowatt pro Rack konzipiert. KI-Anwendungen treiben diese Anforderungen nun drastisch nach oben. Da Wasser wesentlich mehr Wärme aufnehmen und transportieren kann als Luft, setzen Betreiber bei hohen Leistungsdichten vermehrt auf wasserbasierte Systeme. Bei moderaten Lasten bleibt die Luftkühlung zwar die wirtschaftlichere Option, hybride Systeme ermöglichen jedoch die schrittweise Umstellung besonders fordernder Serverbereiche auf Flüssigkeitskühlung.
Zusätzlicher Druck entsteht durch den Gesetzgeber. Für Rechenzentren, die seit Juli 2026 neu in Betrieb gehen, verschärft das Energieeffizienzgesetz die Vorgaben deutlich. Als zentraler Maßstab dient die Power Usage Effectiveness (PUE), die den Gesamtenergieverbrauch ins Verhältnis zum reinen Strombedarf der IT-Hardware setzt. Ein PUE-Wert von 1,2 bedeutet, dass auf 100 Kilowattstunden IT-Strom maximal 20 Kilowattstunden für Kühlung und Infrastruktur entfallen dürfen. Neue Anlagen dürfen diesen Wert von 1,2 nicht mehr überschreiten. Bestehende Rechenzentren müssen bis Juli 2030 einen PUE-Wert von maximal 1,3 erreichen. Effiziente Kühlkonzepte sind damit längst eine gesetzliche Pflicht. Zugleich wird derzeit intensiv über eine Novellierung des Energieeffizienzgesetzes diskutiert, die in den kommenden Monaten zu einer weiteren Verschiebung von Grenzwerten führen könnte.
Bei der Wahl von wasserbasierten Kühlsystemen muss allerdings auch die regionale Wasserverfügbarkeit berücksichtigt werden. In Gebieten mit schwindenden Wasserressourcen kann der Wasserverbrauch der Kühlung selbst zum Betriebsrisiko werden. Geschlossene Kühlkreisläufe schaffen hier Abhilfe, da das Kühlmittel dauerhaft zirkuliert und nach der Erstbefüllung im laufenden Betrieb kaum Frischwasser benötigt. Besonders gefährdet bei extremer Hitze sind im Übrigen selten die großen, hochprofessionellen Data Center, sondern vielmehr dezentrale Serverräume in Unternehmen, die häufig ohne ausreichend dimensionierte Klimatechnik in ehemaligen Keller- oder Technikräumen betrieben werden.
Dass Hitzewellen schon heute zu realen Ausfällen führen, bewies der Sommer 2022 in Großbritannien. Als die Temperaturen in London erstmals die Marke von 40 Grad Celsius überschritten, fielen in einem Google-Cloud-Rechenzentrum mehrere Kühlsysteme gleichzeitig aus, woraufhin Server zum Schutz vor Schäden heruntergefahren werden mussten. Auch ein Oracle-Rechenzentrum im Süden Londons war betroffen und verzeichnete nach dem Ausfall der überlasteten Kühlaggregate einen rund 19-stündigen Ausfall, der weltweite Cloud-Dienste beeinträchtigte.
In Deutschland kam es während der Rekordhitze im Juni 2026 nach Angaben der German Datacenter Association zwar noch nicht zu flächendeckenden Ausfällen. Der Branchenverband schließt gezielte Abschaltungen als letztes Mittel bei zusammentreffenden technischen Störungen und Energieengpässen jedoch nicht mehr aus.
Stefan Krempl
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