Es ist ernst gemeint, die Server auf den Meeresboden zu versenken.

„Mit einer Gesamtinvestition von 1,6 Milliarden Yuan, einem PUE von nur 1,15, einem Anteil direkt zugeführter grüner Energie von über 95 % und einer jährlichen Stromersparnis von 61 Millionen Kilowattstunden ist der weltweit erste unterseeische Rechenzentrum mit direktem Anschluss an die Offshore-Windkraftanlage in der Ostsee vor Lingang in Shanghai in Betrieb genommen worden.“

Im Jahr 2026 nutzen die Menschen AI mit großer Freude, aber diejenigen, die für Rechenzentren zuständig sind, sind fast vom Stress überwältigt. Die Nachfrage nach Rechenleistung wächst so rasant, dass die Kühlung und die Stromversorgung nicht mithalten können. Die Branche hat bereits den Punkt erreicht, an dem es auf die Vorstellungskraft ankommt. Vor kurzem hat jemand sogar das Konzept des Weltraum-Rechenzentrums vorgeschlagen, indem man Rechenzentren in den Weltraum schickt. Und jetzt hat tatsächlich jemand Server ins Meer geworfen.

Dies ist keine Beschreibung eines zukünftigen Konzepts. Es ist bereits passiert. Mit einer Investition von 1,6 Milliarden Yuan wurden über 2.000 Server ins Meer geworfen. Genau in der Ostsee östlich von Xiaoyangshan vor Lingang in Shanghai, 10 Meter unter Wasser unter einer Offshore-Plattform, befinden sich 192 Server-Schränke in einem vierstöckigen Unterwasser-Rechenzentrum, das kontinuierlich Rechenleistung liefert. Insgesamt wiegt das Ganze 1.950 Tonnen, was ungefähr dem Gewicht von 1.300 Pkws entspricht. Nur 500 Meter entfernt befinden sich über 50 Windkraftanlagen, deren Windenergie direkt in das Rechenzentrum eingespeist wird. Der Anteil an zugeführter grüner Energie beträgt über 95 %.

Schauen wir uns zunächst einige Zahlen an. PUE (Energieeffizienzindex für Rechenzentren, je näher an 1 desto besser): Dieser unterseeische Rechenzentrum hat einen PUE von 1,15 (eine beeindruckende Zahl, die wir später näher erläutern werden), während der nationale Durchschnitt 1,48 beträgt. Verbrauch an Süßwasser: Null. Flächenbedarf: 200 Quadratmeter, während ein Rechenzentrum gleicher Größe an Land 2.000 Quadratmeter benötigen würde. Nach der Vollauslastung spart das Rechenzentrum jährlich 61 Millionen Kilowattstunden Strom.

Dies bedeutet, dass das Eintauchen von Servern ins Meer nicht nur keine Schäden verursacht, sondern auch Strom, Wasser und Fläche spart und die Ausfallrate verringert.

Vor ein paar Tagen hat die CCTV diese Nachricht ausgestrahlt. Nach dem Sehen habe ich mich hinter die Kulissen gewagt und festgestellt, dass die Sache viel interessanter ist, als in der Nachricht erwähnt.

Rückblickend ist dies ein Weg, der über viele Jahre hinweg erforscht und validiert wurde. Nur durch wiederholte Validierungen konnte sichergestellt werden, dass die Rechenleistung sicher ins Wasser geworfen werden kann. In die Zukunft gesehen treffen die beiden großen Branchen, Rechenzentren und grüne Energie, auf diesem Weg zusammen, und ein wichtiger Schritt in einem großen Spiel wurde getan.

Es lohnt sich, die Geschichte von Anfang an zu erzählen.

01: Warum müssen Server ins Meer versenkt werden?

Rechenzentren können sowohl komplex als auch einfach sein. Vereinfacht ausgedrückt, müssen sie zwei Kernprobleme lösen: Stromversorgung und Kühlung.

Jeder weiß, dass Server Strom benötigen, aber viele wissen nicht, dass der Stromverbrauch für die Kühlung der Server möglicherweise genauso hoch ist wie der Verbrauch der Server selbst.

In der Branche gibt es einen Kernindikator zur Messung der Energieeffizienz von Rechenzentren, den sogenannten PUE (Power Usage Effectiveness). Die Berechnung ist auch sehr intuitiv: Die Gesamtmenge an verbrauchtem Strom in einem Rechenzentrum wird durch die Menge an Strom geteilt, die von IT-Geräten (Server, Speicher, Netzwerke) verbraucht wird. Wenn der PUE 2 beträgt, bedeutet dies, dass der Server 1 Kilowattstunde Strom verbraucht, um seine Arbeit zu erledigen, und die Klimaanlage und andere Zusatzausrüstungen weitere 1 Kilowattstunde Strom verbrauchen, um ihn zu kühlen und in Betrieb zu halten.

Im Idealfall sollte der PUE 1 betragen, was bedeutet, dass der gesamte Strom für die Rechenleistung verwendet wird und kein Strom für die Kühlung verschwendet wird. In der Realität kann der PUE jedoch nie 1 erreichen, sondern nur annähernd.

Der durchschnittliche PUE von Rechenzentren in China liegt bei etwa 1,48. Mit anderen Worten, in den Rechenzentren in ganz China wird ungefähr jeder dritte Kilowattstunde Strom von der Klimaanlage verbraucht.

Im Jahr 2024 verbrauchten die weltweiten Rechenzentren ungefähr 415 Terawattstunden Strom, was 1,5 % des globalen Stromverbrauchs ausmacht. Die Internationale Energieagentur (IEA) prognostiziert, dass diese Zahl bis 2030 mehr als verdoppeln wird und auf 945 Terawattstunden steigen wird. Dies ist nur der Energieverbrauch traditioneller Rechenzentren. Seit der Einführung von AI hat sich die Situation noch dramatischer verschärft.

Ein herkömmlicher CPU-Server verbraucht normalerweise etwa 300 Watt Strom. Wenn derselbe Server für die AI-Trainings mit einem GPU-Server ersetzt wird, kann der Stromverbrauch auf 3.000 Watt steigen, was ein Zehnfaches des ursprünglichen Verbrauchs beträgt. In einem Bericht der IEA wird gesagt, dass der Stromverbrauch von AI-spezifischen Servern voraussichtlich jährlich um 30 % steigen wird.

Ein Mann, der seit 20 Jahren in der Rechenzentrum-Branche tätig ist, hat mir ein sehr anschauliches Bild geschildert: Bei einem Bürogebäude reicht die Außenanlage der Klimaanlage auf dem Dach für das gesamte Gebäude aus. Wenn man das Gebäude jedoch in ein Rechenzentrum umwandelt, steigen die Kühlanforderungen exponentiell. Der Platzbedarf für die Klimaanlage und die Stromversorgungsausrüstung kann sogar größer sein als der für die Server. Selbst wenn man die Außenanlagen der Klimaanlage auf dem Dach und auf dem Platz vor dem Gebäude anordnet, reicht es möglicherweise nicht, um die Wärme abzuführen.

Deshalb beschäftigt sich die weltweite Rechenzentrum-Branche seit Jahren mit demselben Problem: Wie kann man eine billigere Kältequelle finden? Die Antwort aller ist erstaunlich einheitlich: Man holt sie aus der Natur.

Früher hat Facebook versucht, seine Rechenzentren in Regionen mit hoher geographischer Breite in Nordamerika zu errichten, je näher an der Arktis desto besser, da die natürliche Temperatur dort niedriger ist. Vor ein paar Jahren hat Tencent seine Rechenzentren in Höhlen in Guizhou errichtet, wo die Temperatur das ganze Jahr über konstant ist. Bei der Standortwahl von großen Unternehmen ist das erste Kriterium nicht die Verkehrsanbindung oder die Verfügbarkeit von Fachkräften, sondern die Kälte.

Das chinesische Projekt „Östliche Daten, Westliche Verarbeitung“ basiert auf demselben Prinzip: Die Rechenzentren werden in Regionen wie Inner-Mongolien, Guizhou und Gansu errichtet. Im Westen gibt es viel Strom, der Kohlekraftstrom ist billig und es gibt auch viele erneuerbare Energiequellen. Die Temperaturen sind niedrig, wie in Ulanqab, wo es den größten Teil des Jahres unter Null Grad Celsius ist, und die natürliche Kühlkapazität ist stark. Die acht Rechenleistungshubs und die zehn Rechenzentrumscluster folgen im Wesentlichen der Suche nach billigem Strom und kostenloser Kälte in Richtung Westen.

Was ist mit den Städten im Osten?

Städte wie Shanghai, Shenzhen und Peking sind genau die Orte, an denen die Nachfrage nach Rechenleistung am höchsten ist. Finanztransaktionen, AI-Inferenz und grenzüberschreitende Datenverarbeitung sind sehr empfindlich gegenüber Verzögerungen. Die Daten können nicht ständig 2.000 Kilometer weit nach Guizhou in eine Höhle geschickt werden, dort verarbeitet und dann zurückgesendet werden. Diese Städte haben jedoch die teuersten Landpreise, die strengsten Energieverbrauchsnormen und in den Sommern extreme Hitze.

Deshalb ist das Meer die Lösung.

Die durchschnittliche Jahrestemperatur des Meereswassers liegt nur bei etwa 15 Grad Celsius. Das Meerwasser hat eine sehr hohe Strömungsgeschwindigkeit, und seine Kühlkapazität ist um ein Vielfaches höher als die von See- oder Teichwasser. Darüber hinaus werden derzeit in großem Maßstab Offshore-Windkraftanlagen gebaut, und der Strom ist direkt vor Ort verfügbar. Die beiden Dinge, die ein Rechenzentrum am meisten benötigt, Kältequelle und Stromquelle, werden auf See gleichzeitig bereitgestellt.

Logischerweise ist das Versenken von Servern ins Meer die natürlichste Lösung.

02: Wie viele Schritte sind für die Einbringung von Rechenleistung ins Meer erforderlich?

Die Idee, ein Rechenzentrum auf dem Meeresboden zu installieren, ist nicht von den Chinesen erfunden worden.

Im Jahr 2015 hat Microsoft ein Projekt namens Project Natick gestartet. Bei der ersten Experimentierung war der Ansatz recht einfach: Man versenkte zunächst einen Server, um zu sehen, ob er beschädigt wird. Sie versenkten eine zylindrische Dichtungskapsel mit einem Durchmesser von etwa 2,4 Metern auf den Pazifischen Meeresboden, in der sich Server befanden, und ließen sie 105 Tage lang laufen, um zu überprüfen, ob Server tatsächlich im Meer funktionieren können.

Die Antwort war ja.

Im Jahr 2018 führte Microsoft die zweite Runde durch und begann die eigentliche Installation. In der See vor den Orkney-Inseln in Schottland versenkten sie einen verschlossenen Behälter mit 864 Servern auf eine Tiefe von etwa 35 Metern auf den Nordseeboden. Der Behälter wurde mit Gezeiten- und Windenergie aus der Region versorgt und durch das Meerwasser natürlich gekühlt. Danach wurde er einfach liegen gelassen.

Zwei Jahre später, im Jahr 2020, holten Microsoft das Gerät aus dem Meer und öffneten es. Die Ergebnisse waren erstaunlich.

Von den über 800 unterseeischen Servern hatten nur 6 Störungen, was einer Ausfallrate von etwa 0,7 % entspricht. Gleichzeitig hatte Microsoft an Land eine Kontrollgruppe von 135 Servern, die ebenfalls zwei Jahre lang liefen. Von diesen Servern waren 8 defekt, was einer Ausfallrate von fast 6 % entspricht. Die Ausfallrate unter Wasser war ungefähr ein Achtel derjenigen an Land.

Dies ist ein gegenintuitives Ergebnis. Microsoft erklärt, dass die Dichtungskapsel mit trockenem Stickstoff gefüllt war, so dass es keine Sauerstoff, keine Feuchtigkeit, kein Staub und keine Vibrationen und Temperaturschwankungen durch Menschen gab. Die Server liefen in einer fast keimfreien Umgebung, wodurch die Alterung der Hardware stark verlangsamt wurde.

Ohne menschliche Berührung, Beobachtung, Staub und Öffnen der Türen scheint ein Bereich ohne menschliche Präsenz die ideale Arbeitsumgebung für Server zu sein.

Microsofts Experiment hat gezeigt, dass die Kühlung unter Wasser zuverlässig ist. Die nächsten Schritte wurden von den Chinesen unternommen.

Im Jahr 2020 hat Hailanxin, ein chinesisches börsennotiertes Unternehmen, das sich auf Marineausrüstung spezialisiert, ein kanadisches Team für Tiefseetechnik übernommen. Dieses Team hatte an der Projektarbeit von Microsofts Natick-Projekt teilgenommen. Noch wichtiger war, dass sie über 20 Jahre Erfahrung in der Tiefseetechnik gesammelt hatten. Das aus Erfahrung gewonnenes Know-how war von großer Bedeutung: Welche Mikroorganismen in welchen Gebieten vorkommen, welche Strömungen und geologischen Bedingungen es in welchen Meeresgebieten gibt und wie man Verbindungen so gestaltet, dass sie 20 Jahre lang unter Wasser funktionieren können.

Mit dieser technischen Grundlage wurde das erste kommerzielle unterseeische Rechenzentrum in Hainan realisiert.