Die digitale Infrastruktur, maßgeblich getragen von Rechenzentren, sieht sich angesichts steigender Umgebungstemperaturen und zunehmender interner Wärmelasten durch den Einsatz von KI-Anwendungen und leistungsfähigerer Hardware wachsendem Druck ausgesetzt. Mathias Franke, Leiter Data Center Consulting bei Drees & Sommer SE, weist darauf hin, dass Hitze, die lange als Nebenaspekt galt, nun zu einer zentralen Herausforderung für viele Betreiber avanciert. Die unzureichende Anpassung der Kühlkapazitäten kann zu Betriebsstörungen und kostspieligen Ausfällen führen.
Der Sektor verzeichnet ein erhebliches Wachstum: Seit 2010 hat sich die installierte Rechenzentrumskapazität in Deutschland mehr als verdoppelt und erreichte im Jahr 2024 über 2.730 Megawatt. Das Bundeswirtschaftsministerium prognostiziert bis 2030 einen weiteren Anstieg auf über 4.800 Megawatt, was einer Zunahme von etwa 75 Prozent innerhalb von sechs Jahren entspräche. Die nationale Rechenzentrumsstrategie, verabschiedet im März 2026, strebt sogar eine Verdopplung der Kapazitäten bis 2030 an. Dieses Wachstum wird primär von Cloud-Diensten und KI-Anwendungen getrieben, erhöht jedoch gleichzeitig die Vulnerabilität der digitalen Infrastruktur gegenüber extremen Wetterereignissen. Eine Analyse von First Street aus dem Juni 2026 zeigt, dass 54 Prozent der weltweiten Rechenzentrumskapazität in Regionen mit chronischem Hitze- oder Dürrestress liegen.
Wärmeinsel-Effekte und präventive Maßnahmen
KI-Anwendungen transformieren die Anforderungen an Rechenzentren grundlegend, da sie nicht nur einen höheren Energieverbrauch aufweisen, sondern auch signifikant mehr Wärme an ihre Umgebung abgeben. Diese Gegebenheit erfordert von Betreibern eine stärkere Berücksichtigung in Planung und Betrieb. Eine Studie unter Beteiligung der University of Cambridge, publiziert im März 2026, quantifiziert den durchschnittlichen Wärmeinsel-Effekt von KI-Rechenzentren auf rund zwei Grad Celsius, mit Spitzenwerten von bis zu 9,1 Grad Celsius. Weltweit könnten über 340 Millionen Menschen vom sogenannten „Data Heat Island Effect“ betroffen sein. Hitzebedingte Ausfälle sind nicht zwangsläufig unvermeidbar; eine frühzeitige Ausrichtung von Kühlung, Energieversorgung und Betriebsabläufen auf Extremwetterbedingungen kann Risiken reduzieren.
Experten von Drees & Sommer betonen die Notwendigkeit, sowohl Standort und Technik vorausschauend zu planen als auch klare operative Maßnahmen für Hitzewellen festzulegen. Studien, darunter die „Prometheus“-Studie von Google und der University of Pennsylvania, weisen darauf hin, dass Rechenzentren ihre Kühlkapazität bis 2044 im Durchschnitt um elf Prozent erhöhen müssen, um das aktuelle Ausfallrisiko beizubehalten; an besonders exponierten Standorten kann der Bedarf bis zu 48 Prozent betragen. Mathias Franke empfiehlt, die voraussichtlichen Extremtemperaturen der kommenden 20 Jahre in die Kühlplanung einzubeziehen und einen Sicherheitspuffer von vier Kelvin zu berücksichtigen, da zukünftige Prognosen wahrscheinlich noch höhere Temperaturen ausweisen werden.
Optimierung der Kühlung und Betriebsabläufe
Neben der IT-Infrastruktur müssen auch Notstromanlagen auf zukünftige Hitzeextreme vorbereitet sein, da ein Ausfall ihrer Kühlung die gesamte Stromversorgung und somit den Betrieb des Rechenzentrums gefährden kann. Im operativen Bereich bietet die Verschiebung rechenintensiver Aufgaben wie Backups oder Datenmigrationen in kühlere Nachtstunden eine Möglichkeit zur Entlastung der Kühlsysteme. Bei Ausfall eines Kühlsystems ist ein sofortiges Übernehmen durch ein zweites System erforderlich. Die Notstromversorgung muss nicht nur die Server, sondern auch die Kühlanlagen absichern. Microgrids, die lokale Stromnetze mit eigenen Energiequellen und Speichern verbinden, können bei Störungen im öffentlichen Netz kritische Anlagen weiterversorgen.
Bei Serverschränken, die Leistungen von rund 50 Kilowatt und mehr erreichen, stößt reine Luftkühlung häufig an ihre Grenzen, da viele Rechenzentren ursprünglich für deutlich geringere Leistungsdichten konzipiert wurden. Mathias Franke erläutert, dass wasserbasierte Kühlsysteme aufgrund der höheren Wärmekapazität von Wasser eine wesentlich effizientere Wärmeabfuhr ermöglichen und daher bei hohen Leistungsdichten, insbesondere für KI-Anwendungen und Hochleistungsrechner, zunehmend Anwendung finden. Bei moderaten Leistungsdichten bleibt Luftkühlung eine praktikable Lösung. Hybride Systeme gestatten eine schrittweise Umstellung auf Flüssigkeitskühlung in besonders leistungsstarken Bereichen, was deren zuverlässige Kühlung auch bei höheren Außentemperaturen gewährleistet. Für neue Rechenzentren, die seit Juli 2026 in Betrieb gehen, verschärft das Energieeffizienzgesetz die Anforderungen an die Effizienz.
