Werden die Fortschritte bei der Luftverbesserung durch Rechenzentren zunichte gemacht? US-Studie warnt vor der Zukunft im Jahr 2031

Wenn Sie eine Frage in Ihr Smartphone eingeben, erhalten Sie innerhalb von Sekunden eine Antwort. KI, die Texte zusammenfasst, Bilder generiert und sogar Arbeitsabläufe plant, erscheint als ein leichtgewichtiger Dienst, der nur auf dem Bildschirm funktioniert.

Doch die Anlagen, die diese Antworten generieren, beanspruchen realen Raum und verbrauchen kontinuierlich Strom.

Je nachdem, wie dieser Strom erzeugt wird, könnten jahrelange Bemühungen zur Luftverschmutzungsbekämpfung erheblich zurückgeworfen werden. Ein Artikel von The Verge, der die Analyse des Houston Advanced Research Center (HARC) in Texas aufgreift, stellt solche Fragen an die Infrastruktur, die das Wachstum im KI-Zeitalter unterstützt.

Es geht nicht nur darum, dass "KI viel Strom verbraucht". Die Frage ist, welche Stromerzeugungsanlagen an welchem Ort den zusätzlichen Strombedarf decken. Diese Wahl beeinflusst die Luftqualität in der Region.

Ein Szenario mit steigenden Emissionen im Jahr 2031 – jedoch keine "festgelegte Zukunft"

The Verge stellte ein Szenario vor, in dem geplante Datenzentren gebaut werden und Strom aus der angenommenen Energiequelle beziehen.

Der Artikel zeigt, dass die Emission von Feinstaubpartikeln im Energiesektor um mehr als das Dreifache steigen könnte, was das Niveau von 2006 erreichen würde. Stickoxide (NOx), die Smog verursachen, könnten um 136 % zunehmen, während Kohlendioxid (CO2) im Vergleich zu 2025 um 90 % steigen könnte.

Allerdings ist Vorsicht im Umgang mit diesen Zahlen geboten.

In der offiziellen Mitteilung von HARC wurde für ein Szenario, bei dem Strom aus dem Netz bezogen wird, ein Anstieg von NOx um 136 % und von PM2.5 und CO2 um etwa 90 % beschrieben.Die Steigerungsrate von PM2.5 stimmt nicht mit dem "mehr als das Dreifache" aus dem The Verge-Artikel überein. Ob dies auf Unterschiede in den Vergleichsbedingungen oder im Umfang der Erhebung zurückzuführen ist oder ein Problem bei der Darstellung vorliegt, konnte nicht bestätigt werden. Daher wird die Steigerungsrate von PM2.5 in diesem Artikel nicht als feststehender Wert behandelt.

Ein weiterer Punkt ist, dass die Emissionsmenge nicht gleich der Konzentration der Luft ist, die die Bewohner tatsächlich einatmen. Eine Schätzung, dass die NOx-Emissionen im Energiesektor um 136 % steigen, bedeutet nicht, dass die Luftqualität in allen Regionen um 136 % schlechter wird.

Die Zahlen zeigen eine Warnung, dass die Emission von Schadstoffen unter bestimmten Bedingungen erheblich zunehmen könnte.

Allein durch den Blick auf das Gebäude eines Datenzentrums lässt sich die Umweltbelastung nicht erkennen

Bei der Betrachtung dieses Problems ist es notwendig, das Gebäude mit den Servern und die Anlagen zur Stromerzeugung getrennt zu betrachten.

Wenn ein Datenzentrum Strom aus dem Netz kauft, können die damit verbundenen Emissionen in einem entfernten Kraftwerk auftreten. Wird hingegen eine stromerzeugende Anlage, die Brennstoffe nutzt, auf dem Gelände oder in der Nähe errichtet, ändert sich die räumliche Beziehung zwischen Stromversorgung und Emissionsquelle.

Das bedeutet, dass das saubere Erscheinungsbild einer Anlage und das Fehlen von Schornsteinen allein keine Rückschlüsse auf die mit dem Betrieb verbundene Umweltbelastung zulassen.

Für Nutzer ist die "Cloud" mit physischen Anlagen verbunden. In der Beschreibung von KI-Diensten werden die Leistungsfähigkeit des Modells und die Antwortgeschwindigkeit aufgeführt, aber auch Informationen über die Stromquelle sind ein wichtiger Aspekt, um die Realität des Dienstes zu verstehen.

Auch bei den von den Betreibern angegebenen Umweltzielen ist es wichtig, die Reduzierung von CO2 und die Reduzierung von luftverschmutzenden Stoffen, die die Region betreffen, jeweils zu überprüfen. Ein einzelner Indikator kann nicht alle Umweltauswirkungen erklären.

Zukunftsprognosen hängen von Bauplänen und der Wahl der Energiequelle ab

HARC analysierte drei verschiedene Prognosen für den Bedarf an Datenzentren und kombinierte sie mit verschiedenen Methoden der Stromversorgung.

Das Modell geht davon aus, dass die Anlagen das ganze Jahr über mit einer Auslastung von 80 % betrieben werden. In jedem Szenario wird angenommen, dass der neue Bedarf an Datenzentren mit derselben Methode der Stromversorgung gedeckt wird.

In der Realität kann es zu Verzögerungen oder Absagen von Plänen kommen, und es können unterschiedliche Energiequellen oder Betriebsweisen für jede Anlage gewählt werden. Daher wird eine einzelne Berechnung nicht direkt zu den zukünftigen Ergebnissen führen.

Diese Unsicherheit macht die Warnung nicht bedeutungslos. Vielmehr zeigt sie, dass durch zukünftige Investitions- und Betriebsentscheidungen die Ergebnisse verändert werden können.

Es muss nicht nur die Größe des Baus von Datenzentren, sondern auch die Frage, womit der Strom erzeugt wird, gestellt werden. Der zentrale Punkt, der aus der Analyse von HARC abgeleitet werden kann, liegt darin.

Auf sozialen Netzwerken wird über "fehlende Transparenz" und den "Vergleich mit anderen Industrien" diskutiert

Auf sozialen Netzwerken wird aus verschiedenen Perspektiven über die Umweltbelastung von Datenzentren diskutiert.

Hier wird ein Thema vorgestellt, das auf der internationalen Forenplattform "Reddit" zu finden ist und sich nicht direkt auf den aktuellen Artikel von The Verge oder die neue Analyse von HARC bezieht. Auch kann aus den Beiträgen einer einzelnen Community nicht auf den allgemeinen Trend der öffentlichen Meinung geschlossen werden.

Eine der Diskussionen betrifft die Unzufriedenheit über die schwer erkennbare Umweltbelastung.

Es gab Meinungen, dass es schwierig sei, das Gesamtbild nur durch die Offenlegung von Unternehmensinformationen zu erfassen, und dass nicht nur die Berechnungen beim Lernen und Verwenden von KI, sondern auch die Herstellung von Halbleitern und der Abbau von Rohstoffen berücksichtigt werden müssen.

Andererseits gibt es Beiträge, die darauf hinweisen, dass man nicht nur auf Datenzentren fokussieren, sondern den Ressourcenverbrauch mit der Landwirtschaft und anderen Nutzungen vergleichen sollte. Die Ansicht ist, dass durch das Design der Einrichtungen und die Verbesserung der Effizienz die Belastung reduziert werden kann.

Dem wird entgegengehalten, dass die hohe Belastung anderer Industrien kein Grund ist, neue Belastungen zu erhöhen.

Diese Beiträge sind keine wissenschaftlichen Überprüfungen an sich. Doch sie zeigen, dass sich der Fokus der Diskussion nicht nur darauf beschränkt, ob KI gut oder schlecht ist. Es geht auch darum, welche Belastungen gezählt werden, womit verglichen wird und welche Informationen Unternehmen offenlegen sollten. Es ist ein Konflikt über die Informationen, die für Entscheidungen benötigt werden.

Auch in Japan muss die Ansiedlung und Stromversorgung zusammen bedacht werden

Die Zahlen aus Texas können nicht direkt auf Japan übertragen werden, da sich die Energiequellen, Anlagen, Standorte und Systeme unterscheiden.

Dennoch ist das Thema für Japan relevant. Auch im siebten Energiegrundplan Japans wird der Bedarf an Datenzentren als Faktor für die zukünftige Stromnachfrage genannt.

Auch bei der Planung neuer Datenzentren in Japan gibt es Punkte, die neben Investitionskosten und wirtschaftlichen Auswirkungen überprüft werden sollten.

Erstens, woher der zusätzliche Strom bezogen wird. Es geht nicht nur um die jährliche Kaufmenge, sondern auch darum, welche Energiequelle zu welchen Zeiten die Versorgung übernimmt.

Zweitens, wenn Stromerzeugungsanlagen vor Ort errichtet werden, wie die Betriebsbedingungen und Emissionsmaßnahmen aussehen. Es muss nicht nur die Installation der Anlagen, sondern auch das Ausmaß ihrer Nutzung im Normalbetrieb erklärt werden.

Drittens, ob die Erklärung gegenüber der Region in überprüfbarer Form erfolgen kann. Wenn Informationen über den Stromverbrauch und die Betriebsergebnisse der Anlagen zur Verfügung stehen, können die Bewohner eine fundierte Entscheidung treffen, indem sie die Planungsphase mit der Realität nach der Inbetriebnahme vergleichen.

Dies sind keine Vorhersagen, dass in Japan dieselbe Verschmutzung wie in Texas auftreten wird. Es sind Perspektiven, die aus ausländischen Schätzungen abgeleitet werden können, um Geschäftspläne zu bewerten.

Die Frage ist, wie das "System, das KI betreibt" gestaltet wird

KI hat den Wert, Arbeit zu unterstützen, Informationen leichter auffindbar zu machen und neue Ausdrucksformen zu ermöglichen. Diesen Wert anzuerkennen und die Belastung der Infrastruktur zu überprüfen, schließen sich nicht aus.

Die aktuelle Analyse sollte nicht auf die Schlussfolgerung verkürzt werden, dass "die Luftqualität durch die Nutzung von KI zwangsläufig schlechter wird". Gleichzeitig kann die Wahl der Stromversorgung nicht aufgeschoben werden, indem man darauf vertraut, dass "technologischer Fortschritt das Problem von selbst lösen wird".

Wenn die Entscheidung getroffen wird, Datenzentren zu erweitern, müssen der notwendige Strom und die Emissionsmaßnahmen gemeinsam betrachtet werden. Die Betreiber sollten nachvollziehbare Daten vorlegen, und die Verwaltung und die Region sollten diese Informationen überprüfen. Solche konkreten Entscheidungen beeinflussen die zukünftige Umweltbelastung.

Auch wenn die Antworten der KI auf dem Bildschirm kurz sind, laufen die dahinterstehenden Anlagen über viele Jahre hinweg.

Wo und aus was der Strom, der den Komfort unterstützt, erzeugt wird, ist eine Frage, die auch Japan durch die Warnung aus Texas gestellt wird.

Quellen und Referenzmaterialien

1. The Verge:
   Bericht über die Analyse von HARC, die aufzeigt, dass der Strombedarf von Datenzentren die Fortschritte bei der Luftverbesserung rückgängig machen könnte.
   https://www.theverge.com/ai-artificial-intelligence/1015958/data-center-pollution-rising-report

2. Offizielle HARC-Veröffentlichung: Schätzung der Emissionen und Bedeutung der Wahl der Energiequelle
   Überprüfung der Aussichten auf Anstieg von NOx, PM2.5 und CO2. Es gibt eine Diskrepanz in der Darstellung der PM2.5-Steigerungsrate im Vergleich zum Originalartikel.
   https://harcresearch.org/news/data-center-power-demand-could-undo-decades-of-texas-air-quality-progress-harc-analysis-finds/harcresearch.org

3. HARC-Forschungsseite: Analysemethoden, Annahmen, Grenzen
   Überprüfung der drei Nachfrageprognosen, Betriebsbedingungen, Stromversorgungsszenarien und Unsicherheiten durch Bauverzögerungen.
   https://harcresearch.org/research/texas-data-center-air-quality/harcresearch.org

4. Reddit: Diskussionen über die Umweltauswirkungen von Datenzentren und KI
   Zusammenfassung von Meinungen über Unzufriedenheit mit der Informationsoffenlegung, Forderungen nach Vergleichen mit anderen Industrien und Gegenargumenten dazu. Keine direkten Reaktionen auf die aktuelle Berichterstattung, und die in den Beiträgen genannten Zahlen werden nicht als faktische Grundlage verwendet.
   https://www.reddit.com/r/BetterOffline/comments/1tlnaxb/data_centerai_environmental_impacts/reddit.com

5. Ministerium für Wirtschaft, Handel und Industrie: Siebter Energiegrundplan
   Verweis darauf, dass der Bedarf an Datenzentren bei der Betrachtung der zukünftigen Stromnachfrage in Japan genannt wird.
   https://www.meti.go.jp/files/900015352.pdf