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Satellitendaten zeigen: Erwärmen Rechenzentren ihre Umgebung?
Hitze durch Server: Große Rechenzentren gelten als mögliche Wärmeinseln, die ihre Umgebung weit über das Werksgelände hinaus aufheizen. Doch eine Auswertung von 13 Jahren Satellitendaten in Japan findet kaum nächtliche Erwärmung und tagsüber sogar kühlere Dachoberflächen. Der Befund widerspricht früheren Schätzungen von rund zwei Grad Erwärmung über viele Kilometer.
Chiba (Japan). Wo große Rechenzentren entstehen, fließt enorme elektrische Leistung in Server und Kühltechnik. Fast die gesamte eingesetzte Energie wird letztlich zu Wärme, doch deren Wirkung auf die Nachbarschaft ist schwer zu bestimmen.
Denn Satelliten messen die Temperatur von Dächern und Böden, nicht die Luft, die Menschen auf Straßen einatmen. Ein neu errichteter Gebäudekomplex verändert zugleich Farbe, Material und Bewuchs der Oberfläche, was Temperaturbilder auch ohne Abwärme verschieben kann.
Der Forscher Jiawei Jing von der Makuhari Development Corporation hat nun die Inzai- und Tama-Gebiete bei Tokio untersucht. Grundlage sind Bilder der Satellitensysteme Landsat und MODIS seit 2013 sowie Messungen des Infrarotinstruments ECOSTRESS seit 2018, ergänzt um Angaben zum Energieverbrauch.
Zwölf Rechenzentren gingen zwischen 2011 und 2025 schrittweise in Betrieb. Für ein großes Rechenzentrum in Inzai konnte Jing den Zustand vor dem Baubeginn Ende 2020, während der Bauphase und nach dem Betriebsstart im März 2023 mit älteren Gewerbedächern und stabilen Reisfeldern abgleichen. Die übrigen Anlagen flossen überwiegend in die Auswertung ganzer Standortgruppen ein, ein zweites Gebiet in Tama diente als Vergleich.
Nach der Inbetriebnahme lag die mit Landsat ermittelte Oberflächentemperatur der untersuchten Dachfläche tagsüber um 1,8 bis 2,2 Grad unter dem jeweiligen Vergleichswert vor dem Bau. Das Ergebnis zeigte sich sowohl gegenüber älteren Gewerbedächern als auch gegenüber unveränderten Ackerflächen. Es betrifft allerdings die gemessenen Gebäudeflächen und ist kein Nachweis, dass angrenzende Wohnviertel kühler wurden.
Der Vergleich weist auf bauliche Veränderungen statt auf die Serverabwärme: Dachmaterialien reflektieren Sonnenlicht anders als die zuvor landwirtschaftlich genutzten Flächen. Ein Teil der scheinbaren Abkühlung könnte jedoch auf Fehler bei der satellitengestützten Schätzung der Wärmeabstrahlung neuer Dächer zurückgehen. Ein anderes Messinstrument registrierte mit rund 0,5 Grad einen deutlich kleineren, aber gleichgerichteten Unterschied.
Nachts ist die Abwärme der Server besser von der Sonneneinstrahlung zu trennen. Über dem wichtigsten untersuchten Rechenzentrum waren die Änderungen bei Messungen zwischen ein und fünf Uhr nachts mit etwa minus 0,15 bis minus 0,21 Grad gegenüber geeigneten Kontrollflächen statistisch nicht von null zu unterscheiden. Das bedeutet nicht, dass keinerlei Erwärmung auftreten kann.
Auf der größeren Skala einer Rechenzentrumsgruppe registrierte MODIS dagegen ein Plus von rund 0,2 Grad. Der Anstieg konzentrierte sich auf die frühen Nachtstunden und deutet eher auf tagsüber gespeicherte Wärme der Bebauung als auf eine dauerhafte zusätzliche Wärmequelle hin. Diese zeitliche Zuordnung ist jedoch eine Interpretation der Messungen, kein direkter Nachweis.
Auch die Energiebilanz begrenzt die denkbare Fernwirkung: Unter den zugrunde gelegten Wind- und Durchmischungsbedingungen käme die Abwärme der untersuchten Rechenzentrumsgruppe nachts rechnerisch auf höchstens rund 0,35 Grad zusätzliche Lufttemperatur über mehrere Kilometer. Für eine dauerhafte Erwärmung um zwei Grad wäre dem Modell zufolge sechs- bis 43-mal mehr Abwärme nötig als plausibel verfügbar. Kurzzeitige Effekte bei nahezu Windstille schließt die einfache Rechnung ausdrücklich nicht aus.