Wie geht man mit der KI-Energiekrise um?

Künstliche Intelligenz entwickelt sich schneller als erneuerbare Energien. Während Einzelpersonen aufgefordert werden, die Heizung herunterzudrehen, startet GAFAM die Kernenergie wieder. Die Internationale Energieagentur veranstaltet am 4. und 5. Dezember 2024 einen globalen Kongress zu künstlicher Intelligenz und Energie.

Das US-Atomkraftwerk „Three Mile Island“ ist berüchtigt als Schauplatz eines der schrecklichsten Atomunfälle der Geschichte im Jahr 1979 und wird bald wieder in Betrieb genommen, um Systeme mit künstlicher Intelligenz (KI) von Microsoft anzutreiben. Diese Ankündigung vom September 2024, die einen Reaktor betrifft, der unabhängig von dem Reaktor ist, der den Unfall von 1979 verursacht hat, ist Teil eines globaleren Trends zu massiven Investitionen digitaler Giganten in die Kernenergie.

So gab Google auch die Unterzeichnung einer Vereinbarung mit dem Start-up Kairos Energy bekannt, das auf den Bau kleiner modularer Kernreaktoren (sogenannte „SMRs“) spezialisiert ist, um dessen Entwicklung zu finanzieren und einen Teil seiner Produktionskapazität bis 2030 zu reservieren. Amazon folgte diesem Beispiel und ist eine ähnliche Partnerschaft mit dem Start-up X-Energy eingegangen.

Der Grund für diese Investitionen ist einfach: Die exponentielle Entwicklung generativer KI erfordert erhebliche Rechenkapazitäten, die sich in besonders energieintensiven Rechenzentren befinden.

Die neuesten Studien zeigen, dass KI zwischen 10 und 20 % des Stromverbrauchs aller Rechenzentren auf der Welt ausmacht, was laut der International Data Protection Agency (IEA) jedes Jahr um 20 bis 40 % zunimmt. In einigen Ländern, wie zum Beispiel Irland, übersteigt der Verbrauch von Rechenzentren sogar den Stromverbrauch der Haushalte.

Das Missverhältnis dieser Zahlen wirft darüber hinaus die Frage auf: Ist dieser Wettlauf um Rechenkapazität in einem Kontext, in dem der Klimanotstand in aller Munde ist und die Bürger aufgefordert werden, ihre Heizung auf 19 °C zu begrenzen, wirklich nachhaltig und wünschenswert? Sollten wir wirklich unbedingt versuchen, neue Stromproduktionskapazitäten aufzubauen, um mit der Geschwindigkeit der Entwicklung von Rechenzentren Schritt zu halten?

Die Lösungen für diese Krise liegen nicht auf der Hand, da so viele unterschiedliche Interessen und Faktoren zu berücksichtigen sind. In internationalen Diskussionen zeichnen sich jedoch allmählich Möglichkeiten ab, den Energieverbrauch von KI und die explosionsartige Zahl von Rechenzentren zu begrenzen, beispielsweise durch Besteuerung oder Regulierung.

Warum braucht KI so viel Energie?

Jedes Mal, wenn wir unserem bevorzugten generativen KI-System eine Frage stellen, wird die Anfrage über das Internet gesendet, um in einem Rechenzentrum verarbeitet zu werden, das sich in verschiedenen Regionen der Welt befinden kann. Letzterer verbraucht Strom, um die darin untergebrachten Computerkomponenten und sein Kühlsystem mit Strom zu versorgen, ganz zu schweigen von der Energie, die für den Aufbau des Zentrums und der elektronischen Komponenten selbst erforderlich ist.

In den letzten Jahren sind die wichtigsten KI-Modelle komplexer geworden und erfordern für ihren Betrieb immer größere Rechenkapazitäten, seit 2010 jedes Jahr vier- bis fünfmal mehr, wie aus neuesten Studien hervorgeht. Gleichzeitig steigt die Zahl der Nutzer weiter an, allein bei ChatGPT sind es jede Woche mehr als 200 Millionen Nutzer.

Diese Trends erklären, warum KI-Anbieter immer mehr Strom benötigen, stark in erneuerbare Energien zur Stromversorgung ihrer Systeme investieren und den Aufbau neuer Infrastrukturen auf der ganzen Welt planen.

Warum ist die Verbreitung von Rechenzentren ein Problem für den Planeten?

Die mit dem generativen KI-Trend verbundene Beschleunigung der Nachfrage nach Rechenkapazität geht mit erheblichen negativen Auswirkungen auf die Umwelt einher.

Erstens verursacht die Produktion des von Rechenzentren verbrauchten Stroms je nach verwendeter Quelle Treibhausgasemissionen. Diese Emissionen machen laut IEA bereits 1 bis 3 % der weltweiten Emissionen aus und dürften noch zunehmen, wenn die Zahl der Zentren steigt.

Da Rechenzentren dann besonders energieintensiv sind, können sie die Stabilität des Netzwerks auf lokaler Ebene beeinträchtigen. In einem Stromnetz muss die produzierte Strommenge immer der verbrauchten Strommenge entsprechen, andernfalls ist dies der Fall Blackout (die Panne). Das Hinzufügen von Infrastrukturen, die viel Strom verbrauchen, in geografischen Gebieten, in denen das Gleichgewicht zwischen Produktion und Verbrauch bereits fragil ist, erhöht das Risiko Blackoutinsbesondere wenn der Energiemix größtenteils auf erneuerbaren Energien basiert, die von Natur aus intermittierend sind.

Schließlich übersteigt das Entwicklungstempo der KI das der Stromerzeugungskapazitäten aus erneuerbaren Energien wie Photovoltaikanlagen oder Windkraftanlagen bei weitem. Um ihren Bedarf zu decken, werden digitale Giganten wahrscheinlich auf kohlenstoffbasierte Energiequellen wie Kohle oder Gas zurückgreifen, die schneller verfügbar sind. Dies führt dazu, dass sie sich katastrophal von ihren CO2-Neutralitätszielen entfernen, da Microsoft einen Anstieg seiner Emissionen um 29 % im Vergleich zu 2020 und Google um 48 % im Vergleich zu 2019 verzeichnen konnte. Gleichzeitig kommunizieren sie intensiv über ihre Investitionen in erneuerbare Energien, um ihre schlechte Umweltleistung zu vergessen.

Welche Lösungen zur Bewältigung der KI-Energiekrise?

Aus drei Gründen besteht die Lösung nicht unbedingt darin, den Bau neuer Rechenzentren zu verbieten.

Tatsächlich sind neue Rechenzentren, die von digitalen Giganten gebaut werden, im Allgemeinen effizienter als alte Infrastrukturen. Der Bau neuer Zentren ist auch eine Antwort auf andere Herausforderungen, da sie zur wirtschaftlichen Entwicklung von Gebieten beitragen (durch die Schaffung von Arbeitsplätzen und Aktivitäten auf lokaler Ebene), aber auch zur Schaffung souveräner Rechenleistung (z. B. in Europa), die weniger unterworfen ist die möglichen Auswirkungen geopolitischer Konflikte auf internationaler Ebene.

Sofern es kein globales Moratorium für den Bau neuer Infrastrukturen gibt, führt das Verbot lokaler Umsetzungsprojekte nur zu deren Verlagerung, möglicherweise in Länder, in denen der Energiemix noch kohlenstoffintensiver ist, was aus ökologischen Gründen nicht wünschenswert ist Standpunkt…

Die Dringlichkeit einer internationalen Reflexion über die Regulierung von Rechenzentren

Wie bei der europäischen Energieeffizienzrichtlinie und dem europäischen Verhaltenskodex für Rechenzentren ist es wichtig, sicherzustellen, dass bei jedem neuen Projekt die besten verfügbaren Technologien im Hinblick auf die Energieeffizienz zum Einsatz kommen, aber auch, um zu verhindern, dass der Verbrauch aufgrund des Rebound-Effekts steigt, und mit kohlenstoffarmem Strom betrieben werden. Je mehr Standards auf globaler Ebene harmonisiert werden, desto geringer ist das Risiko einer Verlagerung in Länder mit flexibleren Standards, die aber möglicherweise aus Umweltsicht weniger vorteilhaft sind.

Weiterlesen: Der Rebound-Effekt: Wenn übermäßiger Konsum die Bemühungen um Nüchternheit zunichte macht

Denkbar wäre auch eine weltweite Regulierung der Zahl der Rechenzentren durch eine globale Organisation nach dem Vorbild der Internationalen Fernmeldeunion, die die Zuteilung der Funkfrequenzen verwaltet.

Auch über die Besteuerung von Rechenzentrumsbetreibern muss nachgedacht werden, um festzustellen, ob sie genutzt werden kann, um die Versorgung mit grüner Energie und die Einführung nachhaltigerer Praktiken durch Steuererleichterungen oder die Einführung einer „speziellen Steuer für die Kleinsten“ zu fördern tugendhafte Betreiber. Beispielsweise wurde der Weg im Rahmen der Informationsmission des Senats zum ökologischen Fußabdruck der digitalen Technologie im Jahr 2020 erwähnt, die nur in Frankreich zur Einführung einer ermäßigten Steuer für Rechenzentren führte, die Energieleistungskriterien einhalten.

Schließlich ist es auch möglich, auf den Einsatz von KI zu reagieren. Die Sensibilisierung der Öffentlichkeit für die Umweltprobleme der KI würde es ermöglichen, die Nutzung auf eine sinnvollere Nutzung der Technologie auszurichten, indem beispielsweise die Freizeitnutzung eingeschränkt wird.

Sehr oft wird in Debatten über den ökologischen Fußabdruck der KI die Notwendigkeit hervorgehoben, die mit ihrer Entwicklung verbundenen negativen externen Effekte, wie sie in diesem Artikel erwähnt werden, mit den potenziellen positiven Auswirkungen in Einklang zu bringen, die KI in verschiedenen Sektoren, insbesondere im wirtschaftlichen Bereich (Wertschöpfung), beitragen kann ) oder Umwelt (Reduzierung von Emissionen durch Optimierung der Energieeffizienz anderer Aktivitäten).

Wenn das Argument attraktiv ist und rational erscheint, können hypothetische positive Auswirkungen auf lange Sicht nicht eine unvernünftige Entwicklung der KI auf kurze Sicht rechtfertigen, die irreversible Schäden an der Umwelt verursacht und das Risiko birgt, unsere Fähigkeit zu gefährden, künftigen Generationen eine gesunde Umwelt zu hinterlassen.