Falls die USA Rechenzentren bauen müssen, sollten sie diese hier ansteuern.

Technologieunternehmen haben in den letzten Monaten so viel Geld in den Bau von Rechenzentren investiert, dass dies die US-Wirtschaft aktiv ankurbelt – und der Wettlauf um die beste KI-Lösung geht ungebremst weiter. Meta-Chef Mark Zuckerberg erklärte Präsident Donald Trump letzte Woche, dass das Unternehmen bis 2028 600 Milliarden Dollar in die US-Infrastruktur – darunter auch Rechenzentren – investieren werde, während OpenAI bereits 1,4 Billionen Dollar zugesagt hat.

Eine umfassende neue Analyse untersucht den ökologischen Fußabdruck von Rechenzentren in den USA, um ein Gespür dafür zu bekommen, womit genau das Land im Zuge des weiteren Ausbaus in den nächsten Jahren konfrontiert sein könnte – und wo die USA Rechenzentren bauen sollten, um die schädlichsten Umweltauswirkungen zu vermeiden.

Die am Montag in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlichte Studie nutzt verschiedene Daten, darunter die Nachfrage nach KI-Chips und Informationen zur Strom- und Wasserknappheit in den einzelnen Bundesstaaten, um die potenziellen Umweltauswirkungen zukünftiger Rechenzentren bis zum Ende des Jahrzehnts zu prognostizieren. Die Studie modelliert verschiedene Szenarien, wie sich Rechenzentren auf die USA und den Planeten auswirken könnten, und warnt davor, dass die Klimaneutralitätsversprechen der Technologieunternehmen angesichts des Energie- und Wasserbedarfs der geplanten Großanlagen wahrscheinlich nicht eingehalten werden können.

Fengqi You, Professor für Energiesystemtechnik an der Cornell University und einer der Autoren der Analyse, sagt, dass die vor drei Jahren begonnene Studie „zum perfekten Zeitpunkt kommt, um zu verstehen, wie sich KI auf Klimasysteme sowie Wassernutzung und -verbrauch auswirkt“.

Die KI-Branche „wächst viel schneller als erwartet“, fügt er hinzu – insbesondere durch den starken Fokus der Trump-Regierung auf diesen Bereich. „Das Ganze gewinnt gerade enorm an Dynamik.“

Nicht alle Rechenzentren sind gleich umweltfreundlich: Ihr Wasser- und CO₂-Fußabdruck hängt maßgeblich von ihrem Standort ab. Einige US-Bundesstaaten verfügen über Stromnetze, die verstärkt mit erneuerbaren Energien betrieben werden, oder machen große Fortschritte beim Ausbau sauberer Energien. Dies reduziert die CO₂-Emissionen von Rechenzentren, die Strom aus diesen Netzen beziehen, erheblich. Ebenso können Bundesstaaten mit weniger Wasserknappheit die großen Wassermengen, die für die Kühlung von Rechenzentren benötigt werden, besser bereitstellen. (Die Kühlung macht zudem einen großen Teil des Energieverbrauchs von Rechenzentren aus.) Die besten Standorte für Rechenzentren in den USA in den nächsten Jahren sind Bundesstaaten, die ein ausgewogenes Verhältnis zwischen diesen beiden Faktoren aufweisen: Texas, Montana, Nebraska und South Dakota sind laut der Analyse „optimale Kandidaten für die Installation von KI-Servern“.

Der Ausbau von Rechenzentren in den USA konzentrierte sich in der Vergangenheit vor allem auf Regionen wie Virginia, das Rechenzentrumszentrum der USA, und Nordkalifornien. Die Nähe zu Washington, D.C., und dem Silicon Valley war für Rechenzentrumsbetreiber ebenso wichtig wie die dichte Glasfaseranbindung und die qualifizierten Arbeitskräfte in diesen Regionen. Virginia bietet Rechenzentren zudem seit Jahren erhebliche Steuervergünstigungen – eine Strategie, die auch andere Bundesstaaten nutzen, um Investitionen anzulocken. Laut Data Center Map , einem Branchentool zur Verfolgung der Rechenzentrumsentwicklung, befinden sich von den über 4.000 Rechenzentren in den USA mehr als 650 in Virginia – die meisten im ganzen Land – und Kalifornien mit über 320 an dritter Stelle.

Virginia leidet zwar nicht unter Wasserknappheit, doch Kritiker befürchten, dass der enorme Energiebedarf von Rechenzentren die Ziele des Bundesstaates, bis 2045 vollständig auf saubere Energie umzusteigen, gefährden könnte. Umgekehrt könnten Kaliforniens seit Langem bestehende Wasserprobleme zu Schwierigkeiten führen, wenn die Rechenzentren dort weiter expandieren. (Im Oktober legte Gouverneur Gavin Newsom sein Veto gegen ein Gesetz ein, das Rechenzentrumsbetreiber zur Offenlegung ihres Wasserverbrauchs verpflichtet hätte, und argumentierte, der Staat sei „gut aufgestellt, um die Entwicklung“ von Rechenzentren zu unterstützen.)

Rechenzentrumsbetreiber wählen ihre Standorte anhand verschiedener Faktoren, darunter Energie- und Wasserbedarf. Dies sind jedoch nicht die einzigen Einflussfaktoren: Arizona, wo sich mehr als 160 Rechenzentren befinden, wird in der Analyse als einer der Bundesstaaten genannt, die mit „gravierenden Wasserknappheitsproblemen“ zu kämpfen haben.

Die Branche plant nicht, ihre bevorzugten Standorte zu verlassen: In Virginia sind weiterhin Großprojekte geplant , darunter eine im August angekündigte Investition von Google in Höhe von 9 Milliarden US-Dollar. Doch wer weiterhin in bereits stark beanspruchten Gebieten baut, „wird die Kapazität der natürlichen Ressourcen übersteigen“, so You. Er vergleicht die Ansiedlung von Rechenzentrumsbetreibern in beliebten Gebieten mit Menschen aus derselben Gegend, die gleichzeitig denselben Supermarkt besuchen. „Das Einkaufserlebnis wird nicht angenehm sein, selbst wenn es der beste Laden der Stadt ist.“

Texas, einer der im Bericht genannten Bundesstaaten mit dem größten Entwicklungspotenzial, hat eine leistungsstarke Rechenzentrumsbranche aufgebaut und ist laut Data Center Map mittlerweile der zweitbeliebteste Bundesstaat für Rechenzentren in den USA. (Dieser Boom hat sich vor Kurzem stark entwickelt: Der Bau von Rechenzentren in Texas hat sich zwischen 2023 und 2024 vervierfacht .) Andere im Bericht genannte Bundesstaaten – Montana, Nebraska und South Dakota – weisen hingegen noch relativ wenige Rechenzentren auf. Laut You steigt ihre Zahl jedoch, da die Rechenzentrumsbranche landesweit stark expandiert. Ein Unternehmen aus Los Angeles plant den Bau des ersten Hyperscale-Rechenzentrums in South Dakota, während Nebraskas 39 Rechenzentren auch kürzlich eröffnete Einrichtungen von Meta und Google umfassen. Dennoch haben diese Bundesstaaten noch einen langen Weg vor sich, um mit Regionen wie Virginia gleichzuziehen. (South Dakota verfügt laut Data Center Map über lediglich fünf Rechenzentren – die zweitniedrigste Anzahl im ganzen Land.)

Wie bei allen KI-Studien sind Zukunftsprognosen schwierig, unabhängig vom Standort der Rechenzentren. Die Studie räumt ein, dass zahlreiche Faktoren – von Effizienzsteigerungen der Modelle über Fortschritte in der Kühltechnologie bis hin zu Veränderungen der ins Netz eingespeisten Energiearten – den Energie- und Wasserverbrauch der nächsten Jahre drastisch verändern könnten. Es besteht auch die Möglichkeit, dass die KI-Blase platzt und im ganzen Land eine Vielzahl halbfertiger Projekte und Verträge zurückbleibt. (Stromprobleme führen bereits jetzt dazu, dass einige Rechenzentren jahrelang stillstehen .)

Ein Teil dessen, was geschehen könnte, hängt vom politischen Willen ab, von fossilen Brennstoffen wegzukommen. Nebraska beispielsweise verfügt über ein enormes Potenzial für Windenergie – einer der Gründe, warum der Bundesstaat in der Analyse als guter Standort für Rechenzentren genannt wird –, hat dieses Potenzial aber bisher nicht ausgeschöpft; stattdessen haben die Energieversorger Nebraskas in diesem Jahr massiv in Erdgas investiert . Die Trump-Regierung hingegen hat monatelang versucht, die Energiewende hin zu fossilen Brennstoffen zu fördern, um den KI-Boom anzukurbeln.

Ein Stromnetz, das nicht auf erneuerbare Energien umgestellt wird, könnte angesichts des rasanten Ausbaus von Rechenzentren im ganzen Land ernsthafte Klimaprobleme verursachen. Laut der Analyse könnten im Extremfall durch den Ausbau der Rechenzentren in den USA jährlich bis zu 44 Millionen Tonnen zusätzliches Kohlendioxidäquivalent entstehen – mehr als ganze Länder wie Ungarn, Portugal und Neuseeland im Jahr 2022 jeweils produziert haben.

Das schlimmste Szenario für die Umwelt, so You, wäre, wenn die Nachfrage nach KI in den kommenden Jahren die Effizienzgewinne im Rechensektor übersteigt, während sich der Übergang zu erneuerbaren Energien verlangsamt. „Wir wissen, dass die Nachfrage rasant ansteigt, aber mit all den neuen Anwendungen, mehr Geräten, handlungsfähiger KI und all dem könnte sie noch schneller steigen“, sagt You. „Das wird ein Problem werden.“

Die Studie behauptet jedoch auch, dass technologische Entwicklungen, etwa bei der Kühlung und Stromversorgung von Rechenzentren, sowie die optimale Standortwahl von Rechenzentren die Emissionen und den Wasserverbrauch drastisch reduzieren könnten. Externe Experten warnen hingegen davor, Emissionen in dieser sich noch immer rasant entwickelnden Branche mit ihren vielen Einflussfaktoren vorhersagen zu wollen.

„Ich versuche, einzelnen Zahlen nicht zu viel Bedeutung beizumessen“, sagt Noman Bashir, Experte für Computing und Klimafolgen am Climate and Sustainability Consortium des MIT, der nicht an der Studie beteiligt war. Bashir weist darauf hin, dass Rechenzentren, die ihre Energieversorgung vor Ort selbst sicherstellen – beispielsweise durch den Bau eigener Gaskraftwerke oder die Installation von Solaranlagen und Batteriespeichern unabhängig vom Stromnetz – sowie Fortschritte bei wichtigen neuen Technologien wie der Kernenergie einen deutlich größeren Einfluss auf die Gesamtemissionen haben könnten, als die Studie berechnet.

Bashir lobt jedoch eine zentrale Schlussfolgerung der Studie: dass Technologieunternehmen, die sich zu Klimaneutralität verpflichtet haben, diese Verpflichtungen angesichts des rasanten Ausbaus von Rechenzentren wahrscheinlich nicht einhalten werden. Große Technologiekonzerne wie Google und Microsoft haben in ihren jüngsten Nachhaltigkeitsberichten stillschweigend eingeräumt, dass ihre Fokussierung auf KI die Umsetzung ihrer Versprechen zur Emissionsreduzierung deutlich erschwert.

You hofft, dass seine Arbeit dazu beiträgt, mehr Transparenz hinsichtlich der Emissionen der Unternehmen zu schaffen, die den Ausbau vorantreiben – etwas, das seiner Meinung nach vergleichbar wäre mit den Nährwertkennzeichnungen auf Lebensmitteln.

„Die Zukunft wird viel schneller und viel größer sein“, sagt er. „Nachhaltigkeit von Anfang an zu berücksichtigen, ist viel besser als später, wenn es um die Entwicklung und das Wachstum der KI-Computing-Infrastruktur in unserem Land geht.“