Rechenzentren: Alles, was du wissen musst

Sie sind gross, hässlich und ressourcenhungrig: Rechenzentren erhitzen die Gemüter im Ausland und in der Schweiz. Als Symbol für den Vormarsch von künstlicher Intelligenz (KI) lösen sie bei vielen Unbehagen aus. Andere sehen in ihnen den Schlüssel für Wirtschaftswachstum und Wohlstand. Eines steht fest: Die Zahl der Rechenzentren dürfte auch hierzulande weiter zunehmen. Rund 120 gibt es in der Schweiz, etwa 20 befinden sich derzeit im Bau. Doch was passiert eigentlich in den Industriehallen, in denen die Server untergebracht sind? Wieso haben wir sie nötig? Und was hat die Schweiz als Rechenzentrumstandort zu bieten?

Was auf Smartphones, PCs und im Internet passiert, wirkt oft losgelöst von der materiellen Realität, in der wir uns befinden. Doch jede Nachricht, die wir senden, jedes Video, das wir schauen, ist an physische Prozesse gebunden: Elektrische Spannungen, magnetische Zustände und Funkwellen machen die digitale Welt möglich. Diese physischen Prozesse müssen irgendwo stattfinden. Wenn Handy und Laptop zu wenig Platz, Akku oder Rechenleistung dafür haben, muss man an einen anderen Ort ausweichen. Das Rechenzentrum Wankdorf der Swisscom in Bern ermöglicht beispielsweise die Sieben-Tage-Replay-Funktion von Swisscom TV und betreibt das E-Banking Dutzender Banken. Kunden möchten jederzeit übers Internet auf diese Dienste zugreifen können. Ohne Rechenzentren müsste man, um die gewünschten Funktionen des eigenen Smartphones und dessen Apps zu ermöglichen, permanent einen Leiterwagen voller Computer hinter sich herziehen.

Mit über 13 Stück pro Million Einwohner ist die Schweiz eines der Länder mit der höchsten Dichte an Rechenzentren. Warum ist sie ein attraktiver Standort? Das Betriebskonzept des Technologiezentrums Laufenburg, welches das erste KI-Rechenzentrum der Schweiz beinhalten wird, gibt Aufschluss: Es nennt die Faktoren Neutralität, politische Stabilität sowie das Datenschutzgesetz. Hinzu kommt für viele Anbieter die Verfügbarkeit grüner Energie. Nicht verwunderlich also, dass derzeit zahlreiche Projekte im Gang sind. Zwei weitere Beispiele: Microsoft kündigte 2025 eine Investition von 400 Millionen Dollar an, um seine Kapazität in Zürich und Genf auszubauen. Anfang 2028 nimmt die Firma Stack Infrastructure ein Rechenzentrum in Beringen SH in Betrieb. Doch nicht alles spricht für die Schweiz: Laut Bundesamt für Energie ist sie nicht besonders geeignet für das Training von KI-Modellen, da dieser Prozess sehr viel Strom braucht. Da werden das Kostenniveau der Schweiz und hohe Stromnetzentgelte zum Problem.

Die KI-Revolution ist zurzeit die treibende Kraft hinter dem weltweiten Ausbau der Rechenkapazität. Ein Rechenzentrum, das sich auf KI spezialisiert, ähnelt seinem traditionellen Pendant. In beiden säumen Server, die rund um die Uhr laufen, die Gänge. Unterschiede gibt es vor allem bei der Leistung von KI-Rechenzentren. Betrieb und Training von KI funktionieren nach statistischen Modellen. Um eine Antwort zu generieren, führen Chat GPT, Claude und Co. eine riesige Anzahl Rechnungen durch. Aus diesem Grund verwenden KI-Rechenzentren statt herkömmlicher Prozessoren oft Grafikkarten, die von Firmen wie Nvidia ursprünglich für Videospiele entwickelt wurden. Grafikkarten können sehr viele, sehr ähnliche Rechnungen parallel ausführen. Das ist effizient und ermöglicht die schnellen Antworten heutiger Chatbots. Daneben muss auch die Speicherkapazität den enormen Anforderungen des KI-Betriebs standhalten. Mittlerweile verbauen Betreiber vermehrt speziell für KI entwickelte Komponenten – zum Beispiel Neural Processing Units, welche die Funktionsweise menschlicher Neuronen nachahmen.

Da Rechenleistung aufgrund elektrischer Spannung funktioniert, benötigt sie Strom. Im Jahr 2024 flossen 2,1 TWh in Schweizer Rechenzentren, was 3,6 Prozent des gesamten Stromverbrauchs hierzulande entspricht. Als Vergleich: Die Stadt Zürich hat im selben Jahr 2,7 TWh – also knapp 30 Prozent mehr – konsumiert. Wie effizient ein Rechenzentrum Energie verwertet, kann man mit der PUE-Kennzahl beschreiben. Um die «Power Usage Effectiveness» zu ermitteln, dividiert man den gesamten Energieverbrauch eines Rechenzentrums durch den Strom, der in seine IT-Geräte fliesst. Je näher die Kennzahl bei 1 liegt, desto effizienter ist die Anlage. Bei kommerziellen Zentren in der Schweiz liegt der Wert meistens unter 1,4. Als Beispiel: Ein Wert von 1,2 bedeutet, dass für jede Kilowattstunde, die man für reine Rechenleistung verwendet, zusätzliche 0,2 Kilowattstunden für die Infrastruktur anfallen. Im Vergleich zum Jahr 2019 hat sich die Effizienz von Schweizer Rechenzentren deutlich verbessert.

Stromverbrauch erzeugt immer auch Abwärme. Einen Teil davon können Haushalte und Unternehmen nutzen, um zu heizen. Trotzdem müssen Betreiber Rechenzentren aufwendig kühlen. Insbesondere die leistungsfähigen Grafikkarten für KI erhitzen sich so stark, dass Luftkühlung nicht mehr reicht, und so pumpen die Betreiber Wasser durch ihre Anlagen. Der Wasserverbrauch trägt neben den grossen Mengen an notwendiger Energie zum schlechten Ruf von Rechenzentren bei. Dies treibt manche Unternehmen zu kreativen Vorhaben: 2018 warf Microsoft eine Kapsel voller Server an der schottischen Küste ins Meer. Die Idee: Unter Wasser lassen sich die Computer günstiger kühlen. Microsoft verfolgte das Vorhaben nicht weiter, doch kürzlich eröffnete eine chinesische Firma eine Anlage auf dem Meeresboden. Elon Musk will mit seiner Raumfahrtfirma Space X Rechenzentren im Weltraum betreiben. Im Orbit hat man Probleme wie Wetter, Nacht und Verluste durch die Atmosphäre beim Nutzen von Solarenergie nicht. Auch die Kühlung soll im All einfacher sein.

Rechenzentren bleiben gefrässig. Das Bundesamt für Energie prognostiziert einen Anstieg ihres jährlichen Stromverbrauchs zwischen 0,4 und 1,4 TWh bis 2030. Das wären dann insgesamt 4,3 Prozent respektive 6 Prozent des Schweizer Gesamtkonsums im Jahr 2024. Weltweit stellt sich die Frage, ob die Stromproduktion mit dem Ausbau an Rechenkapazität mithalten kann und ob diese Rechenkapazität reicht, um die Nachfrage nach KI zu befriedigen. Falls nicht, müssen Unternehmen und Konsumenten bald höhere Preise für Datenverarbeitung und KI zahlen. Den Betreibern von Rechenzentren stehen möglicherweise hohe Gewinne in Aussicht, doch die Branche wird bereits jetzt zum politischen Schlachtfeld: In den USA formiert sich massiver Widerstand gegen Rechenzentren. Ausnahmsweise sind sich republikanische und demokratische Wähler bei diesem Thema gar einig. Wenn die Schweiz dem Beispiel der USA folgt, ist die Nein-zu-Rechenzentren-Initiative absehbar.