KI muss cool bleiben
„Der Wasserverbrauch von KI wird oft übersehen. In unserer Studie wollten wir genau das aufbrechen. Wir haben uns angeschaut, wo und in welchem Ausmaß Wasser entlang der Wertschöpfungskette von KI-Systemen genutzt wird, mit dem Ziel, den Verbrauch sichtbar zu machen, nicht nur punktuell, sondern ganzheitlich. Dabei zeigt sich sehr klar, dass der Wasserverbrauch global betrachtet nicht unerheblich und eng mit Standortentscheidungen und politischen Rahmenbedingungen verknüpft ist. Auch technische Entscheidungen spielen eine zentrale Rolle, denn es gibt bereits Kühltechnologien wie hybride Kühlsysteme oder durch Außenluft gekühlte Systeme, die den Wassereinsatz reduzieren können. Mit Blick auf die Software können effizientere Trainingsverfahren den indirekten Wasserverbrauch senken und auch im Hardwarebereich liegen enorme Einsparpotenziale, etwa durch Kreislaufwirtschaft, langlebige Hardware und Ressourcennutzung, die nicht auf endliche Wasserreserven angewiesen sind.
Für Lena Hoffmann, Senior-Referentin in der Berliner Geschäftsstelle der GI, zählt der Blick aufs große Ganze: vom Energieverbrauch in Rechenzentren bis zu Trainingsverfahren und Hardwareproduktion.
„Es reicht nicht, nur den Energieverbrauch zu optimieren; der Wasserbedarf muss integraler Bestandteil der Planung werden.“
Lena Hoffmann
Ein weiterer wichtiger Punkt ist Transparenz: Solange Wasserverbrauch nicht systematisch gemessen und veröffentlicht wird, fehlen die Grundlagen für politische Steuerung und gesellschaftliche Debatten. Lebenszyklusansätze, die direkte und indirekte Verbräuche erfassen und regionale Unterschiede berücksichtigen, sind daher dringend notwendig. Zudem sollten bereits existierende Lösungen aus Forschung, öffentlichem Sektor und Wirtschaft systematisch erfasst, kommuniziert und zur Nachahmung bereitgestellt werden – etwa über Plattformen, Fallstudien oder Leitfäden. Unsere zentrale Botschaft: Wenn wir KI-Infrastrukturen nachhaltig gestalten wollen, müssen wir Wasser genauso ernst nehmen wie Energie und Treibhausgase. Bereits existierende Best-Practice-Ansätze belegen, dass durch weiterführende Forschung und eine gezielte Umsetzung nachhaltiger Strategien ein wesentlicher Beitrag dazu geleistet werden kann, einer möglichen Zunahme wasserbezogener Nutzungskonflikte im Zusammenhang mit KI-Systemen entgegenzuwirken. Eine integrierte Betrachtung des Ressourcenverbrauchs – sowohl auf Hardware- als auch auf Softwareebene – ist daher zentral, um potenzielle Zielkonflikte frühzeitig zu erkennen und ihnen vorzubeugen. Aber es gibt Spielräume – technisch, politisch und gesellschaftlich. Wir müssen sie nur nutzen.“
Ultrareines Wasser (UPW) ist nahezu frei von allen Verunreinigungen wie organischen und anorganischen Stoffen, gelösten Gasen und Partikeln und wird in hochpräzisen Bereichen wie der Halbleiterproduktion und der Pharmaindustrie eingesetzt. Hergestellt wird es durch Verfahren wie Ionenaustausch, Umkehrosmose und elektrochemische Deionisierung.
Wasserstress ist eine Situation, in der die Wasserentnahme in einer Region die verfügbaren Süßwasserressourcen übersteigt, was ein Risiko für wirtschaftliche und umweltbedingte Probleme darstellt. Er wird oft durch den Wassernutzungs-Index (Verhältnis von Wasserentnahme zu -angebot) definiert: Ein Indexwert über 20 Prozent gilt als Schwelle zum Wasserstress.
Direkter Wasserverbrauch: Wasser, das im Rechenzentrum direkt zur Kühlung verwendet wird.
Indirekter Wasserverbrauch: Wasser, das entlang der Lieferkette verbraucht wird, zum Beispiel für Stromproduktion oder Halbleiterfertigung.
„KI wird häufig als immaterielles oder rein digitales Phänomen wahrgenommen, basiert jedoch auf physischer Infrastruktur, deren Bereitstellung und Betrieb erhebliche materielle Ressourcen erfordert. Besonders deutlich wird das beim Wasser: eine Ressource, die für den Betrieb von KI eine zentrale Rolle spielt, aber oft übersehen wird. KI-Modelle benötigen enorme Rechenleistung und die spezialisierten Chips, die dafür eingesetzt werden, erzeugen deutlich mehr Wärme als herkömmliche Prozessoren. Deshalb sind leistungsfähige Kühlsysteme in den Rechenzentren erforderlich, die abhängig von der eingesetzten Kühltechnologie große Mengen Wasser verbrauchen können.
Das kann weltweit nicht nur zu ökologischen, sondern auch zu gesellschaftlichen Herausforderungen führen: Beispielsweise sind Google-Rechenzentren in The Dalles, Oregon, für rund 30 Prozent des städtischen Wasserverbrauchs verantwortlich. In Talavera, Spanien, entsteht derzeit ein Rechenzentrum des Technologiekonzerns Meta, das nach konservativen Schätzungen rund 665 Millionen Liter Wasser pro Jahr verbrauchen wird, in etwa so viel wie 13.000 spanische Haushalte.
GI-Referentin Teresa Zeck warnt vor dem hohen Wasserverbrauch durch Kühltechnologie, der nicht nur ökologische, sondern auch gesellschaftliche Auswirkungen haben kann.
„Digitalisierung findet nicht isoliert statt, sondern konkurriert direkt mit anderen gesellschaftlichen Bedürfnissen wie Landwirtschaft oder Trinkwasserversorgung.“
Teresa Zeck
Dieser enorme Verbrauch sorgt für Kritik und Widerstand, denn die Region kämpft schon heute mit akuter Wasserknappheit. Und der Wasserverbrauch beschränkt sich nicht nur auf die Rechenzentren selbst. Entlang der gesamten Wertschöpfungskette werden Ressourcen benötigt: bei der Stromproduktion, der Herstellung von Halbleitern und Hardware, beim Transport und bei der Entsorgung. Besonders hoch ist der Bedarf in der Chipproduktion: In großen Fabriken, etwa in Taiwan oder Arizona, werden täglich Hunderte Millionen Liter ultrareines Wasser (UPW) verbraucht – oft in ohnehin wasserarmen Regionen.
Diese Entwicklung wird dadurch verstärkt, dass der globale Wasserverbrauch in den vergangenen 40 Jahren jährlich um etwa ein Prozent zugenommen hat. Laut dem Aqueduct Water Risk Atlas, einem Online-Tool des World Resources Institute (WRI), das globale Wasserrisiken kartiert, lebt rund ein Viertel der Weltbevölkerung jedes Jahr unter extremem Wasserstress, was durch den Klimawandel weiter verschärft wird. In Deutschland nimmt der Wasserstress ebenfalls zu, besonders in Brandenburg und Teilen Mitteldeutschlands, darunter das Rhein-Main-Gebiet, wo zahlreiche Rechenzentren stehen oder entstehen. Insgesamt zeigt sich ein strukturelles Problem: KI und die digitale Infrastruktur, die sie trägt, haben konkrete ökologische Auswirkungen, die bislang kaum systematisch erfasst, kommuniziert oder gesteuert werden. Gerade diese Unsichtbarkeit macht das Problem besonders dringlich.“
Die gesamte Studie zu den „Auswirkungen von KI, Rechenzentren und Halbleitern auf Wasserverfügbarkeit und -qualität“ finden Sie unter
inf.gi.de/wasserstudie
