Durch die Steigerung des Ökostromverbrauchs und den Erwerb von Ökozertifikaten können Rechenzentren ihren CO2-Ausstoß verbessern und gleichzeitig die Entwicklung erneuerbarer Energien unterstützen.
Die Internationale Energieagentur veröffentlichte kürzlich den Bericht „Global Energy Assessment“ (im Folgenden „Bericht“). Darin prognostiziert sie, dass der globale Energiebedarf schneller als erwartet wächst. Der durch den Bau und die Entwicklung von Rechenzentren sowie den Einsatz und die Anwendung künstlicher Intelligenz (KI) getriebene Strombedarf ist dabei die treibende Kraft. Der Bericht weist darauf hin, dass die Stromerzeugung aus fossilen Brennstoffen immer noch fast 601 Milliarden Tonnen (Tonnen) der weltweiten Stromversorgung ausmacht. Wird die KI-Industrie, die als energieintensiv gilt, die CO2-Emissionen in der Stromerzeugung weiter erhöhen? Wie kann diese aufstrebende Branche im Rahmen des allgemeinen Trends zur kohlenstoffarmen Energiewende eine grüne Entwicklung erreichen?
Hoher Energieverbrauch ist nicht ungrün
Der Bericht zeigt, dass der Stromverbrauch der Industrieländer weltweit vor 2023 generell rückläufig war. Im Jahr 2024 stieg er jedoch um 230 Terawattstunden, wobei der Anstieg in den USA besonders deutlich war. Grund dafür ist der Bedarf an Rechenleistung und Kühlstrom in Rechenzentren. Auch in der EU und Australien war dieses Phänomen zu beobachten, und auch dort stieg der Strombedarf.
Der enorme Strombedarf und die schnelle industrielle Expansion haben dazu geführt, dass KI-bezogene Branchen als „energieintensiv“ eingestuft werden.Der Bericht geht davon aus, dass die globale Stromerzeugungskapazität durch den Bau von Rechenzentren bis 2024 um etwa 201 TP3T steigen wird. Von traditionellen Industrien mit hohem Energieverbrauch bis hin zu aufstrebenden Industrien wie KI, Rechenleistung und Rechenzentren haben sich auf der Verbraucherseite des globalen Stromsystems strukturelle Veränderungen ergeben.
Die Entwicklung der KI-Industrie führt jedoch nicht zwangsläufig zu Stromengpässen oder gar erhöhten CO2-Emissionen. Aus Sicht der Branche könnte die Nutzung von Ökostrom durch KI der Schlüssel zur Lösung dieses Problems sein.
„Bei neuen Rechenzentren kann durch eine sinnvolle Standortwahl auf Grundlage der nationalen Strategie ‚Eastern Data and Western Computing‘ grundsätzlich eine direkte Versorgung mit Ökostrom erreicht und der Anteil des Ökostroms direkt an der Quelle erhöht werden.“ Niu Kai, Chefexperte für Energie und Strom bei Tencent IDC, erklärte gegenüber China Energy News: „Bei bestehenden Rechenzentrumsprojekten sind eine schrittweise Erhöhung des Anteils der Ökostrombeschaffung, der Bau kleiner dezentraler Wind-, Solar- und Speicherprojekte außerhalb des Rechenzentrumsparks sowie die Integration von Quelle, Netz, Last und Speicherung allesamt praktikable Mittel zur Reduzierung der CO2-Emissionen von Rechenzentren.“
Li Xindi, Leiter des Energietransformationsprojekts und leitender Analyst am Forschungsinstitut für grüne Innovation und Entwicklung, ist der Ansicht, dass China derzeit einen Mechanismus für den Verbrauch von Ökostromzertifikaten einführt, der Pflichtverbrauch und freiwilligen Verbrauch kombiniert. Rechenzentren gelten als Schlüsselbranchen für neue Infrastruktur und große Stromverbraucher. Durch die Erhöhung des Ökostromverbrauchs und den Erwerb von Ökostromzertifikaten können Rechenzentren die CO2-Bilanz verbessern und gleichzeitig den Ausbau erneuerbarer Energien fördern.
Bereitstellung neuer Mittel zur Verbesserung der Energieeffizienz
Neben der Reduzierung der CO2-Emissionen durch die Stromversorgung gelten kontinuierliche technologische Innovationen als Lösung, um die CO2-Angst der KI-Branche zu lindern. Die Internationale Energieagentur wies darauf hin, dass trotz des rasanten Wachstums von Größe und Anzahl der Rechenzentren weltweit auch die Verbesserung der Energieeffizienz von Software und Hardware in der KI-Branche den Anstieg des Energieverbrauchs abmildern könne.
In den letzten Jahren hat sich die Effizienz von KI-basierten Computerchips praktisch alle zwei bis drei Jahre verdoppelt. Laut der Internationalen Energieagentur ist der Stromverbrauch aktueller KI-basierter Chips bei gleicher Rechenleistung im Vergleich zu 2008 um rund 991 TP3T gesunken. Aus Branchensicht könnte der CO2-Reduktionseffekt weiter verstärkt werden, wenn die KI-Rechenleistung mit dem aktuellen CO2-Ausstoß des Stroms im Rechenzentrumsbetrieb in Einklang gebracht und die Rechenleistung so mobilisiert wird, dass Strom in CO2-armen Zeiten bevorzugt genutzt wird.
„Obwohl der absolute Wert des durch die Entwicklung der KI-Industrie verursachten Anstiegs des Stromverbrauchs sehr hoch ist, macht er immer noch einen relativ geringen Anteil an der gesamten Stromversorgungskapazität aus. Aktuellen Branchenprognosen zufolge wird der Stromverbrauch der KI-bezogenen Industrien nur etwa 31 TWh der gesamten Stromversorgungskapazität ausmachen. Selbst bis 2030 könnte dieser Wert auf 51 TWh steigen. Dies wird weder die lokale Stromversorgung noch die CO2-Emissionen insgesamt signifikant beeinträchtigen. Das Stromnetz meines Landes reicht aus, um eine stetige Entwicklung zu unterstützen“, betonte Niu Kai weiter.
Gleichzeitig bringt die Anwendung der KI-Technologie in verschiedenen Branchen auch neue Lösungen zur CO2-Reduzierung für traditionelle Industriezweige mit hohem Energieverbrauch mit sich, und die Mittel zur Verbesserung der Energieeffizienz sind durch KI vielfältiger geworden.
Miao Ren, Leiter der Beijing Shuji Intelligent Technology Co., Ltd., erklärte gegenüber einem Reporter von China Energy News, dass energieintensive Branchen derzeit mit zahlreichen Herausforderungen wie CO2-Emissionen in der Lieferkette und hohen Energieverbrauchsraten konfrontiert seien. Ein geringer CO2-Ausstoß werde zum Schlüssel für das Überleben und die Entwicklung von Unternehmen. Wenn die Anforderungen an eine umweltfreundliche Entwicklung von Unternehmen organisch mit digitaler Technologie kombiniert würden, könnten Energieeinsparungen und CO2-Reduktionen möglich sein und die CO2-Bilanzierung sowie Energieoptimierung effizienter und präziser gestaltet werden. Am Beispiel eines herkömmlichen Druckluftkompressorsystems: Sobald es mit intelligenten Technologien ausgestattet sei, könne die Warnzeit für Störungen auf weniger als 10 Minuten verkürzt werden, wodurch die Betriebskosten der beteiligten Unternehmen um fast 601 TP3T gesenkt würden.
Es ist der richtige Zeitpunkt, ein Standardsystem aufzubauen
Die Internationale Energieagentur ist der Ansicht, dass die politischen Entscheidungsträger und Regulierungsbehörden in verschiedenen Ländern angesichts der zunehmenden Bedeutung von Rechenzentren im Stromnetz schneller handeln und rasch entsprechende Mechanismen schaffen sollten, um dieses Nachfragewachstum zu verstehen und potenzielle Risiken bei der Entwicklung dieser aufstrebenden Branche zu minimieren.
Chen Bo, Direktor des Digital Finance Research Center der Central University of Finance and Economics, erklärte, es sei entscheidend, zeitnah relevante Standards in der KI-Branche zu etablieren. „Die Einführung von KI-Technologie in Bereichen wie Energie und Klima wird die Branche grundlegend verändern. Das bedeutet, dass die Entwicklung von KI-Technologie nicht nur Upgrades, sondern auch Systemänderungen erfordert. Derzeit umfasst die Anwendung von KI-Technologie alle Bereiche wie Software und Hardware, und die Etablierung einheitlicher Standards wird eine große Herausforderung darstellen.“
Miao Ren betonte zudem, dass die Grundlage der KI untrennbar mit der Nutzung großer Datenmengen verbunden sei. Derzeit seien die Datenakkumulation und -interaktion in verschiedenen Parks und Regionen unterschiedlich weit fortgeschritten. Auch die Dateninteraktion und -freigabe im In- und Ausland seien unterschiedlich. Insgesamt müsse die Entwicklung in KI-bezogenen Bereichen einheitliche Standards schaffen, was gemeinsame Anstrengungen aller Branchen erfordere.
Um den Aufbau eines Standardsystems zu beschleunigen, das der hochqualitativen Entwicklung der KI-Branche und den hohen Förderanforderungen von „Künstliche Intelligenz +“ gerecht wird, veröffentlichten das Ministerium für Industrie und Informationstechnologie und vier weitere Ministerien im Juli letzten Jahres die „Richtlinien für den Aufbau eines umfassenden nationalen Standardisierungssystems für die KI-Branche (Ausgabe 2024)“. Darin heißt es, dass bis 2026 die Verknüpfung nationaler Standards mit wissenschaftlich-technischer Innovation in der Industrie weiter verbessert und über 50 neue nationale und Branchenstandards entwickelt werden sollen, um den Aufbau eines Standardsystems für die hochqualitative Entwicklung der KI-Branche zu beschleunigen. Der im letzten Jahr veröffentlichte „Sonderaktionsplan für die umweltfreundliche und kohlenstoffarme Entwicklung von Rechenzentren“ betonte zudem die beschleunigte Entwicklung von Standards zur Energieeinsparung und CO2-Reduktion, beispielsweise für die Rechenleistungseffizienz, die Abwärmenutzung und die Nutzung erneuerbarer Energien in Rechenzentren sowie für Energieeffizienzstandards für Server, Speichergeräte, Netzwerk-Switches, Stromversorgungssysteme und -geräte sowie Kühlsysteme und -geräte. Die Branche ist allgemein davon überzeugt, dass die beschleunigte Förderung verschiedener Branchenrichtlinien den Aufbau und die Verbesserung des Standardsystems der künstlichen Intelligenzbranche meines Landes beschleunigen und die qualitativ hochwertige Entwicklung der KI-Branche meines Landes stark unterstützen und anleiten wird.