Sekunden-Kälte statt Stromfresser: Wie China das Hitzeproblem der KI lösen könnte

Künstliche Intelligenz gilt als Motor der digitalen Zukunft. Doch sie hat eine Schwachstelle. Sie steckt nicht im Code, sondern im Keller. Rechenzentren produzieren enorme Hitze. Ein großer Teil des Stroms fließt deshalb nicht ins Rechnen, sondern in die Kühlung. Forscher aus China könnten dieses Problem elegant lösen.

Ein Team der Chinese Academy of Sciences (CAS) stellt eine grüne Kühltechnologie vor, mit der sich Temperaturen innerhalb weniger Sekunden deutlich senken lassen – ganz ohne klassische Kältemaschinen. Veröffentlicht wurden die Ergebnisse im Fachjournal Nature.

Warum Kühlung zum Engpass der KI geworden ist

Mit jedem neuen KI-Modell wächst der Rechenaufwand – und damit die Abwärme in Rechenzentren weltweit. Herkömmliche Kühlsysteme arbeiten mit Kompressoren und fluorhaltigen Kältemitteln. Sie funktionieren zwar zuverlässig, treiben aber Stromverbrauch und Emissionen nach oben.

Hinzu kommt ein strukturelles Problem. Die Kühlung greift oft indirekt. Wärme muss mehrere Stationen durchlaufen, bevor sie abgeführt wird. Das kostet Zeit und Energie. Für KI-Anwendungen mit stark schwankender Auslastung reicht dieses Prinzip immer seltener aus.

Für dieses Kühlproblem liegt nun ein neuer klimafreundlicher Ansatz aus China vor. Er verzichtet auf Gase und klassische Phasenwechsel. Stattdessen reagiert eine Flüssigkeit selbst auf Druckänderungen – und erzeugt dabei sofort Kälte.

Ein Salz, ein Druckimpuls – und die Hitze verschwindet

Verwendet wird eine wässrige Lösung aus Ammoniumthiocyanat. Wird der Druck verändert, löst sich das Salz im Wasser oder kristallisiert aus. Dieser Vorgang entzieht der Umgebung schlagartig Wärme. Die Kühlung entsteht direkt im Medium, das die Wärme zugleich abführt.

In den Versuchen sank die Temperatur der Lösung bei Raumtemperatur innerhalb von 20 Sekunden um 26,8 Kelvin – das entspricht fast 27 Grad Celsius. Bei höheren Ausgangstemperaturen fiel die Abkühlung noch stärker aus. Solche Werte erreichten bisher weder klassische Kühlanlagen noch bekannte kalorische Materialien. Die Autoren sprechen von einem „außergewöhnlich großen Kühleffekt“.

Was diese Kühltechnologie von bisherigen Lösungen unterscheidet

Der Unterschied liegt im Aufbau. Viele Alternativen zur Kompressionskälte setzen auf feste Materialien. Diese können kühlen, geben Wärme aber nur langsam weiter. Deshalb brauchen sie zusätzliche Flüssigkeiten als Wärmeträger.

Der neue Ansatz kombiniert zwei Aufgaben in einem Stoff. Die Flüssigkeit kühlt und transportiert die Wärme zugleich. In der Studie beschreiben die Forscher dafür einen Carnot-ähnlichen Kühlkreislauf. Damit ist ein theoretisches Modell gemeint, das zeigt, wie effizient ein Kühlsystem im Idealfall arbeiten kann.

Zentrale Kennzahlen aus der Arbeit:

• Kühlkapazität: 67 Joule pro Gramm Kühlmedium und Zyklus
• Effizienz: rund 77 Prozent des theoretischen Maximums
• Reaktionszeit: Temperaturabfall innerhalb weniger Sekunden

Diese Kombination gilt als ungewöhnlich. In vielen Systemen schließen sich hohe Leistung, schnelle Reaktion und niedrige Emissionen bisher gegenseitig aus.

Kurz zusammengefasst:

• Hitze bremst KI: Rechenzentren verbrauchen enorme Mengen Strom für Kühlung – ein wachsender Kosten- und Klimafaktor der KI-Infrastruktur.
• Sekunden-Kälte aus China: Eine druckgesteuerte Salzlösung senkt Temperaturen in 20 Sekunden um fast 27 °C – ohne Kompressoren oder klimaschädliche Kältemittel.
• Effizient und skalierbar: Das Verfahren erreicht 67 Joule Kühlleistung pro Gramm bei rund 77 Prozent Effizienz und könnte die Kühlung von KI-Rechenzentren grundlegend effizienter machen.

Übrigens: Während neue Kühltechnologien die Hitze in KI-Rechenzentren immer schneller in den Griff bekommen sollen, geht China noch einen Schritt weiter – und verlegt ganze Serverfarmen direkt auf den Meeresboden, um Strom und Süßwasser zu sparen. Warum KI nun im Ozean rechnet, wie viel Energie das spart und welche Risiken bleiben – mehr dazu in unserem Artikel.

Bild: © Julian Herzog via Wikimedia unter CC BY-SA 4.0