Im Moment scheint die Sache eindeutig: Die IT in Rechenzentren verbraucht durch die wachsende Rechenleistung immer mehr Strom und erzeugt damit einhergehend auch immer mehr Abwärme. Wird ein Blick auf den Wandel geworfen, wird deutlich, dass zeitgleich Server auch immer effizienter werden, neue Kühltechnologien wie Direct Liquid Cooling Einzug erhalten und – nicht zu vergessen – Künstliche Intelligenz die gesamte IT-Infrastruktur grundlegend beeinflusst.
Was jetzt gerade für den Moment gilt, muss aber nicht für die nächsten Jahrzehnte gelten.
Was bedeutet das konkret? Wärmenetze werden für 30 bis 50 Jahre gebaut, während sich die IT in den Rechenzentren deutlich schneller wandelt: Hersteller setzen bei Servern in der Regel einen Erneuerungszyklus von drei bis fünf Jahren an; in der Praxis laufen viele Systeme etwa fünf bis sieben Jahre. Ein Vielfaches schneller also als der Planungshorizont eines Wärmenetzes.
Das wirft die Frage auf, ob sich diese beiden sehr unterschiedlichen Zeithorizonte hinsichtlich der Abwärmeauskopplung überhaupt zusammenbringen lassen – und was das für Planer, Betreiber und die Versorgungssicherheit von morgen bedeutet. Genau dieser Leitgedanke steht im Zentrum des folgenden Gesprächs.
Gesprächspartner:
Herr Ulrich Terrahe, Geschäftsführer dc-ce RZ-Beratung GmbH & Co. KG
Herr Michael Nicolai, Geschäftsführer Telehouse Deutschland GmbH
Herr Terrahe, Sie planen Rechenzentren seit vielen Jahren. Früher galt Wärme vor allem als etwas, das wirtschaftlich effizient abgeführt werden musste. Heute sprechen wir über sie als Energiequelle. Hat sich dieser Blickwechsel gelohnt?
Ja, der veränderte Blickwinkel hat sich aus meiner Sicht eindeutig gelohnt. Abwärme aus Rechenzentren wird heute nicht mehr nur als technisches Nebenprodukt betrachtet, das möglichst effizient abgeführt werden muss, sondern zunehmend als energetische Ressource. Besonders durch höhere Temperaturniveaus – etwa infolge von Direct-Chip-Cooling – entstehen Potenziale, die ihre Nutzung deutlich attraktiver machen.
Gleichzeitig darf man diese Entwicklung nicht isoliert betrachten. Was heute technisch effizient und wirtschaftlich attraktiv erscheint, kann sich über den Lebenszyklus eines Rechenzentrums deutlich verändern. Die IT wird kontinuierlich leistungsfähiger und effizienter; zugleich lässt sich der tatsächliche IT-Bedarf vieler Rechenzentren über Zeiträume von zehn bis dreißig Jahren nur eingeschränkt belastbar prognostizieren.
Rechenzentren sind letztlich IT-Fabriken. Sie stehen im Wettbewerb, müssen ausgelastet sein und ausreichend Abnehmer für ihre IT-Dienstleistungen finden. Für die Abwärmenutzung bedeutet das: Die heute verfügbare Wärmemenge und das heutige Temperaturniveau sind keine automatisch gesicherten Größen für die nächsten Jahrzehnte. Abwärme kann ein wertvoller Baustein der Wärmewende sein – sie muss aber realistisch, flexibel und mit Blick auf langfristige Veränderungen geplant werden.
Herr Nicolai, Sie verantworten als Geschäftsführer der Telehouse das erste Rechenzentrum in Deutschland, das Abwärme aktiv an das Wohnquartier FRANKY (ehem. Westville) in Frankfurt am Main liefert. Wann wurde aus der Abwärme eines Rechenzentrums für Sie vom Problem eine gesellschaftlich nutzbare Ressource?
Für mich war das kein einzelner Zeitpunkt, sondern eher ein Perspektivwechsel, der mit der konkreten Umsetzung bei FRANKY sehr greifbar wurde. Als Physiker ist einem natürlich klar: Die elektrische Energie, die im Rechenzentrum eingesetzt wird, verschwindet nicht – sie wird am Ende nahezu vollständig in Wärme umgewandelt. Lange war diese Wärme betrieblich vor allem eine technische Herausforderung, weil wir sie zuverlässig aus dem Rechenzentrum herausführen mussten. Gesellschaftlich interessant wird sie aber dann, wenn man sie nicht nur entsorgt, sondern in ein lokales Energiesystem einbindet.
Bei FRANKY wurde daraus ein sehr praktisches Beispiel: Wir konnten zeigen, dass Rechenzentren nicht nur Teil der digitalen Infrastruktur sind, sondern auch Verantwortung für ihr urbanes Umfeld übernehmen können. Entscheidend ist dabei, dass man ehrlich bleibt: Abwärme ist eine nutzbare Ressource, aber sie muss technisch, wirtschaftlich und vertraglich sauber in die Wärmeversorgung eingebunden werden.
Bleibt die Abwärme überhaupt?
Server werden immer effizienter und deren Technologien ändern sich kontinuierlich. Kann das auch dazu führen, dass Rechenzentren künftig weniger Abwärme liefern werden?
Nicolai:
Ja, das ist grundsätzlich denkbar – allerdings muss man sehr genau hinschauen, worüber man spricht. Physikalisch wird die im Rechenzentrum aufgenommene elektrische Energie nahezu vollständig in Wärme umgewandelt. Wenn also die elektrische Leistungsaufnahme gleich bleibt, bleibt auch die Wärmemenge in ähnlicher Größenordnung erhalten. Was sich aber stark verändern kann, ist die Relation zwischen Rechenleistung und Energieeinsatz.
Server, Prozessoren und künftig auch KI-Beschleuniger werden effizienter. Für dieselbe Rechenaufgabe kann also weniger Strom benötigt werden – und damit entsteht auch weniger Wärme. Gleichzeitig wächst der Bedarf an digitalen Diensten und gerade KI führt aktuell zu sehr hohen Leistungsdichten. Deshalb würde ich nicht pauschal sagen, dass Rechenzentren künftig weniger Abwärme liefern. Sicher ist aber: Die Abwärme wird dynamischer, technologisch stärker geprägt und langfristig schwieriger als konstante Größe planbar.
Auch wenn die Abwärmemenge im Wesentlichen der aufgenommenen elektrischen Energie folgt – denn diese wird im Rechenzentrum letztlich nahezu vollständig in Wärme umgewandelt –, verändern sich offenbar ihre Eigenschaften und damit auch ihre Nutzbarkeit. Welche dieser Eigenschaften sind für Wärmenetze besonders relevant, und welche stellen Rechenzentren bei der Abwärmenutzung vor die größten Herausforderungen?
Nicolai:
Für Wärmenetze sind aus meiner Sicht vor allem drei Eigenschaften entscheidend: die verfügbare Wärmemenge, das Temperaturniveau und die zeitliche Verlässlichkeit. Die reine Energiemenge allein reicht nicht aus. Eine große Wärmemenge auf einem zu niedrigen Temperaturniveau ist für ein Wärmenetz nur eingeschränkt nutzbar oder erfordert zusätzliche Wärmepumpen. Umgekehrt kann ein höheres Temperaturniveau die Nutzung deutlich erleichtern.
Die Herausforderung liegt darin, dass Rechenzentren primär für IT-Verfügbarkeit gebaut und betrieben werden. Unsere erste Verantwortung ist es, die digitale Infrastruktur sicher, redundant und effizient zu betreiben. Die Abwärmenutzung darf diese Verfügbarkeit nicht gefährden. Deshalb braucht es klare Schnittstellen: Was kann das Rechenzentrum liefern, unter welchen Betriebsbedingungen, mit welchem Temperaturniveau und welcher Mindestverfügbarkeit? Genau an dieser Übergabe zwischen IT-Betrieb und Wärmesystem entsteht die planerische Komplexität.
Herr Nicolai hat gerade beschrieben, wie sich die Eigenschaften der Abwärme verschieben können und welches Spannungsfeld bei der Übergabe an ein Wärmesystem entsteht. Deckt sich das mit dem, was Sie als Planer bei der Auslegung von Anbindungen an Wärmenetze berücksichtigen müssen?
Terrahe:
Ja, das deckt sich mit meinen Erfahrungen. IT-Leistungen sind kein statisches Geschäft; die Wärmeerzeugung variiert unmittelbar mit der tatsächlich abgerufenen Rechenleistung im Rechenzentrum. Moderne IT-Cluster passen die aktiv arbeitende IT deutlich genauer an den aktuellen Bedarf an, als dies früher der Fall war. Dadurch wird auch die Wärmeabgabe wesentlich variabler bzw. dynamischer.
Während früher bereits im Leerlaufbetrieb erhebliche Lastanteile entstehen konnten, ohne dass tatsächlich produktiv gerechnet wurde, sieht das heute anders aus: Ganze Server, Racks oder IT-Bereiche können lastabhängig abgeschaltet und bei Bedarf wieder zugeschaltet werden.
Hinzu kommt, dass IT-Komponenten – insbesondere GPUs und CPUs – kontinuierlich leistungsfähiger werden und dabei bezogen auf die Rechenleistung weniger elektrische Energie benötigen. In vielen Rechenzentren kann der Zugewinn an IT-Performance durch Modernisierung größer sein als der zusätzliche Leistungsbedarf. In solchen Fällen sinkt der Energiebedarf trotz steigender Rechenleistung – und damit perspektivisch auch die verfügbare Abwärmemenge.
Ein weiterer Punkt ist die Temperaturführung. Viele Systeme werden nicht auf möglichst hohe Rücklauftemperaturen optimiert, sondern arbeiten mit festen Vorlauftemperaturen. Dadurch kann das ausgekoppelte Temperaturniveau schwanken. Bei Teilauslastung wird zudem das nutzbare Temperaturgefälle kleiner. Das reduziert die Effizienz von Wärmepumpen und kann die direkte Nutzung der Abwärme in Heizungsanlagen erschweren.
Die eigentliche Herausforderung
Muss man heute anders planen als noch vor zehn Jahren – mit mehr Reserven, mehr Flexibilität, modularer Infrastruktur, vorbereiteter Nachrüstung?
Terrahe:
Ja, Rechenzentren müssen heute deutlich flexibler geplant werden als noch vor zehn Jahren. Die Herausforderung besteht darin, dass wir derzeit nicht belastbar wissen, wohin sich IT-Technologien, Leistungsdichten, Kühlkonzepte und Geschäftsmodelle langfristig entwickeln. Gerade deshalb darf die Planung nicht auf einem starren Szenario beruhen, sondern muss Reserven, Modularität und spätere Anpassungen von Anfang an mitdenken.
Ein Rechenzentrum ist letztlich eine IT-Fabrik. Es produziert IT-Dienstleistungen und ist darauf angewiesen, dass diese dauerhaft nachgefragt werden. Wenn Kunden ihre IT-Leistungen künftig an anderer Stelle günstiger, effizienter oder flexibler beziehen können, kann Auslastung wegfallen – und damit auch ein wesentlicher Teil der verfügbaren Abwärme.
Erschwerend kommt hinzu, dass die IT-Performance bei gleichem Stromverbrauch weiter deutlich steigt. Das bedeutet: Ein Betreiber muss kontinuierlich zusätzliches Wachstum und entsprechende Kundennachfrage generieren, um eine bestimmte Abwärmemenge langfristig überhaupt zusagen zu können. Für die Planung der Wärmeauskopplung heißt das: Sie sollte modular, nachrüstbar und mit realistischen Mindestmengen gedacht werden – nicht als feste, über Jahrzehnte unveränderliche Kenngröße.
Wärmenetze sind auf verlässliche Quellen angewiesen. Ist es aus Ihrer Sicht ratsam, eine Art Ausfallversicherung für die Abwärme aus Rechenzentren mitzuplanen oder sich auf das garantierbare Minimum zu beschränken?
Terrahe:
Aus planerischer Sicht würde ich nicht von einer klassischen Ausfallversicherung sprechen, sondern von einem robusten Versorgungskonzept. Ein Wärmenetz darf nicht auf der Annahme beruhen, dass ein Rechenzentrum über Jahrzehnte hinweg jederzeit dieselbe Abwärmemenge mit demselben Temperaturniveau bereitstellt. Dafür ändern sich IT-Technologien, Auslastungen, Kühlkonzepte und Geschäftsmodelle zu schnell.
Sinnvoll ist deshalb, mit garantierbaren Mindestmengen zu arbeiten und darüber hinausgehende Potenziale als Zusatznutzen zu behandeln. Für die Versorgungssicherheit braucht es Redundanzen, Spitzenlast- und Ersatzsysteme sowie eine modulare Infrastruktur, die auf veränderte Wärmemengen reagieren kann. Je stärker ein Quartier oder Wärmenetz auf Rechenzentrumsabwärme setzt, desto wichtiger werden klare technische Grenzwerte, vertragliche Regelungen und Verantwortlichkeiten für den Fall, dass die erwartete Wärmeleistung nicht eintritt.
Ganz konkret gefragt: Welche Konsequenzen hat es für die Bewohnerinnen und Bewohner von FRANKY, wenn sich die Abwärmelieferung der Telehouse reduziert oder erhöht? Ist das durch einen Hardwarewechsel, eine andere Systemauslastung oder neue Infrastrukturen denkbar?
Nicolai:
Für die Bewohnerinnen und Bewohner darf sich daraus im Alltag zunächst einmal keine Unsicherheit ergeben. Ein Wohnquartier braucht eine verlässliche Wärmeversorgung – unabhängig davon, ob sich im Rechenzentrum Hardwaregenerationen ändern, Lastprofile verschieben oder neue Kühltechnologien eingeführt werden. Deshalb darf die Abwärme aus meiner Sicht nicht als alleinige, ungesicherte Quelle geplant werden, sondern muss in ein Gesamtsystem mit entsprechender Absicherung eingebettet sein.
Dass sich die verfügbare Abwärme verändert, ist technisch durchaus denkbar. Ein Hardware-Wechsel kann die Leistungsaufnahme verschieben, eine andere Kundenauslastung verändert das Lastprofil, und neue Kühlkonzepte können das Temperaturniveau beeinflussen. Für FRANKY bedeutet das: Entscheidend ist die Systemplanung auf Seiten des Wärmenetzes und die klare Definition dessen, was Telehouse verlässlich bereitstellen kann. Die Bewohnerinnen und Bewohner sollten nicht das technische Risiko einzelner IT-Generationen tragen.
Lässt sich Abwärme als Wärmequelle absichern?
Herr Terrahe, wird Abwärme aus Rechenzentren bis 2045 so verlässlich sein wie andere etablierte Wärmequellen, oder bleibt sie ein Sonderfall, der besondere Absicherungsmaßnahmen verlangt?
Terrahe:
Aus meiner Sicht wird Abwärme aus Rechenzentren über einen sehr langen Zeitraum nicht in gleicher Weise verlässlich sein wie etablierte Wärmequellen.
Selbst wenn man nur einen Teil der heutigen Abwärmemenge – beispielsweise 30 Prozent – als gesichert ansetzt, bleibt die langfristige Verfügbarkeit mit erheblichen Unsicherheiten verbunden.
Der wesentliche Grund liegt in der kontinuierlichen Weiterentwicklung der IT-Technologien. Server, Prozessoren, GPUs und künftige Chipgenerationen werden sich weiter verändern und damit auch die Rahmenbedingungen für die entstehende und nutzbare Abwärme.
Wenn sich beispielsweise photonische Chips oder andere besonders energieeffiziente Technologien in größerem Umfang durchsetzen, kann für die gleiche Rechenleistung deutlich weniger elektrische Energie erforderlich sein. Entsprechend würde auch weniger Abwärme entstehen.
Hinzu kommen technologische Sprünge wie Quantencomputing oder neue Kühl- und Systemarchitekturen, deren Wärmeprofil sich deutlich von heutigen Rechenzentren unterscheiden kann. Es ist daher gut vorstellbar, dass heutige Rechenzentren in einigen Jahrzehnten entweder grundlegend umgebaut oder durch neue Infrastrukturen abgelöst werden.
Ein Rechenzentrum allein deshalb weiterzubetreiben, weil es als Wärmelieferant eingeplant wurde, wäre aus meiner Sicht nicht sinnvoll, wenn es technisch oder wirtschaftlich ineffizient geworden ist. Das würde der eigentlichen Effizienzlogik widersprechen. Deshalb sollte Abwärme aus Rechenzentren für 2045 nicht als dauerhaft garantierte Basisquelle behandelt werden, sondern als wertvolle, aber besonders abzusichernde Wärmequelle mit klar definierten Mindestmengen und geeigneten Redundanzen.
Herr Nicolai, wie schätzen Sie das ein: Wer trägt eigentlich das Risiko, wenn sich die für die Abwärmenutzung relevanten Eigenschaften eines Rechenzentrums verändern?
Nicolai:
Das Risiko darf aus meiner Sicht nicht unausgesprochen irgendwo im System liegen. Es muss zwischen Rechenzentrumsbetreiber, Wärmenetzbetreiber, Kommune und gegebenenfalls regulatorischem Rahmen klar verteilt werden. Als Rechenzentrumsbetreiber können wir verantwortungsvoll planen, technische Schnittstellen bereitstellen und Mindestparameter transparent machen. Wir können aber nicht garantieren, dass IT-Technologie, Kundenbedarf und Leistungsdichten über 30 oder 50 Jahre unverändert bleiben.
Deshalb braucht es eine risikogerechte Architektur: vertraglich, technisch und wirtschaftlich. Wer Wärme aus Rechenzentren nutzen möchte, sollte sie als wertvollen Beitrag betrachten, aber nicht als naturgesetzlich konstante Größe. Gute Planung bedeutet, die physikalischen Zusammenhänge zu verstehen und die wirtschaftlichen Realitäten des digitalen Infrastrukturmarktes mitzudenken.
Und wenn die zugrunde gelegten Prognosen nicht eintreffen: Wer sollte die Konsequenzen tragen – der Rechenzentrumsbetreiber, der Wärmenetzbetreiber, sollte das regulatorisch abgefedert werden oder landen die Kosten am Ende, wie so oft, „überraschend“ bei den Bewohner*innen beziehungsweise der Gesellschaft?
Nicolai:
Am sinnvollsten ist es, diese Frage vorab zu beantworten – nicht erst dann, wenn ein Problem auftritt. Wenn Prognosen nicht eintreffen, sollte nicht automatisch der schwächste Punkt der Kette zahlen, also am Ende die Bewohnerinnen und Bewohner oder die Allgemeinheit. Dafür sind die technischen und wirtschaftlichen Zusammenhänge zu komplex.
Aus meiner Sicht braucht es transparente Mindestzusagen, realistische Szenarien, Reservekonzepte und einen regulatorischen Rahmen, der Innovation ermöglicht, aber keine Scheinsicherheit erzeugt. Der Rechenzentrumsbetreiber sollte für das einstehen, was er technisch und betrieblich zusagen kann. Der Wärmenetzbetreiber muss daraus ein versorgungssicheres Gesamtsystem entwickeln. Und die Politik sollte Rahmenbedingungen schaffen, die solche Kopplungen fördern, ohne langfristige Risiken einseitig auf Verbraucherinnen und Verbraucher abzuwälzen.
Wenn Sie einen Wunsch an Politik und die beteiligten Branchen frei hätten: Welches Zielbild für die nächsten zwanzig Jahre halten Sie für wahrscheinlicher – das Rechenzentrum als selbstverständlichen Wärmelieferanten oder ein Rechenzentrum, das so effizient arbeitet, dass möglichst wenig nutzbare Abwärme überhaupt entsteht? Und was müsste heute passieren, um dieses Zielbild zu erreichen?
Terrahe:
Mein Zielbild wäre kein Entweder-oder. Ein Rechenzentrum sollte so effizient wie möglich arbeiten – und die dennoch entstehende Abwärme sollte sinnvoll genutzt werden. Aus physikalischer Sicht wird es bei elektrischer Leistungsaufnahme immer Wärme geben. Aus unternehmerischer und gesellschaftlicher Sicht wäre es aber falsch, Ineffizienz zu konservieren, nur weil sie Wärme liefert.
Für die nächsten zwanzig Jahre halte ich daher ein hybrides Bild für wahrscheinlich: Rechenzentren werden selbstverständlicher Teil lokaler Energie- und Quartiersplanung, gleichzeitig werden sie technologisch effizienter, dynamischer und stärker spezialisiert. Damit das funktioniert, müssen Politik, Kommunen, Energieversorger und Betreiber früher gemeinsam planen: geeignete Standorte, passende Wärmesenken, technische Schnittstellen, faire Risikoverteilung und wirtschaftliche Anreize. Dann kann Abwärme ein relevanter Baustein der Wärmewende sein – nicht als alleinige Lösung, sondern als intelligenter Teil eines resilienten Gesamtsystems.
Nicolai:
Aus meiner Sicht müssen wir die Rolle von Rechenzentren deutlich grundsätzlicher neu denken. Sie sollten künftig nicht mehr nur als isolierte technische Infrastrukturen betrachtet werden, die Strom verbrauchen und Wärme abführen, sondern als integraler Bestandteil einer übergeordneten Campus- und Quartiersplanung.
Wenn Rechenzentren ohnehin zunehmend mit regenerativer Energie betrieben werden müssen, entsteht die Chance, sie energetisch anders in ihr Umfeld einzubinden. Die Abwärme wäre dann nicht nur ein Nebenprodukt, das man möglichst sinnvoll verwertet, sondern ein zusätzlicher Baustein in einem lokalen Energiesystem – etwa für Wärmeversorgung, Kühlung durch Absorptionskälte, Gebäudebetrieb oder angrenzende gewerbliche Nutzungen.
Das eigentliche Potenzial liegt deshalb in der Gesamtbetrachtung: Strombezug, IT-Betrieb, Abwärmenutzung, Kälteversorgung, CO2-Einsparung und weitere Standortnutzungen müssten gemeinsam geplant und wirtschaftlich bewertet werden. Aus einer solchen Kopplung kann ein neues Betriebs- und Standortmodell entstehen, das Rechenzentrumsbetrieb, Campusversorgung, Heizen und Kühlen, gegebenenfalls auch zusätzliche produktive Nutzungen sowie CO2-Bilanzierung intelligent miteinander verbindet.
Damit kann aus dem Rechenzentrum perspektivisch mehr werden als ein Energieverbraucher: Es kann zu einem aktiven Bestandteil einer resilienten, sektorgekoppelten und wirtschaftlich attraktiven Energieinfrastruktur werden. Voraussetzung ist allerdings, dass diese Zusammenhänge nicht nachträglich ergänzt, sondern bereits in der frühen Standort-, Quartiers- und Infrastrukturplanung konsequent mitgedacht werden. Hier ist die Politik auf kommunaler, Landes- und Bundesebene gefordert, diesen Ansatz mitzugestalten und voranzutreiben. Bei Leistungsaufnahmen von 100 MW und mehr ist das aus meiner Sicht ein realistischer Ansatz.
Danke.
Das Interview führte Jana Marie Petrikat. Sie ist wissenschaftliche Mitarbeiterin im Bereich Wissenschaftskommunikation an der Universität Paderborn.