Kann KI auch Klima?

Im Zuge von KI investieren große US-Technologiekonzerne massiv in den Ausbau von energieintensiven Datenzentren – halten aber an ehrgeizigen Klimazielen fest.

„Man kann das Computerzeitalter überall wahrnehmen, außer in den Produktivitätsstatistiken“, so beschrieb der Ökonom und Nobelpreisträger Robert Solow 1987 das „Produktivitätsparadoxon“ des damals einsetzenden Computerzeitalters. Er hatte beobachtet, dass die Arbeitsproduktivität trotz der zunehmenden Verbreitung von Computern und IT-Infrastruktur in den 1980er-Jahren – anders als von Techbegeisterten erwartet und versprochen – kaum anstieg.

Erst ab den späten 1990er-Jahren, mit dem Aufkommen des Internets, besserer Software und organisatorischer Anpassungen, verbesserte sich die Produktivität durch diese Technologie messbar. Daher nennen viele Ökonomen die Phase davor heute „paradoxe Zeit“, die durch aufwendige Anpassungen und Umstellungen zu erklären war und daher als Übergangsphase bewertet werden könne.

Aktuell wird erneut über die Frage diskutiert, ob die starke Präsenz von Künstlicher Intelligenz (KI) zu Produktivitätssteigerungen führen wird, denn auch bisher sind in Sachen Produktivität in vielen Industrieländern nur geringe positive Veränderungen messbar.

Davon unbeirrt kündigen große US-Techfirmen weiter den Ausbau ihrer Datenzentren an und nehmen dafür Unsummen in die Hand (oder am Kapitalmarkt auf). Der Glaube an den großen gesellschaftlichen und volkswirtschaftlichen Nutzen von KI ist also ungebrochen.

Ebenso ungebrochen ist paradoxerweise der Glaube der Techfirmen daran, ihre ambitionierten Klimaziele trotz des KI-Booms erreichen zu können. Weder Alphabet, Meta, Microsoft noch Apple haben die unter dem US-Präsidenten Donald Trump eigentlich dafür politisch opportune Stimmung genutzt, um ihre nicht nur ambitionierten, sondern fast schon großspurigen Klimaziele fallen zu lassen.

Steigende Emissionen trotz Reduktionszielen

Anfang der 2020er-Jahre setzten sich alle vier „net-zero“- oder sogar „carbon-negative“-Ziele, die sie bis Ende der Dekade erreichen wollen. Und das bedeutet, sie müssen bis dahin einen Großteil ihrer Emissionen reduzieren und den Rest binden, sodass die Summe der Emissionen bei netto null liegt. „Carbon-negative“ verlangt sogar, mehr Kohlendioxid aus der Atmosphäre zu entfernen, als verursacht wird.

Die aktuellen Umweltbilanzen besagter Firmen zeigen jedoch: Der Energieverbrauch stieg nach der Zielsetzung rasant an, die tatsächlich vor Ort angefallenen Treibhausgasemissionen durch Stromverbrauch ebenfalls, und auch die Emissionen der Wertschöpfungskette klettern stetig nach oben. Oder frei nach Solow formuliert: „Netto-Null ist zwar überall sichtbar – nur nicht in den Treibhausgasbilanzen“.

Dass die Firmen öffentlichkeitswirksam an ihren Versprechen festhalten, mag womöglich ein weiterer Ausdruck von Großspurigkeit und Überschätzung sein. Vielleicht sehen sie in ihren Treibhausgasbilanzen aber auch nur Hoffnungsschimmer dafür, dass sich auch das Paradoxon der Klimaversprechen in einigen Jahren ebenso auflösen könnte, wie das von Solow beobachtete Produktivitätsparadoxon; Anhaltspunkte gäbe es.

Erneuerbare Energie

Nahezu alle großen Cloud- und Softwareanbieter „beziehen“ ihren Strom zu 100 Prozent aus erneuerbaren Energien. Das funktioniert dadurch, dass dort, wo keine erneuerbare Energie durch die Netze fließt, Zertifikate von anderen Orten weltweit gekauft werden können, an denen diese zur Verfügung steht.

Auch haben alle großen Firmen in Erneuerbare investiert, beispielsweise in den Bau von Windparks oder sind langfristige Energiekaufvereinbarungen, sogenanntes Power Purchase Agreements“ eingegangen. Anlagen werden so wirtschaftlich abgesichert gebaut. Beide Praktiken senden Marktsignale zum Ausbau erneuerbarer Energie.

Da diese Kapazitäten allein nicht reichen, ist Big Tech auch zunehmend an anderen kohlenstoffneutralen Techniken, vornehmlich Atomkraft interessiert. Neben den jährlich steigenden Abnahmeverträgen für erneuerbare Energie finanzieren mehrere große Technologie-Konzerne neue Projekte direkt mit oder beteiligen sich an ihnen. Wenn diese Kapazitäten ans Netz gehen, verringern sich langfristig die Treibhausgas-Emissionen durch Stromerzeugung.

Emissionsstarke Kapitalgüter

Ihre direkten und strombezogenen Emissionen haben die meisten Big Techs – zumindest nach Anrechnung von Zertifikaten – gut im Griff. Ein deutlich größeres Problem stellen die indirekten Emissionen in der Wertschöpfungskette dar ("Scope 3").

Denn um „net-zero“ zu erreichen, müssen auch die Emissionen in der vor- und nachgelagerten Wertschöpfungskette, also beispielsweise durch den Einkauf von Gütern und Dienstleistungen, den Bau von Gebäuden oder den Transport von Produkten zum Kunden reduziert werden. Hier schlägt bei den Technologie-Konzernen aktuell vor allem die vorgelagerte Kategorie der Kapitalgüter zu Buche.

Darin werden beispielsweise für neu gebaute Datenzentren Emissionen der Zementproduktion, für Baufahrzeuge oder für die Herstellung von Servern und Chips bilanziert. Diese Emissionen stiegen etwa bei Meta von 2,5 Millionen Tonnen im Jahr 2021 auf rund 5,5 Millionen Tonnen anno 2024. Auffällig ist, dass sich damit der Anteil der Kategorie Kapitalgüter an den gesamten Wertschöpfungsemissionen, die 15 Kategorien umfassen, von 43 auf 68 Prozent erhöht hat. Die anderen Kategorien entwickelten sich also nicht in gleichem Maße.

Die üblicherweise stärkste Kategorie „Einkauf von Gütern und Dienstleistungen“ sank absolut im selben Zeitraum beispielsweise um etwa eine Million Tonnen CO 2 oder anteilig von 51 auf 23 Prozent.

Diese Emissionswerte sind insofern besorgniserregend, als dass heute gebaute Datenzentren erst künftig zu mehr Energieverbrauch führen werden – der dann wiederum durch erneuerbare oder zumindest kohlenstofffreie Energie erzeugt werden muss. Positiv gelesen bedeuten die Werte aber auch, dass nach dem Abebben des Investitionsbooms in Datenzentren sich die Wertschöpfungsketten-Emissionen wieder normalisieren oder sogar deutlich sinken dürften, wenn die zunehmende Verfügbarkeit von erneuerbarer Energie und Effizienzfortschritte, auch durch die KI selbst, zu sinkenden Emissionen bei Zulieferern und Kunden führen.

Und so bleibt die Hoffnung, dass das Klimazieleparadoxon in einigen Jahren oder Jahrzehnten ähnlich kommentiert werden muss wie Robert Solow es damals zum Produktivitätsparadoxon tat: „Ich habe nicht die Zukunft vorhergesagt, sondern beschrieben, was zu diesem Zeitpunkt gegolten hat.“ Solow scheute sich aber auch nicht vor der detaillierten Analyse, wie es zur Auflösung des Paradoxons kam.

Verfügbarkeit allein reicht nicht

Die tatsächliche Produktivitätswende erforderte eben nicht nur die Verfügbarkeit von Computern, sondern auch entsprechende Prozesse und das richtige Management. IT-Investitionen schlugen sich erst dann in der Produktivität nieder, als sie mit tiefgreifenden organisatorischen Veränderungen, komplementären Investitionen, besseren Indikatoren, Schulungen und vor allem Prozessumstellungen verbunden waren.

Das beschreibt das sogenannte „Walmart-Phänomen“. So wurde beim US-Einzelhändler Walmart die Produktivität erst stark durch IT erhöht, indem etwa mit Echtzeitdaten das Lagermanagement, die Einkaufspraktiken sowie Abläufe in den Märkten verändert wurden.

Es liegt also nahe, anzunehmen, dass es nicht nur für eine Produktivitätssteigerung durch KI weitere „begleitende“ Veränderungen braucht, sondern auch für das Erreichen von Klimazielen mehr nötig ist als nur der Ausbau von erneuerbaren Energien.

Zum einen wäre der Aufbau von Energie- und Emissions-Monitoring in Echtzeit aus unserer Sicht wichtig, um Betriebsprozesse nach Energieverfügbarkeit und Marktgegebenheiten zu planen. Bereits heute werden nicht zeitkritische Rechenlasten (beispielsweise zu KI-Trainingszwecken) in Zeiten verschoben, in denen mehr erneuerbare Energie in den Netzen verfügbar ist und daher der Preis an der Strombörse niedrig ist.

Die Flexibilisierung von Netzen, der Einsatz von zunehmend kostengünstigeren und größeren Speichern und auch die Einbindung von CO 2-Signalen in Planung, Reporting und Vergütung, beispielsweise auch interne CO 2-Preise, sind wichtige begleitende Prozesse, um künftig Fortschritte zu sehen. Weder KI noch erneuerbare Energie können als Heilsbringer, die über einer Volkswirtschaft ausgeschüttet werden, verstanden werden. Beide Technologien müssen wirkungsvoll eingebunden werden. Doch das erfordert Zeit und Anpassungsbereitschaft.