Künstliche Intelligenzen gehören zu den größten Stromfressern unserer Zeit. Sie benötigen eine riesige Rechenleistung, um in dem Ausmaß zu funktionieren. Und dafür braucht es leistungsstarke Rechner und ebenso riesige Rechenzentren, die viel Strom verbrauchen. Die größten Entwickler und Betreiber von KI-Software haben deswegen Pläne entwickelt, wie sie diese Herausforderung des Strombedarfs in Zukunft angehen.
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Kernkraft für Künstliche Intelligenz
Die Unternehmen Meta, Google (bzw. das Mutterunternehmen Alphabet), Amazon und Microsoft gehören zu den Marktführern in der KI-Branche. Und alle haben sie ähnliche Pläne, wie sie ihren Strombedarf für Künstliche Intelligenzen in den nächsten Jahren decken wollen. Die Lösung: eigene Atomkraftwerke.
Meta zum Beispiel will ab 2030 bis zu vier Gigawatt an neuen Kraftwerkskapazitäten errichten, wie das Unternehmen am 3. Dezember 2024 mitteilte. Meta kündigte außerdem an, neben diesem kapitalintensiveren und stärker regulierten Projekt weiterhin in erneuerbare Energien zu investieren.
Amazon geht wohl den gleichen Weg wie Meta: Das Unternehmen hat schon im Oktober Investitionen in die Entwicklung kleinerer Atomreaktoren angekündigt. Anstelle von Kernkraftwerken ist der Plan aber, Small Modular Reactors (SMR) zu nutzen. Diese können einfacher und kostengünstiger gebaut werden als andere Kernreaktoren und sind darüber hinaus auch kompakter. Ähnlich wie Fertighäuser werden sie in Fabriken vormontiert. Allerdings handelt es sich hierbei noch nicht um eine vollends entwickelte Technologie. Außerdem seien die Kosten im Vergleich zum Nutzen noch zu hoch. So musste die Firma NuScale 2023 ein Projekt wegen gestiegener Kosten aufgeben. Nichtsdestotrotz hat Amazon eine halbe Milliarde US-Dollar in verschiedene SMR-Entwickler und -studien investiert und Vereinbarungen über die Nutzung des Stroms getroffen. Eines der geplanten Kraftwerke habe wohl eine Leistung von fast 1.000 MW und könne über 700.000 Haushalte mit Strom versorgen – und natürlich auch die eigenen Rechenzentren. AWS-Chef Matt Garman kommentierte, dass die Vereinbarungen zwischen Amazon und den Entwicklern den Bau neuer Nukleartechnologien fördern und Energie für die kommenden Jahrzehnte liefern werden.
Ebenfalls im Oktober gab es Berichte, dass auch Google seine Rechenzentren ab 2030 mit Atomstrom versorgen will. Auch hier wird von einer innovativen Technik gesprochen. Die ins Auge gefassten kleinen Reaktoren des Entwicklers Kairos Power nutzen nämlich nicht Wasser zur Kühlung, sondern geschmolzene Fluorid-Salze. Dadurch, dass die Kühlflüssigkeit nicht verkoche, sollen die Reaktoren wohl sicherer sein als herkömmliche Kraftwerke.
Als erstes dieser vier Unternehmen hat Microsoft im September 2024 angekündigt, das vor fünf Jahren abgeschaltete Atomkraftwerk Three Mile Island wieder in Betrieb nehmen zu wollen, um Strom für die eigenen Rechenzentren und Künstliche Intelligenz zu produzieren. In diesem Kraftwerk kam es 1979 im Reaktor 2 zu einer partiellen Kernschmelze, nach der die gesamte Anlage vorerst geschlossen wurde. Dieser Vorfall gilt als der schwerwiegendste Atomunfall der US-Geschichte. Obwohl rund 140.000 Menschen ihre Häuser verlassen mussten, gab es wohl weder Opfer noch nachweisliche gesundheitliche Folgen. Der nicht betroffene Reaktor 1 der Anlage wurde sechs Jahre später wieder ans Netz angeschlossen, 2019 aber wieder stillgelegt – diesmal aus wirtschaftlichen Gründen. Microsoft hat sich mit dem Versorger und aktuellen Betreiber Constellation Energy auf einen Stromliefervertrag über 20 Jahre geeinigt, der einen Wiederneustart des stillgelegten Reaktors 1 der Anlage vorsieht. Vor der Wiederinbetriebnahme 2028 sind noch weitreichende Investitionen in die Anlage geplant. Der Reaktorblock 2, in dem es vor 45 Jahren zur partiellen Kernschmelze kam, soll aber weiterhin geschlossen bleiben.
Von den sogenannten Big Five hat einzig Apple noch keine vergleichbaren Pläne angekündigt oder veröffentlicht.
Klimabilanzen und CO2-Zertifikate
Die Tech-Giganten haben in diesem Jahr auch ambitionierte Aussagen zu ihrem Engagement im Klimaschutz getätigt. Die CO2-Emissionen lägen im Rahmen ihrer Nachhaltigkeitsziele und die Unternehmen strebten weiterhin nach CO2-Neutralität.
Amazon schreibt im Nachhaltigkeitsbericht von 2023 beispielsweise, sie hätten die Möglichkeit und die Verantwortung, zur Lösung globaler Herausforderungen wie dem Klimawandel beizutragen (S. 5ff.). Sinngemäß finden sich solche Aussagen auch in den Berichten von Meta (S. 20f.), Microsoft (S. 9) und Google (S. 32).
Die Zahlen in den Berichten zeigen, dass der CO2-Ausstoß von Amazon in 2023 im Vergleich zum Vorjahr 3 Prozent niedriger gewesen sein soll und der Stromverbrauch zu 100 Prozent aus erneuerbarer Energie kam. Damit hätten sie ihr Ziel sogar 7 Jahre früher erreicht. Microsoft gibt im Bericht an, dass ihre Emissionen im Vergleich zu 2020 um fast 30 Prozent gestiegen sind. Außerdem habe das Unternehmen in 2023 mehr als 23 Millionen MWh erneuerbaren Strom genutzt, was wohl fast dem gesamten Stromverbrauch entspricht. Googles Treibhausemissionen stiegen zwischen 2019 und 2023 um 48 Prozent.
Eine Enthüllung des Guardian aus dem September 2024 stellt diese Zahlen aber in Frage: Demnach seien die tatsächlichen Treibhausgasemissionen der Rechenzentren der Tech-Konzerne deutlich höher. Zwischen 2020 und 2022 seien sie etwa 662 Prozent höher als offiziell angegeben. Die größten Emissionen finden sich bei Amazon, was aber schon durch das Geschäftsmodell nachvollziehbar ist. Daneben tauchen im Bericht ebenfalls die anderen Mitglieder der Big Five auf – Apple, Google, Meta und Microsoft. In allen Fällen würden die Zahlen aktuell noch durch eine kreative Buchführung geschönt. Dafür kaufen Unternehmen Zertifikate für erneuerbare Energien (Renewable energy certificates, Recs) und zeigen so, dass sie erneuerbare Energie nutzen. Der Haken an der Sache: Die erneuerbare Energie, um die es dabei geht, muss dabei gar nicht von dem Unternehmen verbraucht werden, sie kann sogar auf einem ganz anderen Kontinent erzeugt worden sein. Durch diese sogenannte marktbasierte Buchführung kommen demnach die offiziellen Emissionszahlen zustande. Eine ortsabhängige Buchführung würde dagegen die tatsächliche Emission anzeigen, die beim Betrieb der Rechenzentren entstehen. Dabei würden die Zertifikate nicht berücksichtigt werden. Vor allem Google und Microsoft setzen sich aber schon dafür ein, die erneuerbare Stromerzeugung und den Stromverbrauch der Rechenzentren sowohl zeit- als auch ortabhängig aufeinander abzustimmen.
Strombedarf von Künstlicher Intelligenz und Rechenzentren
Die Investmentbank Goldman Sachs und das Marktforschungsunternehmen Gartner sagen für die kommenden Jahre einen Anstieg von 160 Prozent im Stromverbrauch von KI und generativer KI voraus. Außerdem erwartet Gartner, dass dadurch 40 Prozent der existierenden KI-Rechenzentren im Jahr 2027 in ihrer Funktion eingeschränkt werden – wegen Strommangel. Das Unternehmen prognostiziert einen Strombedarf von 500 TWh pro Jahr in 2027, das ist 2,6-mal so viel wie noch in 2023 und etwa doppelt so viel wie in 2024.
Laut einer Erhebung des Beratungsunternehmens McKinsey & Company ist der Strombedarf in Europa ähnlich problematisch. Bis 2030 wird sich der Strombedarf für Künstliche Intelligenz und Digitalisierung verdreifachen auf 150 TWh. Das entspricht etwa fünf Prozent des gesamten europäischen Strombedarfs. Zum Vergleich: 2022 lag der Stromverbrauch in Deutschland bei etwa 484 Terawattstunden.
Die Folge davon ist einerseits der Anstieg der Strompreise und andererseits das Leiden der Nachhaltigkeitsziele. Höhere Rechenzentrenleistung führt zu einem höheren CO2-Ausstoß, um den kurzfristig auftretenden Energiebedarf zu decken. Die Klimabilanzen dieser Tech-Unternehmen sehen jetzt schon deutlich schlechter aus als noch vor ein paar Jahren. So lagen die Treibhausgas-Emissionen von Google in 2023 fast 50 Prozent über dem Wert von 2019.
Das Unternehmen Gartner führt als Lösungsvorschlag an: “Reliable 24/7 power can only be generated by either hydroelectric, fossil fuel or nuclear power plants.” Die erneuerbaren Energien aus Wind und Sonne würden demnach nicht ausreichen, um rund um die Uhr zuverlässig genug Strom zu liefern. Besonders in Zeiten niedrigerer Stromerzeugung brauche es alternative Versorgungsmöglichkeiten. Auf lange Sicht sieht Gartner neben besseren Speichermöglichkeiten auch SMRs als Lösung für eine saubere Energieversorgung.
