Unterwasser-Rechenzentren, Zukunft oder Schwachsinn?

Aktuelles Problem

Moderne Rechenzentren haben zwar ein banales, jedoch riesiges Grundproblem. Ein großer Teil der Energie wird nicht nur für das eigentliche Rechnen genutzt, sondern für die Kühlung der Systeme. Mit dem Wachstum von KI, Cloud-Diensten und Streaming-Plattformen wächst dieses Problem. Genau hier kommt die Idee von Unterwasser-Rechenzentren ins Spiel. Die Temperatur im Meer ist relativ gleichmäßig, es gibt keinen Staub und es können keine Mitarbeiter vor Ort sein. Dadurch treten weniger Fehler auf, und die Anlagen arbeiten zuverlässiger.

Aufbau eines solchen Systems

Der Bau eines solchen Systems ist viel schwieriger, als einfach ein paar Server ins Wasser zu stellen. Die gesamte Technik wird in eine große, versiegelte Kapsel eingebaut. In dieser Kapsel befinden sich die Server, die Netzwerktechnik, die Stromversorgung und die Kühlung. Die Kapsel ist komplett luft- und wasserdicht verschlossen, damit keine Feuchtigkeit eindringen kann. Im Inneren gibt es eine kontrollierte Umgebung, die dabei hilft, Schäden und Rost an der Technik zu vermeiden. Bevor die Kapsel ins Wasser gebracht wird, wird sie vollständig aufgebaut und getestet. Dabei prüft man unter anderem, ob die Technik richtig funktioniert, die Netzwerkverbindungen stabil sind und das System auch bei Problemen weiterlaufen kann. Die Idee dahinter ist, dass die Anlage viele Jahre lang zuverlässig arbeitet, ohne dass Menschen eingreifen müssen. Die Planung und Herstellung ist relativ aufwendig und kann teilweise länger dauern als bei einfachen Container-Rechenzentren an Land. Allerdings muss kein Gebäude vor Ort gebaut werden, da das komplette System fertig produziert und anschließend ins Wasser gebracht wird. Im Vergleich zu klassischen Rechenzentren an Land kann die Bereitstellungszeit dadurch deutlich verkürzt werden.

Kühlung durch das Meer

Das Kühlprinzip der Unterwasserkapseln basiert auf einem direkten Wärmeaustausch mit der Natur. Die Server erzeugen im Betrieb viel Abwärme, die an die metallische Außenhülle der Kapsel geleitet wird. Da die Kapsel tief im Meer liegt, dient das umgebende kalte Wasser als riesiger, konstanter Wärmespeicher.

Das vorbeiströmende Meerwasser nimmt die Wärme der Außenwand auf und kühlt sie ab. Durch die natürliche Meeresströmung wird das erwärmte Wasser sofort abtransportiert und neues, kaltes Wasser rückt automatisch nach. Dieser kontinuierliche Kreislauf macht stromfressende Klimaanlagen überflüssig und senkt den Energieverbrauch des Rechenzentrums drastisch.

Microsoft-Projekt Natick

Eines der bekanntesten Projekte in diesem Bereich stammt von Microsoft und heißt Project Natick. Dabei hat Microsoft ein kleines Rechenzentrum gebaut und es vor der Küste Schottlands unter Wasser installiert. Dort lief es mehrere Monate lang und wurde getestet, während es ganz normal weiterarbeitete.

Die Ergebnisse waren überraschend positiv. Die Server im Wasser hatten weniger Ausfälle als ähnliche Systeme an Land. Das lag daran, dass die Temperatur im Meer konstant ist, keine Menschen die Hardware durch Bewegung beschädigen können und der Stickstoff in der Kapsel den Verschleiß reduziert. Auch die Kühlung funktionierte viel besser, da keine großen Klimaanlagen vonnöten waren und dadurch weniger Energie verbraucht wurde.

Warum es trotzdem nicht allgemeine Praxis wurde

Trotz dieser Vorteile wurde das Konzept nicht zur allgemeinen Praxis. Der Hauptgrund liegt in der  Wartung. Wenn ein Problem auftritt, kann kein Techniker einfach vor Ort eingreifen. Die ganze Anlage muss zuerst aus dem Wasser geholt werden, und das ist sehr teuer und kostet viel Zeit. Auch Reparaturen und Verbesserungen sind dadurch schwer und unflexibel. Normale Rechenzentren lassen sich viel leichter erweitern und sind deshalb auf lange Sicht wirtschaftlicher.

Allerdings ist das Konzept auf Fernwartung ausgelegt. Unterwasser-Rechenzentren sollen mit hoher Redundanz aufgebaut werden, sodass der Ausfall einzelner Komponenten wie Festplatten oder Server nicht zwangsläufig den Betrieb beeinträchtigt. Zusätzlich sind die Systeme so konzipiert, dass sie über längere Zeit ohne direkte Wartung stabil laufen können. In diesem Sinne ähneln sie stark dem Prinzip von Colocation und Remote-Betrieb, bei dem die Infrastruktur weitgehend aus der Ferne überwacht und gesteuert wird.

Im Jahr 2024 wurde allerdings berichtet, dass Microsoft diese Richtung nicht mehr aktiv verfolgt. Damit gilt Natick als abgeschlossenes Forschungsprojekt ohne weitere Entwicklung in diesem Bereich.

Neue Entwicklungen in China

Während einige westliche Unternehmen solche Projekte eher als Forschung betrachten oder wieder stoppen, wird in anderen Regionen weiter daran gearbeitet. So gibt es in China aktuell Projekte, die die Idee weiterentwickeln. Dort entstehen größere Unterwasser-Module, die nicht nur zum Testen gedacht sind, sondern dauerhaft genutzt werden sollen. Diese Systeme sollen direkt in nationale IT-Netzwerke und vor allem in KI-Infrastrukturen eingebunden werden.

Ein Vorteil ist dabei die mögliche Nähe zu Unterseekabeln, über die ein großer Teil des weltweiten Datenverkehrs über Glasfasern läuft. Dadurch können Daten schneller und mit geringerer Latenz übertragen werden.

Zu Unterwasser-Glasfaser gibt es bereits einen Blogbeitrag von meinem Kollegen Dr. Philipp Rüßmann (https://www.comconsult.com/ein-deep-dive-zu-den-unterwasser-datenautobahnen/).

Genial oder Wahnsinn?

Am Ende bleibt die Frage, ob Unterwasser-Rechenzentren eine gute Idee oder eher verrückt sind. Die ehrliche Antwort liegt irgendwo dazwischen. Sie sind gut, weil sie sehr effizient gekühlt werden können, neue Einsatzorte möglich machen und weniger Ausfälle haben können. Gleichzeitig gibt es auch Probleme, Wartungen und Erweiterungen sind komplizierter, die Kosten sind schwer zu kontrollieren und zu hoch, und die ökologischen sowie die technischen Risiken sind noch nicht vollständig verstanden.

Fazit

Unterwasser-Rechenzentren werden immer wieder diskutiert, weil die IT-Infrastruktur so schnell wächst, dass klassische Lösungen kaum noch hinterherkommen. Genau deshalb entstehen Ideen, die früher verrückt geklungen hätten. Ob das Meer in Zukunft wirklich ein wichtiger Teil der weltweiten RZ-Infrastruktur wird, ist noch unklar. Sicher ist aber, dass an Lösungen für die genannten Probleme gearbeitet wird.

Quellen

Projekt Natick:

• https://www.microsoft.com/en-us/research/project/natick/
• https://news.microsoft.com/de-de/features/project-natick-zeigt-nachhaltigkeit-von-unterwasser-rechenzentren/
• https://news.microsoft.com/source/features/sustainability/project-natick-underwater-datacenter/?utm_source=chatgpt.com
• https://www.heise.de/news/Microsoft-versenkt-keine-Rechencontainer-mehr-im-Meer-9776993.html

China:

• https://www.techradar.com/pro/forget-project-natick-china-says-it-has-trumped-microsoft-and-launched-its-first-underwater-data-center
• https://www.srf.ch/news/international/stromfressende-rechenzentren-um-energie-zu-sparen-china-versenkt-datenzentrum-im-meer