Data Heat Islands: KI-Rechenzentren heizen offenbar ihre Umgebung auf

Aufgrund des Hypes um KI und des zunehmenden Hungers nach immer mehr Rechenleistung entstehen weltweit neue Rechenzentren. KI- und Tech-Firmen investieren Milliarden in diese Data Center. Diese sorgen bereits jetzt für zahlreiche Kontroversen. Nun legt eine Studie nahe, dass diese auch ihre Umgebung aufheizen und damit weitere Probleme verursachen können.

Von Michael Förtsch

Immer mehr Menschen nutzen Künstliche Intelligenz. Auch immer mehr Firmen setzen KI ein. Die großen KI-Unternehmen trainieren derweil immer größere und leistungsfähigere Modelle. Und KI-Agenten- und KI-Assistenzsysteme wie OpenClaw oder Hermes Agent sowie Orchestrierungssysteme wie LangChain sorgen dafür, dass unterschiedlichste Modelle zusammenarbeiten können, um stetig komplexere Aufgaben zu bewältigen. All dies führt zu einem immer größer werdenden Bedarf an Rechenleistung. Daher boomt der Bau von Rechenzentren. Vor allem in den USA und China, wo die derzeit einflussreichsten und fortschrittlichsten Akteure im Bereich KI ihren Sitz haben. Aber auch in Europa sollen in den kommenden Jahren zahlreiche neue Rechenzentren bzw. Data Center gebaut werden.

Alleine seit 2024 wurde der Bau von fast 800 großen Rechenzentren angekündigt. Die meiste Aufmerksamkeit erhalten dabei zwar Megaprojekte wie Stargate. Unter diesem Banner plant OpenAI gemeinsam mit Partnern wie Softbank den Bau riesiger Data Center in Texas und Abu Dhabi. Doch gleichzeitig entstehen allerorten die oft bewusst neutral konstruierten wirkenden Rechenhallen. Meist in der Nähe kleiner Siedlungen wie Richland Parish in den USA oder Dorfen in Bayern. Manchmal werden sie aber auch direkt in Städten errichtet, wie der Plan von Telekom und Nvidia für ein Rechenzentrum direkt an der Isar zeigt. Die Bauherren und Betreiber versprechen dabei mehr Digitalisierung für das Umland, langfristige Arbeitsplätze und Aufschwung. Meist haben die betroffenen Orte jedoch auch mit Problemen zu kämpfen.

Insbesondere in den USA, wo derzeit bereits Dutzende Bauprojekte laufen oder bereits abgeschlossen sind, berichten die Einwohner von zahlreichen unerwünschten Randerscheinungen. Oft welche, die eigentlich von den Bauherren ausgeschlossen worden waren. Dazu zählen Stromschwankungen und -ausfälle, verschmutztes Trinkwasser und Wassermangel, Lärm und Lichtverschmutzung. Nun kommt laut einem internationalen Forscherteam unter Leitung der University of Cambridge ein weiteres, aber zunächst unbemerkt bleibendes Problem dazu: Die Umgebung der Rechenzentren heizt sich auf, was langfristig Folgen haben kann.

Analyse aus dem Weltall

Für ihre Studie haben die Wissenschaftler auf Satellitendaten von 2004 bis 2024 Jahren zurückgegriffen. Sie untersuchten weltweit mehr als 8.400 Standorte mit über 11.000 Rechenzentren und konzentrierten sich dabei vor allem auf die sogenannten Hyperscaler, also die Rechenzentren von Unternehmen wie Google, Amazon AWS, Oracle Cloud und Microsoft Azure. Dabei verglichen sie die Oberflächentemperaturwerte der Umgebung vor und nach dem Bau sowie insbesondere nach der Inbetriebnahme der Rechenzentren. Um möglichst klare Daten zu erhalten, fokussierten sich die Forscher auf Orte außerhalb dicht bebauter oder urbaner Räume, um eine „Temperaturverschmutzung“ durch Abwärme, beispielsweise von Kanalisationen oder Fernwärmenetzen, aber auch durch den Verkehr, ausschließen zu können. 

Bei der Analyse zeigte sich, dass sich die Umgebung der Rechenzentren nachhaltig erwärmte und die Temperaturen außerhalb der Gebäude messbar angestiegen sind. Die Vermutung: Die massive Abwärme der Serveranlagen dringt in den Beton, den Stahl und die anderen Baumaterialien ein, wird über die Grundfläche und das Fundament an den Boden abgegeben und von diesem aufgenommen. Der höchste festgestellte Wert lag dabei bei 9,1 Grad Celsius, der niedrigste bei 0,3 Grad Celsius. Im Mittel erhöhte sich die Oberflächentemperatur um die analysierten Rechenzentren um beachtliche 2,07 Grad Celsius.

Betroffen sind davon jedoch nicht nur die Gelände direkt um die Rechenzentren herum. Das durch die Rechenzentren verursachte Hitzefeld reicht mit abnehmender Temperaturintensität bis zu zehn Kilometer weit. Die Forscher bezeichnen die sichtbaren Wärmeareale als data heat islands – analog zu den in Städten durch mangelnde Vegetation, spiegelnde Fensterflächen sowie Beton- und Asphaltböden entstehenden Hitzeinseln.

Überraschende Ergebnisse

Die Hitzeinseln der Rechenzentren sind nicht folgenlos. Laut Forschern können sie eigene Mikroklimazonen erzeugen, die sich ökologisch und gesellschaftlich niederschlagen können. Die dauerhaft gestiegenen Temperaturen können sich beispielsweise sowohl positiv als auch negativ auf Flora und Fauna auswirken. So könnten manche Pflanzen, Vögel und Säugetiere unter der dauerhaft erhöhten Temperatur unter Hitzestress leiden. Andererseits könnten bestimmte Insekten davon profitieren. Vor allem aber könnte der Temperaturanstieg den Menschen im Einzugsbereich der Rechenzentren zu schaffen machen.

„Die Ergebnisse waren ziemlich überraschend“, sagt Andrea Marinoni von der University of Cambridge, einer der Studienautoren. „Das könnte zu einem riesigen Problem werden.“ Denn insbesondere in den bereits warmen Ländern wie Mexiko, Spanien oder Brasilien könnte eine zusätzliche Hitzebelastung eine ernsthafte Gesundheitskrise auslösen. Die Forscher argumentieren, dass sich daraus weitere Probleme ableiten könnten. Beispielsweise ein wachsender Strombedarf für Klimaanlagen in den betroffenen Regionen und ein zusätzlicher Druck auf das Gesundheitssystem. Insgesamt wären bereits 340 Millionen Menschen den von Rechenzentren verursachten Erwärmungseffekten ausgesetzt.

Weitere Forschung notwendig

Da immer mehr Rechenzentren gebaut werden, warnen die Forscher, dass diese „zu einem wesentlichen zusätzlichen Faktor für die ökologische und industrielle Nachhaltigkeit in einem sich wandelnden Klima werden und somit erhebliche Auswirkungen auf Gemeinschaften auf lokaler, regionaler und internationaler Ebene haben“ könnten. Die Wissenschaftler raten den Bauherren und Entwicklern von Rechenzentren daher, möglichst schnell effiziente Kühlungsmethoden und Möglichkeiten zur Eindämmung von Abwärme zu entwickeln. Sie sehen ebenso neue und energiesparsame Chip- und Schaltungsdesigns sowie ein dynamischeres Energiemanagement als Teil möglicher Lösungswege.

Die Studie, die noch nicht einem Peer-Review unterzogen wurde, wird in Teilen durchaus skeptisch aufgenommen. Denn obwohl die Satellitendaten nicht zu leugnen sind, weisen einige Forscher darauf hin, dass ein gewisser Interpretationsspielraum existiert. „Es wäre sinnvoll, weitere Untersuchungen durchzuführen“, wird der Umwelt- und Nachhaltigkeitsforscher Chris Preist von der University of Bristol im New Scientist zitiert. Er gibt zu bedenken, dass zumindest ein Teil der sichtbaren Wärme auch durch Faktoren abseits der Server bedingt sein könnte, beispielsweise durch die oft weißen Wände der Rechenzentren, die das Sonnenlicht reflektieren.