Rechenzentren am Scheideweg: Zwischen KI-Boom und Klimakrise

Der Hunger ist unersättlich. Jeden Tag werden weltweit über zwei Milliarden Anfragen an Künstliche-Intelligenz-Modelle gestellt. Jede einzelne davon kostet Energie – weit mehr als eine herkömmliche Suchanfrage. Die Folgen sind dramatisch: Die International Energy Agency prognostiziert, dass Rechenzentren 2026 so viel Strom verbrauchen könnten wie ganz Japan. Eine Entwicklung, die Melanie Nakagawa, Chief Sustainability Officer bei Microsoft, zum Handeln treibt: „Diejenigen, die mehr tun können, sollten es auch tun“, betont sie im neuen Report des Weltwirtschaftsforums zur Rolle des Technologiesektors.

Doch die Realität sieht anders aus. In den USA wurden seit 2023 Rechenzentren-Projekte im Wert von 64 Milliarden Dollar blockiert oder verzögert – nicht etwa aus technischen Gründen, sondern wegen massiven Widerstands lokaler Gemeinden. Die Sorge: Der exorbitante Bedarf an Wasser, Strom und Land gefährdet die Versorgung ganzer Regionen. „Wenn die Tech-Branche ihre Abhängigkeit von natürlichen Ressourcen nicht in den Griff bekommt, riskiert sie ihre gesellschaftliche Akzeptanz und langfristige Wettbewerbsfähigkeit“, warnt der World-Economic-Forum-Report.

Die Zahlen sprechen eine klare Sprache: Hyperscale-Rechenzentren, die heute das Rückgrat der Cloud-Infrastruktur bilden, können über ein Gigawatt Strom benötigen – genug, um eine Kleinstadt zu versorgen. Gleichzeitig verschlingen sie täglich bis zu sieben Millionen Liter Wasser zur Kühlung. Hinzu kommen 500 bis 800 Hektar Landfläche pro Anlage. Halbleiter-Fabriken, die die Chips für diese Infrastruktur produzieren, verbrauchen jährlich über eine Billion Liter Frischwasser – mehr als 15 Millionen EU-Bürger benötigen. Taiwan, wo 60 Prozent der weltweiten Halbleiterproduktion stattfindet, erlebte 2021 seine schlimmste Dürre seit einem halben Jahrhundert. Fabriken mussten ihre Wassernutzung um 15 Prozent reduzieren, was die Produktion massiv beeinträchtigte.

Das Borderstep Institut für Innovation und Nachhaltigkeit beschreibt in seiner Highimpact Agenda die Lage als kritisch: „Rechenzentren sind einerseits eine kritische Infrastruktur für Digitalisierung, KI und wirtschaftliche Souveränität in Deutschland und Europa. Andererseits führt ihr hoher Strom-, Flächen- und Ressourcenbedarf zu erheblich wachsenden Herausforderungen für Gesellschaft und Umwelt.“ Die Forschungseinrichtung fordert eine koordinierte Strategie, die systemische Lösungen hervorbringt und sowohl Wettbewerbsfähigkeit als auch ökologische Tragfähigkeit gewährleistet.

Dabei geht es nicht nur um den reinen Stromverbrauch. Die Komplexität der Herausforderung zeigt sich am Beispiel der Kühlung: Ein Wandel von Luft- zu Flüssigkeitskühlung kann laut einer Microsoft-Studie die Treibhausgasemissionen um 15 bis 21 Prozent senken und den Wasserverbrauch um bis zu 82 Prozent reduzieren – allerdings nur bei vollständiger Versorgung mit erneuerbarer Energie. Ein zehn Megawatt großes Rechenzentrum könnte so jährlich bis zu 1,4 Millionen Dollar an Energiekosten und 365.000 Dollar an Wasserkosten einsparen.

Die Halbleiter-Industrie steht vor ähnlichen Dilemmata. Die Produktion eines einzigen 12-Zoll-Wafers kann 30 Kilogramm Abfall erzeugen. Zwar werden durchschnittlich 70 Prozent des Feststoffabfalls recycelt, doch die Bandbreite reicht von 30 bis 96 Prozent – ein Zeichen für erhebliche Unterschiede in der Branche. Besonders problematisch: die Nutzung von per- und polyfluoralkylhaltigen Substanzen, den sogenannten „ewigen Chemikalien“, die in der Halbleiterproduktion unverzichtbar sind. Bis zu fünf Prozent dieser Stoffe gelangen in die Umwelt, der Rest findet sich in hochgiftigen Abwässern.

Nick Studer, CEO von Oliver Wyman, bringt die Herausforderung auf den Punkt: „Mehr als die Hälfte des weltweiten Bruttoinlandsprodukts ist moderat oder stark von der Natur und ihren Dienstleistungen abhängig. Angesichts dieser Abhängigkeit und anhaltender globaler Rekorde bei Hitze, Meeresspiegelanstieg und Biodiversitätsverlust stehen Unternehmen und Investoren unter Handlungszwang.“

Doch es gibt Hoffnungsschimmer. Apple konnte 2024 durch den Einsatz recycelter und kohlenstoffarmer Materialien 6,2 Millionen Tonnen Emissionen vermeiden. Western Digital recycelt in Zusammenarbeit mit Microsoft alte Festplatten und erreicht eine Rückgewinnungsrate von 90 Prozent bei seltenen Erden sowie 80 Prozent bei anderen Metallen. Der säurefreie Auflösungsprozess senkt die Treibhausgasemissionen um 95 Prozent gegenüber konventionellem Bergbau. Das recycelte Didymiumoxid, eine Mischung aus Praseodym und Neodym, kostet 73 Dollar pro Kilogramm statt 130 Dollar für Neumaterial – eine Kostenersparnis von 43 Prozent.

Das australische MobileMuster-Programm zeigt, wie kollektive Anstrengungen Wirkung entfalten können. Durch ein flächendeckendes Netz von Sammelstellen – 96 Prozent der Bevölkerung haben einen Abgabepunkt im Umkreis von zehn Kilometern – wurden 2024 109 Tonnen Mobiltelefone recycelt. Das entspricht einer Reduktion von 328 Tonnen Kohlendioxid-Emissionen. Der monetäre Wert der zurückgewonnenen Metalle beläuft sich auf 2,5 Millionen Dollar.

Das Borderstep Institut identifiziert KI als „Gamechanger für ökologische Nachhaltigkeit“ – allerdings nur unter klaren Bedingungen. Die Forschenden stellen unbequeme Fragen: „Unter welchen Bedingungen führt KI tatsächlich zu Netto-Ressourceneinsparungen statt zu Rebound-Effekten? Wie lassen sich ökologische Ziele in KI-Projekten verlässlich verankern?“ Neben energieintensiven Großmodellen existiere eine breite Vielfalt an Anwendungen, bei denen kleine, spezialisierte Modelle deutlich ressourcenschonender seien.

Pim Valdre, Head of Climate and Nature Economy beim World Economic Forum, unterstreicht die Dringlichkeit: „Die Tech-Branche hat die Chance, sowohl beim Wirtschaftswachstum als auch bei der Nature-Positive-Transformation zu führen – aber es bleibt keine Zeit für Verzögerungen.“ Der Report formuliert sieben zentrale Handlungsfelder: von widerstandsfähiger Wassernutzung über Kreislaufwirtschaft und Reduzierung von Treibhausgasemissionen bis zu nachhaltiger Energieversorgung und Lieferkettenmanagement.

Besonders kritisch: Weniger als drei Prozent der jährlich benötigten 1,2 Billionen Dollar für naturverträgliches Wirtschaften werden derzeit mobilisiert. Große Barrieren sind mangelnde Daten, fehlende Offenlegung und schwache Anreize. Während 78 Prozent der Fortune Global 500 Unternehmen 2024 Klimaziele hatten, verfügten nur 26 Prozent über Frischwasser-Ziele und mickrige 12 Prozent über Biodiversitätsziele.

Die politischen Rahmenbedingungen ändern sich. Die EU verabschiedete 2023 eine überarbeitete Energieeffizienz-Richtlinie, die Rechenzentren zur Überwachung und Berichterstattung ihrer Energie- und Wassernutzung verpflichtet. China legte 2023 einen Aktionsplan für hochwertige Recheninfrastruktur vor, der „grüne, kohlenstoffarme, sichere und zuverlässige“ Grundsätze priorisiert. Doch die Frage bleibt: Reicht das Tempo aus?

Das Borderstep Institut fordert in seiner Highimpact Agenda eine „integrative Betrachtung energetischer Infrastrukturen“. Die nächste Phase der Energiewende erfordere eine koordinierte Planung von Energienetzen, Verbrauchern und Erzeugern. Rechenzentren könnten als flexible Systemakteure durch Lastverschiebung, Speicher und Abwärmenutzung zur Stabilisierung eines erneuerbaren Energiesystems beitragen – wenn die technischen und marktwirtschaftlichen Bedingungen stimmen.

Die Tech-Industrie steht an einem Scheideweg. Entweder gelingt es, Nachhaltigkeit als strategisches Differenzierungsmerkmal zu verankern und technologische Wettbewerbsfähigkeit mit ökologischer Verantwortung zu verbinden – oder der Sektor riskiert seine gesellschaftliche Akzeptanz und langfristige Resilienz. Die nächsten Jahre werden zeigen, ob Innovation und Natur versöhnt werden können. Die Uhr tickt.