Rechenzentrum

Mit Rechenzentrum (kurz: RZ; oder aus dem Englischen entlehnt: [das] Datacenter (DC) – „Datenzentrum“) bezeichnet man sowohl das Gebäude als auch die Räumlichkeiten, in denen die zentrale Informationstechnik (IT) oder Informations- und Kommunikationstechnik (ITK) einer oder mehrerer Unternehmen bzw. Organisationen untergebracht ist. Rechenzentren oder Datenzentren sind technische Einrichtungen, in denen tausende Computer (Server) sowie die dafür nötigen Klima-, Kühl- und Stromversorgungssysteme untergebracht sind. Sie beziehen große Mengen elektrischer Energie aus dem öffentlichen Netz und verfügen häufig über zusätzliche Notstromaggregate und USV-Anlagen zur Sicherstellung des Betriebs. Wegen des hohen Energiebedarfs steht Energieeffizienz im Fokus. Dazu zählen die Power Usage Effectiveness (PUE)-Optimierung oder die Nutzung erneuerbarer Energien. Weitere zentrale Merkmale sind die Sicherheit der Anlagen, redundante Netz- und Versorgungsarchitekturen sowie kontinuierliches Monitoring, Telecontrol und Wartungsmaßnahmen. Die Sicherung der genutzten Daten und Dienste findet als Teil der Informationssicherheit statt. Den Anlagen kommt somit eine zentrale Bedeutung bei der Nutzung elektronischer Datenverarbeitung (EDV) in Unternehmen, Verwaltungen und anderen Institutionen sowie bei den Benutzern der zahlreichen Onlinedienste zu. Stand 2025 gibt es mehr als 10.000 Rechenzentren weltweit. Von den mehr als 1000 der sehr großen Rechenzentren gehören mehr als die Hälfte den Big-Tech-Unternehmen Alphabet, Amazon und Microsoft. Rund 50 % der Kapazitäten befinden sich in Nordamerika bzw. den USA. Als Größeneinheit wird hier häufig das Gigawatt (GW) verwendet. Man schätzt, dass weltweit rund 100 GW Kapazitäten in Betrieb sind und etwa weitere 100 GW bis Ende 2030 dazu kommen könnten. Es gibt jedoch keine einheitliche Definition der Größe von Rechenzentren. Die Angabe der „Kapazität“ in MW bzw. GW ist unklar, da unklar ist, ob der Wert die Anschlussleistung, die Spitzenlast, den durchschnittlichen (jährlichen?) Bedarf oder eine andere Größe darstellt. In Deutschland werden laut dem Bundesministeriums für Digitales und Staatsmodernisierung (BMDS) Stand 2025 rund 2000 Anlagen mit einer IT-Anschlussleistung von 2700 MW betrieben. Davon befinden sich ein Großteil der Anlagen im Besitz von ausländischen Investoren und Eigentümern. Bezeichnungen und Definitionen Rechenzentren waren auch als Serverräume (SR) bekannt. Beide Begriffe werden heute aufgrund der individuellen Konfigurationen der Anlagen nicht mehr empfohlen. Ihre Definition orientiert sich stattdessen an der Bedeutung der IT-Struktur für die Aufgabenerfüllung, d. h. an technischen Funktionalitäten und Kapazitäten sowie der Netzwerktechnologie. Eine weitere Bezeichnung ist die organisationsabhängige zentrale Einrichtung Rechenanlagen (ZER). Einzelne Konfigurationen von Datenzentren werden als Warehouse-Scale Computers (WSCs) bezeichnet, da diese Anlagen die physikalischen Dimensionen von Warenlagern erreicht haben bzw. ausnutzen. Eine jüngere Bezeichnung (etwa seit den 2010er Jahren) für manche Konfigurationen bzw. Dienstleistungen der Anlagen sind die sogenannten „Hyperscale-Rechenzentrum“ (englisch Hyperscale Data Center (HDC)). Der Name rührt von den als „hyperscaler“ bekannt gewordenen Cloud-Anbietern und Dienstleistern wie Amazon AWS. In Bezug auf Datenzentren bedeutet „hyperscale“ einen Architekturansatz, der extreme Skalierbarkeit und hohe Leistungsfähigkeit ermöglicht. Hier spielen Technologien wie die Virtualisierung eine wichtige Rolle. Laut Cisco umfasst ein HDC typischerweise mindestens 5.000 Server, eine Fläche von mehr als 930 Quadratmeter und nutzt eine horizontal skalierbare, softwaredefinierte Architektur. Ein genauer Schwellenwert zur fixen Definition existiert nicht. Im Jahr 2019 schätzte man, dass weltweit 504 HDC in Betrieb waren, davon befanden sich 150 in der Konstruktionsphase. Bezeichnungen in der DDR In den Betrieben und staatlichen Einrichtungen der DDR waren entsprechende Einrichtungen häufig mit Organisationsabteilungen verbunden und wurden als Organisations- und Rechenzentrum (ORZ), bezeichnet. Es gab außerdem sogenannte Datenverarbeitungszentren, welche heutzutage etwa den kommunalen Gebietsrechenzentren entsprechen. Geschichte 20. Jahrhundert Noch bevor es PCs und Rechenzentren gab, wurden vom Staat sogenannte Gebietsrechenstellen geschaffen, die die Aufgabe hatten, Rechenkapazität für staatliche Einrichtungen zur Verfügung zu stellen. Meist unterstanden diese Gebietsrechenstellen den Landesämtern für Statistik und Datenverarbeitung, gelegentlich waren sie auch Hochschulen zugeordnet. Rechenzentren waren in der Vergangenheit und sind teilweise auch heute noch einer administrativen Stelle zugeordnet, zum Beispiel einer Finanzverwaltung, einer Forschungseinrichtung, einer Hochschule oder einem kommerziellen Betrieb wie einer Bank oder einer Versicherung. Diese Organisationen hatten als erste die Anforderung, große Datenmengen zu verarbeiten, etwa die Steuererklärungen aller Bürger eines Bundeslandes. Deshalb war auch eine umfangreiche Rechnerausstattung (d. h. Computertechnik seit den 1970er Jahren, siehe auch die Entwicklung der Rechnertechnik) notwendig, die nur konzentriert in einem Rechenzentrum gepflegt werden konnte. Hier spielten die ersten Großrechner (auch: Rechenautomaten) eine überragende Rolle sowie Workstations in den Büros mit Schnittstellen zu den Mainframes. Der Übergang von der Lochkartentechnik zur elektronischen Datenverarbeitung erfolgte bei der Deutschen Post ab 1961 durch Verwendung von IBM 1401, Siemens 2002, Telefunken TR 4 und Zuse-23-Maschinen. Des Weiteren wurde noch vor dem Internet eine Datenfernübertragung aufgebaut. Ab den 1990er Jahren bis zum Ende des Jahrhunderts kam es zu einem weltweiten Netzwerk- und Internetaufbau entlang Client-Server-Architekturen. 21. Jahrhundert Im Zuge der Entwicklung des schnellen Internets (vgl. Glasfasernetz) und des Mobilfunks sind Rechenzentren zu zentralen Einheiten der Informationsinfrastruktur geworden. Das massenhafte Verfügbarwerden von netzwerkfähiger Computertechnologie und Unterhaltungselektronik sowie die damit verbundenen Nutzer führten zum Ausbau der Anlagen. Seit den 2010er Jahren hat das Cloud Computing, die Virtualisierung von Hardware (Server) und softwareseitige Konfiguration die IT-Infrastruktur und auch Rechenzentren verändert. Mit den Entwicklungen gehen neue Technologien wie die Serviceorientierte Architektur oder Software-as-a-Service (SaaS) einher. Netzwerktechnologien wie InfiniBand u. a. kommen bei modernen Datenzentren zum Einsatz. Innerhalb der Anlagen werden die Server auch zu einem Rechnerverbund verschalten. Die Anlagen sind eng mit Big Data, Data Mining und anderen Bereichen verbunden, speziell aber der Digitalwirtschaft. Man sprach damals von den Mega Data Centers (MDC). Seit den 2020er Jahren werden Rechenzentren mit KI-Servern geplant, gebaut und in Betrieb genommen. Entlang dieser jüngsten Entwicklungen spielen politische Initiativen wie das 500 Mrd. US-Dollar Stargate-Projekt oder Pax Silica eine Rolle. Die Bundesregierung Merz bzw. das Bundesministeriums für Digitales und Staatsmodernisierung (BMDS) unter Minister Karsten Wildberger veröffentlichte im März 2026 die sogenannte Nationale Rechenzentrumsstrategie, eine Wirtschafts- und Digitalisierungs-Policy. Supercomputer und „KI-Gigafabriken“ Supercomputer hingegen sind spezialisierte Anlagen für Hochgeschwindigkeits-Operationen aus dem Bereich Modellierung und Simulation, weniger dem Datentransfer zu/vom Internet. Dennoch unterliegen auch Supercomputer einer laufenden technischen Entwicklung und werden im Rahmen von Programmen wie dem Gemeinsames Unternehmen für europäisches Hochleistungsrechnen (EuroHPC) politisch gefördert. Neueste Supercomputer wie der Exascale-Computer „Jupiter“ am Forschungszentrum Jülich sind zwar mit Hochleistungs-Grafikprozessoren für KI-Anwendungen ausgerüstet, dienen aber primär wissenschaftlichen (zivilen) Zwecken und weniger als Datenzentren für private Unternehmen. Wirtschaftliche Bedeutung Internet-Rückgrat und Wirtschaftszweig Rechenzentren sind eine eigene Branche in der modernen IT-Wirtschaft bzw. Computerindustrie. Man unterscheidet hier in die Bereiche IT-Equipment und IT-Infrastrukturbetrieb als Teil der IKT-Branche mit den typischen IKT-Systemen wie Server-, Speicher- und Netzwerksystemen. Es existieren spezialisierte Hersteller für Produkte für Rechenzentren, sowohl für die Elektrik, Elektronik, als auch Computerhardware. Dazu kommen die Produkte der IT und der Halbleiterindustrie, wie spezialisierte Server-CPUs von Herstellern wie Intel oder AMD, oder GPUs für KI-Beschleuniger von Lieferanten wie Nvidia, und viele weitere Komponenten. Bekannte Hersteller oder Anbieter von Equipment für Rechenzentren sind z. B. Cisco (früher auch Sun), HP, Supermicro, Amazon Web Services (AWS), Fujitsu u. a. In diesem Umfeld gibt es viele Zulieferer und Erstausrüster (OEMs), sowie Dienstleister. An diesem Wirtschaftszweig sind auch weitere Industrien beteiligt, z. B. Corning als ein Zulieferer von Glasfasern. Ebenso kommt es zu M&A-Aktivitäten in dem Umfeld. Die Betreiber der Anlagen betreiben verschiedene Geschäftsmodelle. Zu den bekannten Unternehmen und Investoren gehören Equinix, NTT, Vantage DC, Maincubes, Flexential, TierPoint, Digital Realty, Data Center Group, OVH u. a. Zu den Ingenieurgesellschaften, die sich auf das Design von Rechenzentren spezialisiert haben, zählen beispielsweise nScale und Polarise aus Paderborn. Rechenzentren stellen eine Grundvoraussetzung für das Internet (World Wide Web) dar. Weiterhin sind sie für die Digitale Transformation entscheidend und haben großen Einfluss auf die wirtschaftliche Entwicklung einer Volkswirtschaft. Die Entwicklungen gehen einher mit der Internetökonomie, Digitalisierung, Industrie 4.0, Internetfernsehen uvm. Sie werden als unverzichtbar betrachtet, um den wachsenden Bedarf nach digitalen Anwendungen zu decken und sichern in Deutschland mehr als 200.000 Arbeitsplätze. Konkret gab es im Jahr 2017 in deutschen Rechenzentren 130.000 Vollbeschäftigte, weitere 85.000 Arbeitsplätze waren direkt von Rechenzentren abhängig. Die Entwicklung der Rechenzentren sowie ihre gemeinsame Nutzung erforderten neue Lösungen und Services. Seit etwa den 2000er Jahren werden daher Rechenzentren bzw. Dienstleistungen in Bezug auf die Anlagen ausgelagert. Das heißt, auf Datencenter spezialisierte Dienstleistungsunternehmen übernehmen einen Teil der Aufgaben oder bieten eigene Services an, z. B. Colocation. Einige dieser Unternehmen sind Subunternehmen von Konzernen, wie beispielsweise die AT&T Colocation Data Center and Services, Kyndryl, HCL, Wipro, Atos, oder andere IT-Dienstleister (vgl. auch Entwicklungsdienstleister). Zu den größten Colocation-Märkten in Europa zählen die Metropolen Frankfurt, London, Amsterdam, Paris und Dublin (manchmal als FLAPD oder FLAP-D abgekürzt). Investitionen ab 2020er Jahren Stand 2019 werden jährlich in Deutschland über 8 Mrd. Euro in den Bau, die Modernisierung und die IT von Rechenzentren investiert. Davon fließen knapp 7 Mrd. Euro in die IT-Hardware, und etwas über 1 Mrd. Euro in Neubau und Modernisierung von RZ-Gebäuden, Gebäudetechnik und -sicherheit. Schätzungen der HSBC Ende 2025 gingen davon aus, dass weltweit rund 2 Billionen US-Dollar Investitionen in KI-Rechenzentren geplant sind. Ein Jahr später schätzt Jones Lang LaSalle die Summe bereits auf 3 Billionen US-Dollar. Eine große Anzahl der geplanten Anlagen soll nicht im Silicon Valley, sondern in Texas errichtet werden. Investierende Unternehmen oder Projekte sind das Stargate-Projekt, OpenAI, Google bzw. Alphabet, Aker uvm. Die Anlagen sind teilweise riesig und werden umgangssprachlich auch als „KI-Fabriken“ (englisch AI Factory (AIF)) bezeichnet. Die Umsätze mit den Anlagen werden bis 2030 auf 948 Mrd. US-Dollar geschätzt. Auch in Deutschland wird in neue Anlagen investiert. Die Telekom hat im Jahr 2026 bei München ein KI-Rechenzentrum eröffnet. Weitere Entwicklungen Das Unternehmen Meta hat zudem die „Workforce Academy“ gegründet. Diese soll unqualifizierten Arbeitern die notwendigen Schulungen im Sinne einer Weiterbildung zum Bau von Datenzentren vermitteln. Zur gleichen Zeit kündigte die EU ihre Tech Sovereignty-Initiative an, ein Industriepolitik- und Wirtschaftspolitik-Programm zur Stärkung der digitalen Souveränität Europas. Darin enthalten sind der Chips Act 2.0 und der Cloud and AI Development Act. Organisationen German Datacenter Association (GDA) International Data Corporation (IDC) Moderne Rechenzentren Server- und Technikräume Rechenzentren werden von spezialisierten Unternehmen geplant, von Bauunternehmen errichtet und von IT-Unternehmen mit Geräten und ITK-Systemen ausgestattet. Ein Rechenzentrum auf dem Stand der Technik ist mit zwei Räumen ausgestattet, einem Sicherheitsraum für (1) die sog. Feintechnik (IT-Systeme) und einem Raum für (2) die sog. Grobtechnik (Klimatisierung, Energieversorgung, Löschmittel etc.). Ein Rechenzentrum kann mit einem geräumigen Doppelboden ausgestattet sein, durch den nicht nur die Verkabelung, sondern auch kühle Luft von der Klimaanlage zu den Geräten geführt wird. Netzwerkschränke stehen sich in geschlossenen Reihen mit ihren Vorderseiten oder Rückseiten gegenüber. Weil die Geräte Luft vorn ansaugen und hinten ausblasen, werden damit sogenannte kalte Gänge und heiße Gänge gebildet. Vor den Schränken wird kühle Luft aus dem Boden ausgeblasen und hinter den Schränken warme Luft an der Decke abgesaugt. Eine Maßnahme zur kostenmindernden Effizienzsteigerung der Kühlung im Rechenzentrum ist die Einhausung von Kaltgängen (auch Kaltgangeinhausung oder Cold Aisle Containment genannt), in die die kalte Luft aus dem Doppelboden einströmt. Server-Racks mit hohen Wärmeverlustleistungen (> 10 kW pro Rack) sind mit einer Kühlung über einen Druckdoppelboden nicht mehr ausreichend zu kühlen. Dafür gibt es spezielle Rackkühlungen mittels Wasser- oder Kältemittelkreislauf, die die Wärme direkt am Rack abführen. Die hohe Leistungsdichte und damit einhergehende Wärmeentwicklung erfordert nicht nur aufwendige Maßnahmen zur Kühlung, sondern bewirkt durch den Lärm der in den Geräten enthaltenen Ventilatoren auch, dass während des Aufenthalts im Feintechnikraum evtl. auch ein Gehörschutz erforderlich ist. Eine direkte Rackkühlung ist gegenüber einer indirekten Luftkühlung energieeffizienter und auch weniger laut. Die Anforderungen an die Verfügbarkeit von Rechenzentren sind hoch. Sie werden deshalb mit redundanten Klimaanlagen, unterbrechungsfreien Stromversorgungen, Brandmeldeanlagen und einer Löschanlage ausgestattet. Redundante Technik Moderne Rechenzentren stellen eine hochredundante Computer-Infrastruktur bereit, in der Server mit minimalen geplanten Ausfallzeiten arbeiten können. Die Anlagen sind in der Regel hochautomatisiert und laufen 24 Stunden, 7 Tage und 365 Tage mit hoher Verfügbarkeit bzw. geringen Ausfallraten. Sämtliche für den Betrieb benötigten Anlagen sind mehrfach vorhanden (Redundanz). Beispielsweise sorgen Klimageräte für die dringend benötigte Kühlung der Hochleistungsrechner, es werden allerdings mehr Geräte genutzt als für die im normalen Betrieb abgegebene Wärmemenge benötigt würden. Auf diese Weise können regelmäßig einzelne Aggregate gewartet werden, ohne dass es Auswirkungen auf den gesamten Betrieb hat. Die gleiche Anforderung für die Bereitstellung der Stromversorgung zu erfüllen, ist jedoch deutlich aufwändiger. Moderne hochwertige Server besitzen üblicherweise zwei Netzteile, die unabhängig voneinander den gesamten Server versorgen können. Diese Netzteile werden in einer Kreuzverkabelung mit unterschiedlichen Stromführungen verbunden. Auf diese Weise kann jeweils eine Seite der Stromversorgung gewartet werden, ohne die Server zu stören. Jede Stromversorgung umfasst eine eigene USV und eigene Netzersatzanlagen, deren Wartung somit ebenfalls keine Ausfallzeiten erzeugt. Geräte mit nur einem Netzteil würden dann einen Single Point of Failure darstellen, wenn sie nicht mittels eines automatischen Transferschalters mit der jeweils stromführenden Schiene verbunden werden. Abgeschlossen wird diese Installation mittels eines doppelten (redundanten) Anschlusses der Stromversorgung an unterschiedliche Transformatoren und getrennte Netzbereiche des lokalen Energieversorgungsunternehmens. Wartungen an dieser Infrastruktur sind, trotz der Eigenschaft, dass nun erst nach drei bis fünf aufeinander folgenden Fehlern eine Störung möglich wird, noch immer sorgfältig zu planende und abzustimmende kritische Eingriffe, da Fehlhandlungen der Infrastruktur-Administration hier noch nicht automatisiert abgefangen werden können. Normen und Standards Regeln und Vorgaben für technisch-organisatorische Maßnahmen, den Aufbau und Betrieb von Rechenzentren sind in der DIN EN 50600 beschrieben. Sicherheitsaspekte Bauliche Schutzmaßnahmen Durch Bauarbeiten, Wartungsarbeiten oder Reparaturarbeiten im Rechenzentrum kommt es zu Staubablagerungen. Baustaub hat durch die grobe Körnung sogar eine schleifende, abrasive Eigenschaft und kann zu Schäden an beweglichen Teilen, wie Lüfter und Backup-Komponenten führen. Staub behindert die nötige Wärmeabfuhr und kann Korrosion, Überhitzung und Ausfälle verursachen. Ruß durch Rauchentwicklungen z. B. nach einem Brandschaden kann die Wärmeabfuhr der RZ-Komponenten vermindern und ist wie Zink-Whisker elektrisch leitfähig. Dadurch erhöht sich das Risiko von Kurzschlüssen an Baugruppen und Elektronik der RZ-Komponenten. Bauarbeiten im Rechenzentrum können dermaßen Staub erzeugen, dass der Betrieb der IT-Systeme ernsthaft gefährdet ist und die IT-Sicherheit rapide sinkt. Als anerkannter Standard für die Sauberkeit von Rechenzentren gilt die ISO 14644-1 Klasse 8. Führende Hardware-Hersteller fordern für einen einwandfreien Betrieb ihrer Hardware die Einhaltung dieser Reinraumklasse. Die DIN EN ISO 14644 war ursprünglich für Reinräume und „kritische Umgebungen“ vorgesehen, hält aber zunehmend auch in Rechenzentren Einzug. Brandschutz Dem Brandschutz und der Vermeidung von Feuern wird ein besonderer Stellenwert eingeräumt. Neben Brandabschottungen sind es Löschanlagen, die Hardwareschäden minimieren können. Wasser, Löschschaum oder Pulverlöschsysteme können einem Großrechner mehr Schaden zufügen als ein verschmortes Kabel. Aus diesem Grund werden in modernen Rechenzentren vielfach Halone als Löschmittel vorgehalten. Im Gegensatz zu bisher verwendeten Löschgasen beruht deren Wirkung hauptsächlich auf Unterbrechung des Brandes auf chemischem Weg (ähnlich wie bei Pulver als radikalischer Inhibitor), während z. B. Stickstoff oder Argon die Flammen nur durch die Verdrängung des Sauerstoffs bei Flutung des Raumes ersticken. Die Gase sind elektrisch nicht leitfähig und Kurzschlüsse werden vermieden. Durch die Begrenzung der Gaskonzentration auf einen festgelegten Wert sind die Räume von gesunden Personen weiterhin begehbar. Andere Gase wie Kohlenstoffdioxid sind bei neu errichteten Rechenzentren wegen der toxischen Wirkung sogar verboten. Der Einsatz von Löschgasen bewirkt allerdings einen Überdruck, so dass der Einsatz von Druckentlastungsklappen erforderlich ist. Problematisch ist auch die rechtzeitige Früherkennung eines Brandes. Konventionelle punktförmige Brandmelder sind für den Einsatz in einem Rechenzentrum schlecht geeignet, weil durch den Einsatz von Kühlsystemen bis zu 1 m dicke Warmluftpolster unter der Decke entstehen können, so dass der Rauch nicht an den Melder gelangt. Darüber hinaus arbeiten moderne Server-Racks mit hohen Luftwechselraten, die den Rauch stark verdünnen. Der Branchenverband Bitkom empfiehlt daher den Einsatz hochsensibler Rauchansaugsysteme. Alternativ oder ergänzend zu einer Branderkennung und automatischen -löschung gibt es auch Sauerstoffverarmungssysteme, die den Anteil des Luftsauerstoffs so weit absenken (von 21 % auf 13,5 % bis 17 %) und durch inertes Gas austauschen (in der Regel Stickstoff), dass sich ein Feuer nur sehr schwer oder gar nicht mehr entzünden kann. Der verbleibende O2-Partialdruck bei z. B. 15 % entspricht dem in einer Höhe von 2700 m, so dass es für gesunde Menschen nur minimale Einschränkungen gibt. Datenarchivierung Die Archivierung von wichtigen Datensicherungen findet in einem anderen Brandabschnitt mit zum Teil höheren Schutzwertigkeiten (Temperatur im Brandfall max. 50 °C) statt. Notfall-Management In jeder Konfiguration von Rechenzentren ist ein Notfall- oder Katastrophenmanagement unabdingbar. Jeder Beteiligte muss im Ernstfall wissen, was zu tun und wer zu informieren ist. Die Grundlage dieses Wissens und Handelns ist das Notfallhandbuch, in dem alle relevanten Informationen über das Rechenzentrum, die eingesetzten Systeme und Infrastrukturen, die „schnelle Eingreiftruppe“ und der Ablaufplan inkl. aller Personen und deren Kontaktdaten enthalten sein müssen. Zur Überprüfung der Notfallszenarien sind realistische und periodische Tests durchzuführen. Sicherheitsbarrieren Abhängig vom administrativen Umfeld gibt es unterschiedlich starke äußere oder innere Sicherheitsanforderungen an Rechenzentren. Meist wird lediglich der Zutritt kontrolliert und die Räume sind durch Alarmanlagen gesichert. Einige sind sogar in einem Bunker untergebracht, der unterirdisch mehrere Stockwerke umfasst, Druckwellen, Hitze und ionisierende Strahlung fernhält und mitunter sogar EMP-gesichert ist. Der Zutritt ist auf jeden Fall strikt reglementiert. Spezialisierte Anlagen Notfallrechenzentrum Um für Katastrophen, engl. disaster, (z. B. ein Erdbeben, ein Anschlag oder ein Brand) oder Ausfallzeiten, engl. downtime, (geplant für z. B. Updates oder ungeplant bei Störungen) gerüstet zu sein, gibt es als Redundanz-Szenario das Backup-Rechenzentrum (manchmal auch Geo-Redundanz). Dabei wird ein zweites Rechenzentrum, räumlich vom Originalrechenzentrum deutlich getrennt (je nach Anforderung und möglichen Ausfallszenarien in einem anderen Stadtteil, Land oder sogar Kontinent), möglichst komplett dupliziert. Die Duplizierung gilt sowohl für die Hardware als auch für die Software und die jeweils aktuellen Daten. Sollte das Originalrechenzentrum ausfallen, so kann der Betrieb im Backup-Rechenzentrum fortgesetzt werden. Limitierende Faktoren sind die Duplizierung der Daten pro Zeitspanne und die „Umschaltzeit“. Auch eine nur teilweise Redundanz z. B. nur der unternehmenskritischen Systeme und Daten ist aus Kostengründen anzutreffen. Hochsicherheitsrechenzentren sind bis zu einigen Dutzend oder gar Hunderten von Metern unter der Erde in Stollen, Bunkern und ähnlichen Umgebungen untergebracht. Das BSI fordert inzwischen einen Mindestabstand für georedundante Rechenzentren von 100 km, wobei mindestens 200 km empfohlen werden. Notfallpläne und Ausstattung sehen oft vor, dass die Arbeitsräume der Mitarbeiter bis auf die Ausstattung des einzelnen Arbeitsplatzes 1:1 kopiert werden, sodass die Arbeiten in den Räumlichkeiten des Backup-Rechenzentrums mit sehr kurzer Verzögerung fortgesetzt werden können. Der Grund für die Aufwendungen in Zeit, Personal und Geld ist nachvollziehbar: Der Ausfall eines Rechenzentrums wird als Unternehmensgefährdung bis hin zur Insolvenz angesehen. Um die doppelte Ausrüstung nicht nur für den Notfall stehen zu lassen, der nur eher selten eintritt, wird in der Regel auch diese Rechenkapazität genutzt. Es wird daher nach Produktions- und Testsystemen unterschieden. So kann zum Beispiel der Server, der für die Produktion genutzt wird, im Hauptrechenzentrum stehen, während ein identischer Server im Backuprechenzentrum nur zur Entwicklung und zum Testen genutzt wird. Bei einem Ausfall des Hauptrechenzentrums wird der Entwicklungs- und Testserver für die Aufrechterhaltung der Produktivsysteme genutzt. Es ist für diese Zeit dann zwar kein Entwickeln mehr möglich, aber die akut wichtigere Produktion fällt nicht aus. In der Kombination aus Haupt- und Backup-Rechenzentrum wächst aber auch die Gefahr, notwendige Erweiterungen und Ergänzungen (Klima, Energie, Zutritt, Überwachung, Energieeffizienz) nicht oder nur verspätet vorzunehmen, da es ja eine vermeintlich weitere Sicherheitsstufe durch das Vorhandensein eines Backup-Rechenzentrums gibt. Test-Rechenzentrum Ein „Test-Rechenzentrum“ ist ein Labor oder eine Testeinrichtung, wo die übliche Rechenzentrumsinfrastruktur vorhanden ist, um neue Innovationen und Lösungen im Bereich Rechenzentrum zu erforschen und entwickeln. Weiterhin können neue Ansätze, Technologien, Ideen, „Proofs of Concept“ oder Produkte im Rahmen eines Test-Rechenzentrums erprobt und getestet werden. Eine solche Anlage bietet auch die Möglichkeit, „Open Innovation“ oder „Co-Innovation“ zu betreiben. Dabei können neue Kooperationen mit Unternehmen, Startups und Forschungsinstituten entstehen und Know-how ausgetauscht werden. Ein Beispiel für solch ein Rechenzentrum für Erprobung und wissenschaftliche Zwecke ist der Green IT Cube des GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung in Darmstadt. Energieverbrauch und Energienutzung Kennzahlen Im Jahr 2018 betrug der Stromverbrauch der Rechenzentren weltweit ca. 205 Tera-Wattstunden (TWh). Da es sich bei der Bestimmung des weltweiten Energieverbrauchs von Rechenzentren aber im Allgemeinen um modellbasierte Hochrechnungen handelt, ist dieser Wert ein Näherungswert und keine empirisch quantifizierte Größe. Für 2025 werden rund 448 TWh angegeben und Schätzungen gehen von 935 TWh aus oder 3 % des weltweiten Strombedarfs. In US-Bundesstaaten mit einer hohen Dichte an Rechenzentren verschärfen sich diese Kennzahlen. So floss im Jahr 2023 in Virginia ein Viertel des produzierten Stroms in Rechenzentren. Bis 2030 könnte dieser Anteil auf bis zu 50 Prozent steigen. 2023 überstieg der Stromverbrauch von Rechenzentren Irlands erstmals den der Gesamtheit der irischen Haushalte. In Deutschland betrug der Energiebedarf (Stand 2018) der Rechenzentren rund 14 Milliarden Kilowattstunden (kWh). Bis 2020 stieg er auf 16 Milliarden, also drei Prozent des gesamten deutschen Stromverbrauchs. Davon entfällt nur ein Teil auf den tatsächlichen Betrieb der IT, ca. 50 Prozent werden durch Kühlung, USV und andere Komponenten verursacht. Große Rechenzentren können einen dauerhaften Leistungsbezug von 100 MW elektrischer Energie aufweisen. Laut Internationaler Energieagentur (IEA) machten Rechenzentren 2022 etwa 1,0 bis 1,5 Prozent des globalen Stromverbrauchs aus. Bereits 2012 wurde von 1,0 % ausgegangen. Mit dem Boom von Sprachmodellen und generativer KI ist dieser weiter stark angewachsen, sodass bis 2030 vielerorts mindestens von dessen Verdopplung ausgegangen wird. Die enormen Strommengen, die für projektierte Rechenzentren – speziell für KI-Rechenzentren – benötigt werden, werden in einzelnen Berichten bestmöglich analysiert. Fachleute schätzen die Unsicherheit bei der Lastprognose für Rechenzentren auf etwa 250 TWh/Jahr. Stromverbrauch Schweizer Rechenzentren Auf die geschätzten 85 Rechenzentren in der Schweiz entfallen fast vier Prozent des Schweizer Stromverbrauchs (Stand: 2022). Im Jahr 2019 betrug der Stromverbrauch der Rechenzentren und Serverräume in der Schweiz rund 2,1 Milliarden Kilowattstunden oder 3,6 Prozent des gesamten Schweizer Stromverbrauchs. Im Jahr 2013 lag der Stromverbrauch der schweizerischen Rechenzentren noch bei rund 1,7 Milliarden Kilowattstunden oder 2,8 Prozent des Gesamtstromverbrauchs in der Schweiz. Energieeffizienter Betrieb: Blauer Engel Um einen umweltschonenden Betrieb eines Rechenzentrums nachzuweisen, sind verschiedene Zertifizierungen auf dem Markt verfügbar. Hierzu zählen beispielsweise die Zertifizierungen nach EMAS oder die Zertifizierung nach dem Blauen Engel. Eine Zertifizierung ist vor allem für Rechenzentren interessant, wenn diese ihre Dienstleistungen an Dritte verkaufen und somit die Zertifizierung als zusätzliches Marketingargument verwenden können. Bisher mit dem Blauen Engel ausgezeichnet wurden das Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie, das GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung und das Höchstleistungsrechenzentrum Stuttgart. Energieeffizienter Betrieb: Green IT Alle Maßnahmen, die zu einer effizienteren Ressourcenauslastung der IT-Technik, einer Reduktion der CO2-Emissionen sowie zu einer höheren Energieeffizienz beitragen, werden unter den Begriff „Green IT“ subsumiert. Seit 2006 zählt Green IT zu den Leitthemen der IT-Branche und konnte sich weitestgehend von dem Vorwurf befreien, bloßes Marketinginstrument zu sein. Herstellerunabhängige Empfehlungen zur Gestaltung einer RZ-Umgebung im Sinne der Green IT sind auf Webseiten des Bitkom, von Gartner, dem Borderstep Institut und Uptime Institute zu finden. Größere Rechenzentren in Deutschland (von wenigen Ausnahmen abgesehen, z. B. Rechenzentren die reine Netzknoten sind) fallen ab 2024 unter die Vorgaben des Energieeffizienzgesetz. Potenzial zur Lastverschiebung Rechenzentren bieten zudem hohes Flexibilitätspotenzial in intelligenten Stromnetzen. Da Rechenzentren üblicherweise nur teilausgelastet sind und manche Rechenoperationen nicht zeitkritisch sind, kann Rechenleistung bei Bedarf sowohl räumlich als auch zeitlich verschoben werden. Somit kann regional der Verbrauch gezielt gesenkt oder erhöht werden, ohne dass dies Auswirkungen auf die erbrachte Dienstleistungen hat. Weiteres Potenzial ergibt sich über die üblicherweise installierten Systeme zur Unterbrechungsfreien Stromversorgung wie Batterien und Notstromaggregate, die ebenfalls für die Erbringung von Regelleistung oder Spitzenlastdeckung eingesetzt werden können. Auf diese Weise könnten Systemkosten minimiert werden. Insgesamt wird für möglich gehalten, dass europäische Rechenzentren im Jahr 2030 ein Lastverschiebungspotenzial von einigen GW bis einigen Dutzend GW besitzen. Wärmeauskopplung Rechenzentren besitzen aufgrund ihres hohen Energiebedarfs, der mit einem erheblichen Kühlbedarf für das Abwärmemanagement einhergeht, ein großes Potenzial für die Wärmeauskopplung. Zur Steigerung der Energieeffizienz kann die im Betrieb entstehende Abwärme mit Großwärmepumpen genutzt und die gewonnene Wärmeenergie anschließend in Nah- und Fernwärmenetze eingespeist werden. Mit Stand 2017 wird dies z. B. in Rechenzentren in Stockholm und Helsinki bereits praktiziert. Unter Einsatz von Flüssigkeitskühlung können Temperaturen von bis zu 60 °C erreicht werden, was ausreichend ist, um ohne Wärmepumpeneinsatz direkt in Fernwärmenetze der vierten Generation einzuspeisen. Alternativ ist auch eine direkte Einspeisung in Kalte Nahwärmenetze möglich, da diese auf einem ausreichend niedrigen Temperaturniveau arbeiten, um erzeugerseitig auf eine Wärmepumpe verzichten zu können. Praktiziert wird letzteres z. B. in kalten Nahwärmesystemen in Zürich, Wallisellen und Heerlen. Mit den ca. 20 TWh elektrischer Energie, die Rechenzentren in Deutschland 2024 verbrauchten und die nahezu komplett in Abwärme umgewandelt werden, ließen sich ca. 2 Millionen Haushalte mit Heizwärme versorgen. Mit Stand 2026 werden jedoch nur etwa 10 % dieser Abwärme genutzt. Unter anderem fehlt Planungssicherheit, da durch das Kabinett Merz die Abwärmenutzung eingebremst wurde. Umweltaspekte Fehlende Berücksichtigung von Klimarisiken Eine 2025 weltweit durchgeführte Recherche auf Basis von Copernicus-Daten legt nahe, das sich knapp 7000 der untersuchten 8808 Rechenzentren in Regionen befinden, deren Temperaturbereiche und mitunter Luftfeuchtigkeit außerhalb dem für den effizienten Betrieb von Rechenzentren empfohlenen Rahmen lägen. Die gewählten Standorte erzeugten damit nicht nur unnötig hohe Ressourcen- und Energiebedarfe, sondern würden beim jetzigen Stand mittelfristig auch erhöhte Ausfallrisiken aufgrund von Klimafolgen aufweisen. Treibhausgasemissionen von Neubauten Rechenzentren verursachen Umweltbelastungen, die gerade bei sehr großen Rechenzentren enorme Auswirkungen haben können. So wurden 2026 Pläne bekannt, in Box Elder County in Utah ein Rechenzentrum (Stratos Project, mit Investitionen von Kevin O’Leary) zu bauen, das mit einer Fläche von 400.005 Acres (161.876 ha) etwa doppelt so groß wie Manhattan wäre. Die aus drei Arealen bestehende Anlage hätte einen Stromverbrauch von etwa 9 GW, der aus dort neu errichten Gaskraftwerken gedeckt werden soll, und würde alleine durch die entstehende Abwärme die Temperaturen im Tal um 1,1 °C bis 2,7 °C am Tag und 4,4 °C bis 6,6 °C erhöhen. Die Treibhausgasemissionen von Utah würden durch das Rechenzentrum um etwa 50 % steigen. Außerdem wird durch den hohen Kühlbedarf ein hoher Wasserbedarf in der ohnehin schon sehr trocken, wasserarmen Region erwartet. Ökologischer Fußabdruck von KI-Rechenzentren Wissenschaftler versuchen das Phänomen „KI-Rechenzentren“ und die Herausforderungen in Bezug auf den Ressourcenbedarf und Umwelt/Mensch besser zu verstehen. Das Ausmaß des Problems sei unbekannt, da die Angaben zum Ressourcenbedarf vieler Rechenzentren nicht öffentlich zugänglich sind. Das United Nations University Institute for Water, Environment and Health (UNU-INWEH) hat zu den Ressourcenkosten der KI-Datenzentren einen Bericht veröffentlicht. Wissenschaftler versuchen daher auch mittels Modellen den Stromverbrauch zu analysieren. Der Ressourcenbedarf und -verbrauch von großen KI-Datenzentren ist weiterhin Gegenstand von Untersuchungen. Trivia Besichtigung von Rechenzentren Viele Rechenzentren werden mit personellem und technischem Aufwand überwacht und können nur von autorisiertem Personal betreten werden. Einige Rechenzentren zeigen im Rahmen von Tagen der offenen Tür einen Teil ihrer Systeme kleinen, geführten Besuchergruppen. Kommerzielle Rechenzentren und Anbieter von RZ-Flächen bieten – insbesondere für potenzielle Neukunden – Führungen an. Servermanifest Niklas Maak schlägt in seinem Servermanifest vor, Rechenzentren anstelle ihrer architekturphilosophischen Einordnung als Nicht-Orte als neue städtische Begegnungsorte zur Diskussion von technologiepolitischen Fragestellungen zu konzipieren. Kontroversen Kernenergie für Rechenzentren 2024 berichtete The Guardian, dass die von 2020 bis 2022 verursachten CO2-Emissionen der Rechenzentren von Google, Microsoft, Meta und Apple die zunächst veröffentlichten Zahlen um das 7-fache übertrafen. Amazon nimmt dabei weiterhin die Spitze der Emittenten in der Gruppe der Big-Tech-Konzerne ein. Diesbezüglich soll im stillgelegten Kernkraftwerk Three Mile Island (TMI) sogar wieder ein Reaktor in Betrieb genommen werden. Microsoft plant den Nachbarreaktor des in den 1970er Jahren havarierten AKW in Harrisburg wieder zur Inbetriebnahme verhelfen. Michael Terrell, Senior Director für Energie und Klima bei Google kommentiert die Entscheidung: „Wir sind der Meinung, dass Kernenergie eine wichtige Rolle spielen kann, um unseren Bedarf rund um die Uhr auf saubere Weise zu decken.“ Des Weiteren spielen hier die Investitionen in Small Modular Reactors (SMR) eine Rolle, welche als mögliche Energielieferanten angepriesen werden. Proliferation der KI-Rechenzentren Neben den Umweltbelastungen kommt es seit der zunehmenden Verbreitung von „KI-Rechenzentren“ (umgangssprachlich „KI-Fabriken“) auch zu Spannungen zwischen Anwohnern und Rechenzentren, speziell in den USA. Anwohner beschweren sich über Lärm, Stromausfälle, Stromkosten, Wassermangel und -verunreinigung und andere Probleme. Aber auch in Deutschland mehren sich kritische Stimmen, wobei speziell Bewohner in der Nähe von geplanten Anlagen ihre Bedenken äußern. In dem Wettbewerb um KI-Datenzentren verkündete auch die VR China Großinvestitionen in Höhe von rund 300 Mrd. US-Dollar. Die USA betreiben (Stand 2026) rund 5427 Datenzentren gegenüber 449 in China. Aufgrund der Proteste gegen KI-Datenzentren in den USA kursiert auch eine unbelegte Theorie, die besagt, dass die CCP einen Einfluss ausüben könnte. Rentabilität von KI-Rechenzentren Aufgrund Hardware-intensiver Anwendungen wie der großen Sprachmodelle (LLM) und weiterer neuer Anwendungen der modernen künstlichen Intelligenz erwarten Fachleute ein Sinken der Lebensdauer von Rechenzentren, sodass inzwischen von Abschreibungszeiträumen von drei bis maximal zehn Jahren ausgegangen wird. Branchenanalysten befürchten, dass sich die hohen Investitionen kaum rentieren werden. Rechenzentren der Geheimdienste Im Zusammenhang mit der NSA-Affäre von 2013/2014 steht ein bekannt gewordenes, 1,2 Mrd. US-Dollar teures Datenzentrum, umgangssprachlich Utah Data Center, bei Salt Lake City. Es steht im Verdacht, weltweite Daten zu sammeln (Massenüberwachung). Insgesamt betreibt die National Security Agency (NSA) vier Zentren für Kryptologie und weitere Technologien, die der nationalen Sicherheit der USA dienen. Damals kam es zu Protesten in Bezug auf den 4. Zusatzartikel zur Verfassung der Vereinigten Staaten. Schätzungen zufolge liegt die Datenspeicherkapazität im Zettabyte-Bereich (ZB), die Stromkosten belaufen sich auf eine Million US-Dollar pro Monat. Siehe auch Nachrichtengewinnung und Aufklärung, Fernmelde- und Elektronische Aufklärung u. a. Wachstum und Hindernisse Die Branche verzeichnet seit Jahren zweistellige Wachstumsraten. Im Jahr 2018 wurde das Wachstum auf dem deutschen Rechenzentren-Markt um etwa 10 % auf gut eine Milliarde Euro geschätzt. Trotz steigender Investitionen schrumpfen jedoch die Marktanteile sowohl auf globaler Ebene, insbesondere mit Blick auf Asien und Nordamerika, als auch auf europäischer Ebene, wo das Wachstum in Deutschland nicht mit jenem in Skandinavien und den Niederlanden mithalten kann. Einer der Gründe liegt dabei in den hohen Stromkosten. Insbesondere bei den Stromnebenkosten in Form von Steuern, Abgaben und Netzentgelten tragen Rechenzentren in Deutschland laut Bitkom die europaweit höchste Last. Da diese Situation seit vielen Jahren besteht, findet zunehmend eine anteilige Verlagerung von Rechenzentrumskapazitäten ins Ausland statt. Zwischen 2010 und 2020 wird eine Abnahme des Weltmarktanteils deutscher Rechenzentren von 5 % auf 4 % prognostiziert. Hinzu kommt das Problem des Fachkräftemangels in der Branche, welches jedoch auch in anderen europäischen Ländern zu beobachten ist. Rechenzentren im Weltraum Die Stationierung von Rechenzentren im Weltraum ist eine neue Idee, die in diesem IT-Sektor diskutiert wird. Siehe auch Europäisches Chip-Gesetz Kritische Infrastruktur Literatur Berichte u. a. Zhanat Murzakulova (Hrsg.): Stand und Entwicklung des Rechenzentrumsstandorts Deutschland. Gutachten im Auftrag des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz. Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWK), Berlin 2025 (bundeswirtschaftsministerium.de [PDF]). Staff: 2025 Global Data Centre Index. DC Byte, London 2025 (dcbyte.com). Nationale Rechenzentrumsstrategie. 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