Die Bauweise, die das KI-Zeitalter leise gewinnt

Geprüft von Yoan Guyon, Geschäftsführer bei gbc engineers

Der KI-Boom hat eine ungewöhnliche Situation im Rechenzentrumsbau geschaffen. Derselbe Nachfrageschub, der die modulare Bauweise eigentlich beschleunigen sollte, belastet zugleich die Kapazitäten der Modulwerke, verlängert Lieferzeiten und nimmt der Vorfertigung in manchen Fällen genau den Geschwindigkeitsvorteil, der sie ursprünglich attraktiv gemacht hat. In diesem Artikel untersucht gbc engineers, was in der Praxis tatsächlich passiert und wohin sich die Branche bis 2028 bis 2030 voraussichtlich entwickelt.

Die Entwicklung, die bereits im Gange ist

Über weite Teile des vergangenen Jahrzehnts war die Geschichte des Rechenzentrumsbaus relativ klar. Hyperscale-Betreiber bauten in großem Maßstab mit traditionellen Methoden und erzielten Kostenvorteile durch Beschaffungsvolumen und technische Standardisierung. Colocation-Anbieter und Enterprise-Betreiber, die Geschwindigkeit und Flexibilität benötigten, bewegten sich stärker in Richtung modularer und vorgefertigter Ansätze. Beide Lager waren weitgehend getrennt.

Diese Klarheit verschwindet. Die Nachfrage nach KI-Infrastruktur verändert beide Märkte gleichzeitig. Laut International Energy Agency wird sich der weltweite Stromverbrauch von Rechenzentren zwischen 2022 und 2026 voraussichtlich mehr als verdoppeln, vor allem getrieben durch KI-Workloads. Die Frage lautet nicht mehr nur, welche Methode günstiger zu bauen ist. Entscheidend ist, welche Methode rechtzeitig, mit der erforderlichen Leistungsdichte und ohne zu hohe Abhängigkeit von einem einzelnen Lieferanten oder einer einzelnen Lieferkette umgesetzt werden kann. In Projekten sehen wir zunehmend, dass die Entscheidung durch Faktoren geprägt wird, die vor fünf Jahren noch weniger im Vordergrund standen: Rack-Dichte, Termindruck und Resilienz der Lieferkette.

Was KI-Nachfrage tatsächlich mit modularer Bauweise macht

Modulare Rechenzentrumsbauweise hat ihren Ruf auf einem zentralen Versprechen aufgebaut: Geschwindigkeit. Während ein traditionelles Vor-Ort-Programm 24 bis 36 Monate dauern kann, lässt sich ein modularer Ansatz häufig auf 12 bis 18 Monate verkürzen. Für Betreiber mit dringendem Kapazitätsbedarf war diese Zeitersparnis einen Aufpreis bei den Baukosten wert.

KI-Workloads stellen dieses Versprechen nun auf die Probe. Derselbe globale Nachfrageschub nach modularen Rechenzentren überlastet die Werkskapazitäten. Die Lieferzeiten für speziell ausgelegte Energie- und Kühlmodule einiger Anbieter erreichten 2024 bereits 18 bis 24 Monate. Damit kann der Geschwindigkeitsvorteil aufgebraucht sein, bevor ein einziges Modul das Werk verlässt.

Das Dichteproblem, das modulare Bauweise weiterhin löst

Der nachhaltigere Vorteil modularer Bauweise im KI-Zeitalter liegt weniger in der Geschwindigkeit als im Umgang mit Leistungsdichten. KI-Compute-Racks von NVIDIA und anderen Anbietern werden heute regelmäßig mit 40 bis 100 Kilowatt pro Rack und mehr spezifiziert, wobei nächste Generationen noch höhere Werte erreichen.

Traditionelle Rechenzentrumsdesigns mit Doppelboden, die auf Annahmen von 5 bis 10 Kilowatt ausgelegt waren, können solche Lasten ohne erhebliche strukturelle und kühlungstechnische Nachrüstung nicht aufnehmen.

Speziell entwickelte modulare Systeme für hochdichte Flüssigkühlung können von Beginn an auf diese Lasten ausgelegt werden, weil das Modul um die thermischen und elektrischen Anforderungen des Racks herum geplant wird und nicht umgekehrt. Diese Abstimmung mit traditioneller Bauweise zu erreichen, erfordert einen vollständig individuellen Planungsprozess, der ähnlich lange dauern kann wie die Beschaffung modularer Systeme selbst.

 

Die Aufspaltung: zwei Märkte, zwei Antworten

Es entsteht eine strukturelle Aufteilung des Marktes, bei der die richtige Antwort immer stärker von der Projektgröße abhängt.

Im Hyperscale-Bereich: traditionelle Bauweise behauptet sich

Bei Campusentwicklungen im Gigawatt-Maßstab behalten traditionelle Bauweisen echte Vorteile. Das Beschaffungsvolumen auf dieser Ebene ermöglicht großen Betreibern direkte Verhandlungen mit Geräteherstellern und Skaleneffekte, die kein modularer Anbieter auf Modulebene erreichen kann. Die Möglichkeit, Kühlstrategie, Energiearchitektur und Abwärmenutzung auf die jeweiligen Standortbedingungen zu optimieren, rechtfertigt die zusätzliche Komplexität, wenn sie über Millionen Quadratmeter hinweg wiederholt wird.

Bei Enterprise, Colocation und Edge: modulare Bauweise festigt ihre Position

Unterhalb des Hyperscale-Segments festigt die modulare Bauweise ihre Position. Enterprise-Betreiber mit Anlagen von 5 bis 50 Megawatt, Colocation-Anbieter beim Ausbau regionaler Kapazitäten und Edge-Standorte für KI-Anwendungen näher am Nutzer stellen fest, dass modulare Lösungen besser zu ihrer Situation passen als ein vollständig individuelles Design. Die Standardisierung hochdichter Energie- und Kühlmodule erlaubt es Betreibern, ein gewünschtes Betriebsergebnis zu spezifizieren statt ein komplettes Design. Dadurch verlagert sich ein Teil des Projektrisikos auf den Modullieferanten. Der Kompromiss liegt in der stärkeren Lieferantenbindung und gewissen Einschränkungen der langfristigen Flexibilität. Für einen Planungshorizont von fünf bis zehn Jahren sind diese Risiken jedoch beherrschbar. In aktuellen Projekten sehen wir, dass Betreiber seltener nach den Kosten pro Kilowatt fragen und häufiger danach, welche Methode ihnen die Sicherheit gibt, dass die Anlage betriebsbereit ist, bevor ihre GPU-Kapazität eintrifft.

Warum Gesamtkosten wichtig bleiben, auch wenn Dringlichkeit dominiert

Geschwindigkeit und Dichte bestimmen derzeit die Diskussion. Die finanzielle Realität des Rechenzentrumsbetriebs erstreckt sich jedoch weiterhin über 15 bis 20 Jahre. Eine Bauweise, die schneller liefert, aber über diesen Zeitraum höhere Betriebskosten, Wartungsbindungen oder geringere Flexibilität verursacht, kann trotz besserer Eröffnungsbilanz insgesamt teurer sein.

Das CapEx- und Phasing-Bild

Traditionelle Bauweise erfordert häufig, Kapital bereits zu Beginn für die endgültige Gesamtkapazität zu binden: Gebäudehülle, Tragwerk, Technikräume und Kühlanlage werden auf den Endausbau ausgelegt. Damit wird heute Infrastruktur bezahlt, die möglicherweise erst Jahre später Umsatz generiert. Ein modularer Ansatz erlaubt es Betreibern, eine erste Phase zu aktivieren und Kapazität nach Bedarf zu ergänzen, wodurch erhebliche Investitionsausgaben auf den Zeitpunkt verschoben werden, an dem sie tatsächlich benötigt werden.

 Hinweis: Die Zahlen sind indikativ. Tatsächliche Kosten hängen von Standort, Spezifikation, Redundanzniveau und Marktbedingungen zum Beschaffungszeitpunkt ab.

Die OpEx-Realität über 15 Jahre

Traditionelle Rechenzentren in gemäßigten Klimazonen erreichen regelmäßig PUE-Werte von 1,2 bis 1,4. Eine individuell geplante Anlage kann lokales Klima und Bauphysik nutzen, um weiter zu optimieren als ein standardisiertes Modul es typischerweise erlaubt. Moderne modulare Systeme haben die Lücke verkleinert. Führende Anbieter berichten PUE-Werte von 1,2 bis 1,35 für luftgekühlte Konfigurationen. Eine PUE-Differenz von 0,1 bei 5 Megawatt IT-Last und einem durchschnittlichen industriellen EU-Strompreis von rund 0,12 EUR pro Kilowattstunde entspricht jedoch ungefähr 5 bis 8 Millionen EUR kumulierten Energiekosten über 15 Jahre. Das ist in keiner TCO-Analyse eine vernachlässigbare Größe.

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Wohin sich die Branche bis 2028 bis 2030 entwickelt

Mehrere Signale weisen auf eine recht klare Richtung hin.

Modulare Werkskapazität wird wachsen, aber nicht sofort

Die aktuelle Kapazitätsgrenze in den Werken ist vorübergehend. Große modulare Anbieter, darunter Vertiv, Schneider Electric und mehrere asiatische Hersteller, investieren in den Ausbau ihrer Produktion. Bis 2026 bis 2027 sollten sich Lieferzeiten wieder in Richtung 9 bis 14 Monate bewegen, wodurch modulare Lösungen für mittelgroße Projekte wieder verlässlich schneller als traditionelle Ansätze werden. Betreiber sollten diese Erholung jedoch nicht als selbstverständlich einplanen.

Flüssigkühlung wird die modulare Wirtschaftlichkeit verändern

Der Wechsel zu Direct-to-Chip- und Immersionskühlung verändert den modularen Markt. Die Investitionskosten flüssiggekühlter modularer Systeme sind höher, aber auch die Temperatur der Wärmeabgabe ist höher. Dadurch kann das Kühlsystem Außenluft ganzjährig für Free Cooling nutzen, statt auf mechanische Kältemaschinen angewiesen zu sein. Das verbessert die Energieeffizienz über die Lebensdauer des Assets deutlich.

Modulare Anbieter, die geprüfte flüssiggekühlte Systeme mit klaren Leistungsgarantien liefern können, werden besser positioniert sein als Anbieter ohne solche Nachweise. Traditionelle Projektteams können Flüssigkühlung ebenfalls umsetzen, aber die Verantwortung für Tests und Funktionsnachweis liegt dann stärker beim Projektteam als beim Lieferanten.

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Nachhaltigkeitsregulierung wird die Methodenwahl beeinflussen

Die Delegierte Verordnung (EU) 2024/1364 macht die Berichterstattung zu Betriebsenergie und Wasserverbrauch für Rechenzentren in Europa zu einer Compliance-Anforderung. Gleichzeitig bewegt sich die Offenlegung von grauem Kohlenstoff in mehreren Rechtsräumen in Richtung Pflichtangabe. Werksfertigung erzeugt typischerweise weniger Bauabfall als Vor-Ort-Bauweisen, und einige modulare Hersteller veröffentlichen bereits Daten zum eingebetteten Kohlenstoff ihrer Produkte. Wenn Nachhaltigkeitsberichterstattung für Finanzierung und Genehmigung wichtiger wird, beeinflusst die Fähigkeit, eine klare und dokumentierte Aussage zum Baukohlenstoff zu treffen, die Methodenwahl auf eine Weise, die reine Kostenvergleiche nicht erfassen.

Die Rechenzentrumsbaulandschaft 2030

• Modulare Bauweise wird Edge-, regionale Colocation- und Enterprise-Deployments unter etwa 30 Megawatt dominieren.
• Traditionelle Bauweise bleibt bei Hyperscale-Campussen über 100 Megawatt wettbewerbsfähig, wo Beschaffungsvolumen und maßgeschneiderte Planung echte Kostenvorteile schaffen.
• Die mittlere Ebene von 30 bis 100 Megawatt wird zunehmend hybride Ansätze nutzen: traditionelles Tiefbau- und Tragwerkskonzept mit vorgefertigten Energie- und Kühlmodulen, die in eine dauerhafte Gebäudehülle integriert werden.
• Flüssiggekühlte modulare Systeme werden unabhängig von der Anlagengröße zur Standardspezifikation für KI- und HPC-Workloads.
• Resilienz der Lieferkette wird neben Kosten und Terminplan zu einem formalen Bewertungskriterium. Das wird einige Betreiber zu hybriden Beschaffungsstrategien führen, statt sich vollständig auf einen Ansatz festzulegen.

Total Cost of Ownership: der Rahmen, der weiterhin gilt

Trendanalyse ist wichtig, aber die Zahlen des konkreten Projekts sind entscheidend. Die folgende Tabelle fasst die wichtigsten TCO-Hebel zusammen und zeigt, in welche Richtung sie die Entscheidung typischerweise beeinflussen. Sie ist ein Ausgangsrahmen, keine feste Regel, und sollte immer anhand von Standort, Programm und Betriebsmodell validiert werden.

 

Fazit

Die Debatte zwischen modularer und traditioneller Bauweise entwickelt sich weiter. Das KI-Zeitalter beschleunigt einige Trends, verkompliziert andere und schafft einen Markt, in dem die richtige Antwort stärker denn je von Projektgröße, Timing, Dichteanforderungen und Lieferkettenbedingungen abhängt.

Der übliche Kostenvergleich reicht nicht mehr aus. Die Kräfte, die den Rechenzentrumsbau im weiteren Verlauf dieses Jahrzehnts prägen, gehen tiefer als Baukosten pro Kilowatt.

Häufig gestellte Fragen

Ist modulare Rechenzentrumsbauweise noch schneller als traditionelle Bauweise?

In der Regel ja, aber weniger verlässlich als vor 2023. Die KI-getriebene Nachfrage hat die Lieferzeiten modularer Werke in manchen Fällen auf 18 bis 24 Monate verlängert. Das schwächt den Terminvorteil für Betreiber, die die Beschaffung nicht frühzeitig planen.

Unter normalen Lieferbedingungen stellt modulare Bauweise betriebsfähige Kapazität 30 bis 50 Prozent schneller bereit als ein vergleichbares traditionelles Programm. Der Beschaffungszeitpunkt ist inzwischen genauso wichtig wie die Wahl der Bauweise selbst.

Welche Bauweise ist besser für KI-Workloads geeignet?

Für dringende KI- und High-Performance-Computing-Deployments mit hoher Rack-Dichte passt modulare Bauweise meist besser, weil speziell entwickelte Module von Beginn an für Racklasten von 40 bis 100 Kilowatt ausgelegt werden können.

Für sehr große KI-Campusse über 100 Megawatt kann traditionelle Bauweise durch maßgeschneiderte Beschaffung und standortspezifische Kühlplanung langfristig wirtschaftlicher sein. Die Antwort hängt stark von Dringlichkeit, Maßstab und verfügbarer Werkskapazität ab.

Was sind die Hauptrisiken modularer Rechenzentrumsbauweise?

Die wichtigsten Risiken sind Lieferantenkonzentration, Modulgrenzen, die spätere Flexibilität einschränken, und Abhängigkeit von Produktionsplänen der Werke. Bei angespannter Lieferlage können Lieferzeiten 18 bis 24 Monate erreichen, wodurch der Terminvorteil teilweise verloren geht.

Betreiber sollten außerdem Wartung, Ersatzteile und Garantievereinbarungen sorgfältig prüfen, um langfristige Abhängigkeiten von einem einzelnen Anbieter für die Betriebskontinuität zu vermeiden.

Wie werden sich Rechenzentrumsbauweisen bis 2030 entwickeln?

Der Markt teilt sich in zwei Bereiche. Modulare Bauweise wird ihre Position bei Edge-, regionalen und Enterprise-Anlagen unter etwa 30 Megawatt festigen. Traditionelle Bauweise bleibt bei Hyperscale-Campussen wettbewerbsfähig, wo Beschaffungsvolumen echte Kostenvorteile schafft.

Ein hybrider Ansatz mit traditionellem Tiefbau und Tragwerk sowie vorgefertigten Energie- und Kühlmodulen wird im Bereich von 30 bis 100 Megawatt voraussichtlich häufiger werden. Flüssiggekühlte modulare Systeme werden zur Standardspezifikation für KI- und HPC-Workloads in allen Größenordnungen.

Wie beeinflusst Nachhaltigkeitsregulierung die Entscheidung zwischen modular und traditionell?

Sie wirkt sich zunehmend konkret auf Projektentscheidungen aus. Werksfertigung reduziert im Vergleich zu traditionellen Methoden typischerweise Bauabfall und Eingriffe auf der Baustelle. Einige modulare Hersteller veröffentlichen inzwischen Daten zum eingebetteten Kohlenstoff ihrer Produkte, was die Berichterstattung unter aufkommenden europäischen Nachhaltigkeitsrahmen einschließlich der Delegierten Verordnung (EU) 2024/1364 unterstützt.

Wenn die Offenlegung von grauem Kohlenstoff für Finanzierung und Genehmigung relevanter wird, beeinflusst die Fähigkeit, eine klare und dokumentierte Nachhaltigkeitsaussage zur Bauweise zu treffen, Projektentscheidungen in einer Weise, die reine Kostenvergleiche derzeit nicht abbilden.

 

Über uns gbc engineers ist ein international tätiges Ingenieurbüro mit Standorten in Deutschland, Polen und Vietnam und hat weltweit bereits über 10.000 Projekte realisiert. Wir bieten Leistungen in den Bereichen Tragwerksplanung, Rechenzentrumsplanung, Infrastruktur- und Brückenbau, BIM & Scan-to-BIM sowie Projekt- und Baumanagement an. Durch die Verbindung deutscher Ingenieurqualität mit internationaler Expertise schaffen wir für unsere Auftraggeber nachhaltige, sichere und effiziente Lösungen.