Die Chancen und Herausforderungen eines Rechenzentrums-Baubooms

Bei einer Fahrt durch die Londoner Docklands zeugt die große, graue, fensterlose Form des East India Dock House vom technologischen Wandel.

Einst war das Gebäude vom Knistern und Surren des Drucks Tausender rosafarbener Exemplare der britischen Zeitung Financial Times erfüllt, doch heute ist es eines der wichtigsten Rechenzentren Londons, in dem es vom Geräusch unzähliger Reihen von Computerservern wimmelt, die inmitten des Dröhnens der Klimaanlagen unheimlich blinken.

Das über 23.000 Quadratmeter große Rechenzentrum, das heute eher anonym unter dem Namen London North bekannt ist, wurde 1999 vom Rechenzentrumsentwickler Global Switch eröffnet, um Unternehmen zu ermutigen, ihre Computerserver in die Hightech-Anlage zu verlagern. Schon bald war es voll.

Innenansicht eines Rechenzentrums. Quelle: Adobe Stock

Um der noch stärkeren Nachfrage aus den Bereichen Cloud-Hosting und soziale Medien gerecht zu werden, eröffnete Global Switch im Jahr 2002 den speziell errichteten Komplex London East auf der anderen Straßenseite in den Docklands mit einer Fläche von 70.000 Quadratmetern.

Jetzt, 20 Jahre später, expandiert das Unternehmen erneut, diesmal in eine 26.000 m² große, speziell errichtete Anlage namens London South, um einem noch stärkeren Nachfrageschub gerecht zu werden, da Unternehmenskunden immer leistungsfähigere Speicherlösungen für den Betrieb ihrer Systeme für künstliche Intelligenz (KI) und Hochleistungsrechnen (HPC) verlangen.

Mit Sicherheit vergrößert jedes hochgeladene Video, jeder Social-Media-Beitrag oder gehandelte Krypto-Token die wachsenden Berge globaler Daten, die jedes Jahr produziert werden. Laut der in den USA ansässigen International Data Group wurden im Jahr 2023 rund 129 Billionen Gigabyte an Daten generiert, und diese Zahl wird sich in den nächsten zwei Jahren verdoppeln.

Dieses massive Datenwachstum führt zu einer immer größeren Nachfrage nach Rechenzentren wie London North, wo der Strombedarf noch dadurch erhöht wird, dass Kühler auf Hochtouren laufen, um die enorme Wärmemenge auszugleichen, die von den energieintensiven Server-Racks erzeugt wird, damit die Hardware nicht beschädigt wird.

KI treibt die Nachfrage nach Rechenzentren an

Und da Unternehmen und Verbraucher sich immer stärker auf große Sprachmodelle wie Chat GPT und andere KI-Tools verlassen, die riesige Mengen an Trainingsdaten benötigen, um ihre Algorithmen zu verfeinern, wird diese Nachfrage noch weiter explodieren – und damit auch die Nachfrage nach Bauunternehmen, die diese Spezialgebäude errichten und ausstatten können.

Charlie Bater, Leiter der Rechenzentren beim britischen Bauspezialisten Black & White Engineering, erlebt dieses phänomenale Wachstum aus erster Hand.

Samhwas Immersion Cooling System, ein Kühlsystem für Computer, das das Gerät in Kühlflüssigkeit eintaucht, wurde auf dem Mobile World Congress 2024 in Barcelona, Spanien, vorgestellt. Foto von Joan Cros/NurPhoto via Reuters

„Mein erstes Projekt vor vielleicht sieben Jahren hatte eine Leistung von fünf Megawatt, und das war damals schon ein ziemlich großes Projekt. Heute hat ein ziemlich großes Rechenzentrum 60, 70, vielleicht sogar 100 Megawatt Leistung. Die Größenordnung ist einfach enorm gewachsen“, sagt er. „Die große Frage im Moment ist, was KI mit dem Markt machen wird. Normalerweise steigen die Anforderungen der Cloud-Service-Provider, aber KI ist stromhungrig. Sie hat das Potenzial, diese Megawattzahlen noch weiter zu steigern.“

Dem in Dublin ansässigen Beratungsunternehmen Linesight zufolge wird die Nachfrage nach neuen Rechenzentren in den USA, Europa und im Asien-Pazifik-Raum sowohl in den Jahren 2024 als auch 2025 einer der Haupttreiber des Bauwachstums in allen drei Regionen sein und einer Branche Auftrieb geben, die von weltweiten Zinserhöhungen und einer rasant steigenden Materialinflation hart getroffen wurde.

In den USA, wo sich die weltweit größte Zahl an Rechenzentren befindet, beläuft sich der Auftragsbestand für neue Rechenzentrumsprojekte laut Linesight derzeit auf 160 Milliarden US-Dollar, wobei sich etwa ein Fünftel davon im Bundesstaat Virginia befindet. Allerdings verzeichnen Atlanta, Dallas, Ohio und Portland ein anhaltendes Nachfragewachstum, während Städte wie Phoenix ihre Kapazitätsgrenzen erreichen. In Indiana, Minnesota, Alabama, Wisconsin und Nevada entstehen neue Märkte für KI und maschinelles Lernen, und mehrere Rechenzentrumsanbieter expandieren auf der Suche nach billigem Land und einer ausreichenden Stromversorgung sogar in entlegene Gebiete.

Wo werden die meisten Rechenzentren gebaut?

„Insbesondere der US-Markt für Rechenzentren boomt, da die Betreiber sich beeilen, dem Aufstieg der KI Rechnung zu tragen, wobei die Gesamtkapazität, die Rackdichte und der Energieverbrauch erheblich steigen werden“, sagt Patrick Ryan, Executive Vice President von Linesight für den amerikanischen Kontinent. „Mehrere Rechenzentrumsanbieter expandieren über dicht besiedelte und beliebte Cloud-Märkte hinaus in abgelegene Gebiete, wo Land und Stromressourcen im Hinblick auf zukünftige KI-Einsätze reichlicher vorhanden sind.“

Auch in Europa wird laut Linesight trotz gedämpfter makroökonomischer Aussichten, die wahrscheinlich zu einer Verschlechterung der Gesamtaussichten für die Bauwirtschaft im Jahr 2024 führen werden, mit einer weiterhin hohen Nachfrage nach Rechenzentren sowie hochtechnologischen Industriegebäuden, Fertigungsanlagen und Infrastruktur gerechnet. London ist die Stadt mit den meisten in Ausführung befindlichen Projekten, gefolgt von Deutschland, Frankreich und Irland.

Arbeiter im Rechenzentrum. Quelle: Adobe Stock

Und Linesight sagt, dass ein Anstieg des E-Commerce, der 5G-Ausbau und die weit verbreitete Einführung von Cloud Computing und KI dazu beitragen, dass die Region Asien-Pazifik, die Asien, Australien und den Nahen Osten umfasst, zu einer der am schnellsten wachsenden Rechenzentrumsregionen der Welt wird. Das Wachstum konzentriert sich auf China, Australien, Japan und Singapur, aber es gibt ein wachsendes Interesse an Schwellenmärkten wie Indien, Taiwan, Malaysia und Indonesien.

Bauexperten weisen jedoch darauf hin, dass die Deckung des steigenden Bedarfs an Rechenzentren alles andere als einfach ist – insbesondere, wenn es um die Bereitstellung der enormen Strommengen geht, die jedes einzelne davon verbraucht. Berichten zufolge beziehen London North und London East zusammen so viel Strom aus dem britischen Netz wie der gesamte Haushaltsbedarf der Stadt Glasgow.

„Wir stellen fest, dass im Grunde jede Entwicklung von Rechenzentren derzeit mit Strombeschränkungen behaftet ist“, sagt Bater von Black & White. „Wenn Sie keinen großen Stromanschluss haben, haben Sie kein Projekt. In den wichtigsten, geschäftigen Märkten wird der Strom immer knapper. Entwickler streben nach Märkten der zweiten oder dritten Ebene – also schauen wir von Frankfurt nach Berlin, von Berlin nach München – einfach, weil uns in manchen Regionen immer wieder der Strom ausgeht.“

In einigen Ländern wird dies zu einem ernsthaften Problem. In Irland, wo es derzeit 82 Rechenzentren gibt, verbrauchen diese laut Angaben des staatlichen Energieversorgers Eirgrid inzwischen so viel Strom wie der gesamte Wohnungsbestand des Landes. Um Bedenken hinsichtlich der Kapazität seines Netzes zu zerstreuen, hat das Unternehmen angekündigt, die Rechenzentren erst im Jahr 2028 ans Netz anzuschließen.

Effizientere Kühlung und neue Energiequellen nötig

Auch Singapur hat mit ähnlichen Problemen zu kämpfen. 2019 verhängte der Stadtstaat aufgrund des hohen Stromverbrauchs ein Moratorium für den Bau neuer Rechenzentren. Dieses endete erst 2022, als Singapur als eines der ersten Länder strenge Energieeffizienzanforderungen auf der Grundlage einer Obergrenze für die Energieeffizienz neuer Rechenzentren einführte. 2023 folgte Deutschland mit einer eigenen Obergrenze für die Energieeffizienz und auch die EU ist dabei, ähnliche Gesetze einzuführen.

Eigentümer und Entwickler von Rechenzentren versuchen, den doppelten Anforderungen nach mehr Leistung und höherer Effizienz gerecht zu werden, indem sie auf hochmoderne Kühlsysteme zurückgreifen. Dazu können gehören: Immersionskühlung, bei der die Komponenten in ein Bad aus nichtleitender Flüssigkeit getaucht werden; Direct-to-Chip-Lösungen, bei denen die Kühlflüssigkeit durch Platten an den Stellen geleitet wird, an denen die Computerkomponenten am heißesten werden; oder Rear-Door-Wärmetauscher, bei denen heizkörperähnliche Türen mit kühler Flüssigkeit gefüllt und an der Rückseite von Server-Racks zur Kühlung angebracht werden.

„Normalerweise sind es acht bis zwölf Kilowatt pro Schrank, aber im KI-Bereich werden es wahrscheinlich durchschnittlich 45 Kilowatt oder sogar über 100 Kilowatt sein. Das lässt sich mit Luft als Medium einfach nicht kühlen. Man muss also auf eine Art Kühlsystem umsteigen“, sagt Bater. „Aber das ist konzeptionell schwierig, denn als Immobilienentwickler muss man immer noch etwas entwerfen, das man sofort verkaufen kann – aber man kann das nicht als Standardbasis verwenden, weil man damit die traditionelle Marktbasis der Cloud-Service-Anbieter ausschließt, die Luftkühlung verwenden. Die Designs müssen also an beide anpassbar sein.“

Obwohl sich an den Rechenzentrumsgebäuden selbst in Zukunft wahrscheinlich nicht viel ändern wird und sie auch weiterhin größtenteils vor Ort aus Stahl- und Betonplatten errichtet werden, versuchen Entwickler von Rechenzentren zunehmend, eigene Stromquellen für ihre stromhungrigen Gebäude zu finden.

Architektonische Darstellung des Kernkraftwerks Aurora in Oklo. Bild: Gensler

In den USA unterzeichnete Google im vergangenen Jahr einen Stromabnahmevertrag über 150 MW mit dem dänischen Energieriesen Ørsted, um für die nächsten 15 Jahre Strom aus dessen Windpark Helena in Texas zu kaufen. Andere Unternehmen ziehen nach, darunter das US-Unternehmen Equinix, das im Februar sieben Abnahmeverträge für Windkraft mit dem deutschen Entwickler erneuerbarer Energien WPD für in Frankreich zu bauende Windparks unterzeichnete.

Andere wiederum setzen auf Atomkraft. Der US-Rechenzentrumsriese Equinix soll kürzlich einen Vorvertrag mit dem Small Modular Reactor (SMR)-Unternehmen Oklo unterzeichnet haben, um bis zu 500 MW Atomenergie für seine Anlagen zu beschaffen. Im Jahr 2023 gab der US-Energieerzeuger Talen Energy Corporation bekannt, dass er auf seinem Cumulus-Rechenzentrumscampus das weltweit erste atombetriebene Rechenzentrum errichtet habe. Das Grundstück grenzt an sein Kernkraftwerk Susquehana außerhalb von Berwick, Pennsylvania. Im März 2024 erwarb Amazon den 960-MW-Campus für 650 Millionen US-Dollar.

„Um mit dieser unersättlichen Nachfrage Schritt zu halten, müssen sich Rechenzentren vom traditionellen Netzbetrieb verabschieden. Die Frage, was sie ersetzen wird, ist jedoch nicht leicht zu beantworten“, sagt Bater. „Gas ist schwierig, weil es nicht kohlenstofffreundlich ist; Wasserstoff ist keine gute Lösung, weil man den Wasserstoff herstellen und dann an den Standort bringen muss. Es gibt viele Leute, die an kleinen Kernreaktoren arbeiten, aber das Problem mit SMRs ist, dass Rechenzentren ohnehin schon bei der Planung und Genehmigung auf Widerstand stoßen – aber warten Sie, bis Sie einen Kernreaktor in jemandes Hinterhof stellen wollen. Wir brauchen eine Antwort – und das scheint der größte Motor für Veränderungen zu sein.“