Interview Experte: Stromverbrauch durch KI wächst rasant

• ChatGPT verbraucht für eine Anfrage etwa dreimal so viel Strom wie eine Google-Anfrage.
• Der Nettonutzen durch KI für Natur und Umwelt lässt sich bisher nicht beziffern.
• Jens Gröger vom Öko-Institut schlägt vor, Umweltauswirkungen digitaler Dienstleistungen wie bei Haushaltsgeräten zu kennzeichnen.

MDR AKTUELL: Können Sie einordnen, wo der Stromverbrauch durch KI in Deutschland aktuell steht und welche Entwicklungen da zu erwarten sind?

Jens Gröger: Künstliche Intelligenz ist ja eine spezifische Software-Anwendung, die in der Regel in Rechenzentren läuft. Wieviel Prozent des Verbrauchs der Rechenzentren auf KI entfällt, kann ich leider nicht beantworten, aber wir wissen, wie viel Strom Rechenzentren verbrauchen. In Deutschland machen Rechenzentren derzeit etwa 3,5 Prozent des Stromverbrauchs aus.

Das Beunruhigende ist, dass Rechenzentren jedes Jahr mehr brauchen. Die Steigerungsrate liegt bei sechs Prozent. Es ist also absehbar, dass sich dieser Stromverbrauch in den nächsten zehn, zwanzig Jahren verdoppeln oder sogar verdreifachen wird. Und KI spielt dabei eine besondere Rolle. Wir erleben ja gerade einen richtigen KI-Hype und wenn KI in alle Anwendungen integriert werden soll, führt das zu einem sprunghaften Anstieg des Stromverbrauchs.

Mit Sprachmodellen wie ChatGPT erhält KI auch Einzug in den Mainstream. Wie lässt sich denn der Stromverbrauch von solchen KI-Anwendungen beziffern – im Vergleich zu anderen Anwendungsfeldern?

Wie viel Strom genau ChatGPT oder eine Google-Anfrage verbraucht, dazu geben die Anbieter keine konkreten Zahlen. Aber Schätzungen zufolge verursacht eine Google-Anfrage etwa 1,5 Gramm CO2-Emissionen.

Bei einer ChatGPT-Anfrage sind es etwa 4,5 Gramm CO2-Emissionen, also dreimal so viel. Andere rechnen auch mit Faktoren bis zu zehn, dass also der Energieverbrauch um einen Faktor von drei bis zehn ansteigt, wenn ich KI in eine spezielle Anwendung implementiere.

In Leipzig plant die Universität ein neues KI-Rechenzentrum. Welche regionalen Entwicklungen beobachten Sie denn insgesamt beim Zubau von Rechenzentren?

In Deutschland sprießen die Rechenzentren gerade tatsächlich wie Pilze aus dem Boden, insbesondere in den Ballungszentren wie Frankfurt. Nicht zuletzt deshalb, weil in Frankfurt der Internetknotenpunkt ist, kommen ständig neue Kapazitäten in Rechenzentren dazu. Das geht so weit, dass der Strom dort schon knapp wird, weil 50 Prozent des Frankfurter Stroms durch diese Rechenzentren konsumiert werden.

Baustelle eines Rechenzentrums in Mainz. Bildrechte: picture alliance/dpa/Lando Hass

Ganz plastisch zeigt sich der Energieverbrauch auch an einem Rechenzentrum, das Microsoft derzeit im rheinischen Braunkohlerevier plant. Es soll 200.000 Quadratmeter umfassen und etwa so viel Strom verbrauchen wie 125.000 Haushalte. Das entspricht etwa einer Stadt wie Chemnitz. Der Stromverbrauch dieses einen Rechenzentrums ist also erheblich.

Solche großen sogenannten Hyperscale-Rechenzentren bauen vor allem Unternehmen wie Google, Microsoft oder Amazon Web Services. Kleinere Rechenzentren werden dagegen eher durch Universitäten oder mittelständische Unternehmen errichtet.

Gleichzeitig gilt KI aber auch als wichtiges Instrument für viele Lösungen – beispielsweise in der Klimaforschung. In welchem Verhältnis sehen Sie da Kosten und Nutzen von KI?

Die Frage kann ich nicht eindeutig beantworten. Es ist tatsächlich so, dass das Bundesumweltministerium sehr viele Projekte fördert, um beispielsweise Schrott zu sortieren oder um die Kreislaufwirtschaft besser aufzustellen, um Insekten zu zählen oder den Zustand von Gewässern zu erfassen. Das ist natürlich sehr nützlich, hier viele Daten zu erfassen, in Echtzeit zu verarbeiten und entsprechende Handlungen daraus abzuleiten.   

Einen nützlichen Beitrag kann KI auch immer dann leisten, wenn technische Prozesse optimiert und effizienter gestaltet werden. Zum Beispiel bei der Stromerzeugung oder bei Produktionsprozessen. Aber auf der anderen Seite ist nicht klar, wie groß der Aufwand ist, vor allen Dingen der Aufwand für die anderen KI-Anwendungen, die nicht auf Umweltentlastung hin ausgerichtet sind. Gerade Sprachmodelle wie ChatGPT wollen eher noch zusätzliche Produkte auf den Markt bringen und den Umsatz der jeweiligen Firma erhöhen. Wir sind einfach noch nicht so weit, dass man wirklich einen Nettonutzen von KI beziffern könnte.

Dabei wird der Strom auch zur knappen Ressource. Mit Mobilität und Heizen werden zwei große Alltagsbereiche von fossilen Brennstoffen zunehmend auf Elektrizität umgestellt. Wie müssen denn KI-Anwendungen und Rechenzentren in diesem Konkurrenzverhältnis mit dem Strom haushalten?

Das ist tatsächlich ein Dilemma – alle buhlen jetzt um diesen Strom. Da reicht es nicht, wenn wir auf erneuerbare Energien umsteigen, wenn wir gleichzeitig eine riesige Steigerung beim Strombedarf haben.  

Was wir aber bereits haben, ist eine Verpflichtung, dass Rechenzentren ihren Kunden Auskunft über ihren Energieverbrauch geben müssen. Diese Regelung aus dem Energieeffizienzgesetz ist schonmal ein Schritt in die richtige Richtung. Der nächste Schritt wäre, dass diese Transparenz auch im Markt ankommt.

Was ich mir tatsächlich wünschen würde, wäre eine verpflichtende Kennzeichnung zu Umweltauswirkungen von digitalen Dienstleistungen. Genauso, wie es sie bei Haushaltsgeräten mit der Skala von A bis G schon gibt. Als Unternehmen, als öffentliche Hand oder auch als Privatperson kann ich dann darauf achten, einen Anbieter zu wählen, der einen möglichst geringen Umweltfußabdruck hat.  

Damit hätte man also ein indirektes Steuerungsinstrument, damit die Unternehmen von sich aus energieeffizienter arbeiten?  

Genau. Man sollte einen Wettbewerb darum schaffen, möglichst energieeffiziente und insgesamt umweltfreundliche digitale Dienstleistungen anzubieten. Wenn ich mir heute eine digitale Dienstleistung aussuche, dann in der Regel nach Performance-Gesichtspunkten oder wo die Ausfallraten möglichst niedrig sind, nicht nach Umweltgesichtspunkten. Dieser Wettbewerb sollte erst mal geschaffen werden.  

Ein weiterer Schritt wäre aber auch, entsprechende Mindestanforderungen an Rechenzentren zu stellen: Dass sie Mindesteffizienzen bei der Gebäudetechnik, bei der Auslastung und Lebensdauer der Server einhalten müssen, aber auch bei der Abwärmenutzung. Rechenzentren erzeugen sehr viel Abwärme. Die könnte wunderbar in Nahwärmenetze eingespeist werden und dann Öl- und Gasheizungen in Haushalten ersetzen.

Welche Möglichkeiten sehen Sie noch, auf der technischen Seite Energiespareffekte zu erzielen?  

Insgesamt beobachten wir bei Rechenzentren, dass sie einen sehr hohen Stand-by-Stromverbrauch haben. Das heißt, selbst wenn sie beispielsweise nachts gar nichts tun, verbrauchen sie immer noch rund die Hälfte ihrer maximalen Energie. Deshalb sind natürlich alle Ansätze zielführend, die dazu dienen, Technik abzuschalten, wenn sie gerade nicht benötigt wird.