Großbritannien droht wegen Rechenzentren eine Wasserkrise

Die rasante Entwicklung der künstlichen Intelligenz bringt unerwartete Probleme für die Wasserwirtschaft mit sich. Während Rechenzentren enorme Wassermengen zur Kühlung leistungsstarker Server benötigen, kämpft Großbritannien mit Trinkwassermangel. Wasserversorgungsunternehmen schlagen daher eine neue Lösung vor: Statt Trinkwasser soll zur Kühlung der KI-Infrastruktur gereinigtes Abwasser verwendet werden.

Geoff Darch, Leiter der strategischen Anlagenplanung bei Anglian Water, erklärte, sein Unternehmen habe „Interessenbekundungen für KI-Wachstumszonen, aber auch für konkrete Rechenzentren“ erhalten. Sollte sich ein Projektentwickler mit dem Antrag auf einen regulären Trinkwasseranschluss für ein großes Rechenzentrum in einem stark belasteten Teil ihres Versorgungsgebiets an das Unternehmen wenden, „wäre unsere unmittelbare Antwort, dass dies problematisch sein wird“. Das Unternehmen „ermutigt die Menschen daher, nach alternativen Wasserquellen zu suchen“, darunter auch „gereinigtes Abwasser“. Darch erklärte: „Möglicherweise müssen wir zur Kühlung dieser Anlagen kein Trinkwasser verwenden. Wir könnten Dinge wie gereinigtes Abwasser nutzen, das sich möglicherweise ebenso gut zur Kühlung dieser Rechenzentren eignet.“

Wasserkrise in der Region mit der höchsten Technologiekonzentration

Anglian Water versorgt Haushalte und Unternehmen in Northamptonshire, Bedfordshire, Milton Keynes, Norfolk, Lincolnshire sowie in Teilen von Cambridgeshire, Buckinghamshire, Hertfordshire, Suffolk und Essex mit Wasser. Cambridge Water, der benachbarte Versorger in Cambridge – einem der wichtigsten Technologiezentren des Landes –, erklärte, dass das Unternehmen Anträge auf eine KI-Wachstumszone in seinem Gebiet nur dann „unterstützen könnte“, „wenn wir davon überzeugt sind, dass das Wasser nachhaltig und ohne Beeinträchtigung der bestehenden Versorgung unserer Kunden und unserer Widerstandsfähigkeit bereitgestellt werden kann“.

Cambridge Water wies darauf hin, dass „die Problematik der Wasserressourcen im Raum Cambridge“ „gut dokumentiert“ sei und dass das Unternehmen gemeinsam mit Anglian an einer Wasserüberleitung aus Grafham Water sowie an einem neuen, fünf Quadratkilometer großen Reservoir in den Moorgebieten von Cambridgeshire arbeite, um die Vorräte zu stärken. Diese Pläne würden nach Angaben des Unternehmens das „geplante Wachstum in der Region“ unterstützen und die Wassermenge reduzieren, die das Unternehmen aus den Kreidegrundwasserleitern entnimmt, welche die Kreidebäche der Region speisen.

Konflikt zwischen Experten: Geringer oder enormer Wasserverbrauch?

John Booth, Vorsitzender des Ausschusses für Energieeffizienz und Standards der Data Centre Alliance, sagte, er würde „kein Problem“ darin sehen, zur Kühlung „gepumptes Abwasser aus der allerletzten Stufe einer Kläranlage“ zu verwenden. Ihm zufolge würde das Wasser vom Rechenzentrum aufbereitet, bevor es in das Kühlsystem gelangt. Booth glaubt jedoch, dass die Bedenken hinsichtlich des Wasserverbrauchs von Rechenzentren auf dem Verbrauch amerikanischer Standorte beruhen.

Er erklärte, dass amerikanische Zentren häufig „Verdunstungskühlung“ einsetzen, bei der Wasser auf einen Wärmetauscher gesprüht wird und die für Situationen konzipiert wurde, in denen die Außentemperatur 28°C erreicht. Große Rechenzentren, die er im Vereinigten Königreich besucht habe, verwendeten „geschlossene Kühlsysteme“, die keine kontinuierliche Wasserversorgung benötigten. „Die Daten, die ich von den Leitern der Rechenzentren erhalte, zeigen einen sehr geringen jährlichen Wasserverbrauch – und wir messen ihn in Gallonen, nicht in Kubikmetern pro Jahr.“

Darch von Anglian Water warnte hingegen, dass Rechenzentren und die Wasserstoffproduktion künftig zwei bedeutende industrielle Wasserverbraucher sein werden. Er sagte, sie könnten zwar nur einen „einstelligen“ Prozentsatz des gesamten von Anglian gelieferten Wassers ausmachen, dies könnte jedoch „mehreren zehn Millionen Litern Wasser pro Tag“ entsprechen. „Unsere Region ist eine wasserarme Region – eine solche Wassermenge steht uns nicht unbedingt sofort zur Verfügung. Deshalb versuchen wir jetzt, diesen neuen Wasserbedarf zu ermitteln und mit der Planung der Infrastruktur zu beginnen, also etwa neuer Reservoirs und Rohrleitungen, die den künftigen Bedarf dieser Vorhaben tatsächlich decken können.“

Innovative Kühlmethoden: Von der Immersionskühlung bis zur direkten Chipkühlung

Aktuelle Technologien bieten mehrere Alternativen zur traditionellen Luftkühlung. Die direkte Flüssigkeitskühlung am Chip (Direct-to-Chip) führt das Kühlmittel direkt zu den Serverkomponenten, bietet eine höhere Effizienz und unterstützt höhere Rack-Dichten als die Luftkühlung. Dabei sind erhebliche Einsparungen bei den Baukosten von 15 bis 30 Prozent möglich. Bei der Immersionskühlung (Immersion Cooling) wird die Hardware in nichtleitende Flüssigkeiten eingetaucht, wodurch höchste Leistung und Dichte erreicht werden – bis zum Zehnfachen der traditionellen Luftkühlung.

Elizabeth Orchard von der Institution of Civil Engineers erklärte, dass Rechenzentren „überwiegend“ geschlossene Kühlsysteme verwenden, die als „neu entstehende bewährte Praxis“ gelten. Sie benötigen eine „große anfängliche Wassermenge“ zum „Befüllen“, aber keine kontinuierliche Versorgung. Zur Verwendung von gereinigtem Abwasser fügte sie hinzu: „Es handelt sich um eine bekannte, praktikable Technologie – sie ist sehr sinnvoll. Wenn sich in der Nähe eine geeignete Quelle für gereinigtes Abwasser befindet, dann ja – nur zu.“

Regierungsstrategie und kritische Infrastruktur

Die Regierung hat sich zum Aufbau zusätzlicher KI-Infrastruktur verpflichtet und Regionen dazu aufgerufen, sich als „KI-Wachstumszonen“ zu bewerben, wobei die erste für Culham in Oxfordshire ausgewiesen wurde. Antragsteller müssen ein Unterstützungsschreiben ihres örtlichen Wasserversorgers vorlegen. Rechenzentren wurden im September als „kritische nationale Infrastruktur“ eingestuft. Das bedeutet, dass sie bei einem schwerwiegenden Vorfall wie einem Cyberangriff, einem IT-Ausfall oder extremen Wetterereignissen zusätzliche staatliche Unterstützung erhalten würden, um Beeinträchtigungen möglichst gering zu halten.

Darch erklärte außerdem, Anglian prüfe die Entsalzung, sodass Meerwasser an Land genutzt werden könnte. Er sagte, das Gleichgewicht zwischen Wasserangebot und -nachfrage werde „immer angespannter“ und „wir müssen anfangen, stärker in Kategorien der Knappheit zu denken“. Die britische Environment Agency warnte, dass England, das täglich 14 Milliarden Liter Wasser verbraucht, ohne drastische Maßnahmen bis 2055 ein tägliches Defizit von mehr als sechs Milliarden Litern haben werde.

Die Zukunft effizienter Kühlung

Alternative Methoden wie die adiabatische Kühlung nutzen die Verdunstung von Wasser zur Vorkühlung, wodurch der Bedarf an mechanischen Kühlaggregaten sinkt, aber weiterhin Wasser verbraucht wird. Die freie Luftkühlung nutzt Außenluft, wenn die klimatischen Bedingungen dies zulassen. Dadurch werden Wasser- und Energieverbrauch erheblich reduziert, ihr Einsatz ist jedoch regional begrenzt. Geschlossene Flüssigkeitskühlsysteme minimieren den Wasserverbrauch durch die Rezirkulation des Kühlmittels und eignen sich für wasserarme Regionen sowie für KI-Anwendungen mit hoher Dichte.

Für KI-orientierte Rechenzentren in Regionen mit angespannter Wasserversorgung bietet die geschlossene Flüssigkeitskühlung – insbesondere Immersionstechnologien und direkte Chipkühlung – die beste Kombination aus Effizienz, Dichte und minimalem Wasserverbrauch und löst damit sowohl technologische als auch nachhaltigkeitsbezogene Probleme. Diese Systeme benötigen nur eine geringe oder gar keine kontinuierliche Wasserzufuhr und ermöglichen eine höhere Energieeffizienz und Serverdichte.