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KI, Blockchain und Internet of Things als Herausforderung für unsere Energieinfrastrukturen
KI-Systeme wie ChatGPT benötigen für das Training riesige Rechenkapazitäten – Schätzungen zufolge können die großen Sprachmodelle bis zu 300 Megawattstunden pro Trainingslauf verbrauchen. Dies entspricht etwa dem jährlichen Stromverbrauch von 30 Haushalten in den USA.
Blockchain-Netzwerke wie Bitcoin haben einen noch höheren Energiebedarf: Ihr jährlicher Verbrauch liegt bei über 120 Terawattstunden – vergleichbar mit dem Energiebedarf kleinerer Länder wie Argentinien.
Das Internet of Things, das bis 2025 voraussichtlich 75 Milliarden verbundene Geräte umfassen wird, trägt ebenfalls erheblich zum globalen Energieverbrauch bei. Das Internet of Things ist ein Netzwerk aus physischen Objekten – sogenannten „Things“ – die durch Sensoren, Software und anderen Technologien miteinander verbunden sind und über das Internet Daten austauschen.
Dazu gehören Geräte wie Smart-Home-Thermostate, Wearables, vernetzte Fahrzeuge oder industrielle Maschinen. Diese Objekte können eigenständig Daten sammeln, analysieren und Aktionen ausführen, was die Automatisierung und Optimierung von Prozessen ermöglicht. Die ständige Datenübertragung, Synchronisierung und Verarbeitung dieser Geräte erfordert jedoch immense Ressourcen und führt zu versteckten Energiekosten.
„Graue Energie“ als weiterer versteckter Energiebedarf
Neben dem vordergründigen Stromverbrauch verursachen diese Technologien auch „graue Energie“, die oft übersehen wird. Die Herstellung von spezialisierten Chips und Hardware für KI, Blockchain und IoT-Geräte verschlingt enorme Ressourcen. Der Abbau von Seltenen Erden wie Neodym und Dysprosium, die für leistungsfähige Magnete in Servern und Sensoren des IoT benötigt werden, ist extrem energieintensiv und häufig mit umweltbelastendem Bergbau verbunden.
Der Betrieb von KI-Modellen kann zudem weitere unerwartete Folgen haben: Die Erwärmung durch große Rechenzentren hat bereits in einigen Regionen das lokale Klima beeinflusst, insbesondere in kälteren Ländern, in denen die Abwärme von Rechenzentren zum Heizen von Gebäuden genutzt wird. Dieser Effekt, der als „Server-induced Urban Heat Island“ bezeichnet wird, könnte sich in Zukunft noch verstärken.
Blockchain-Technologie, insbesondere die Kryptowährung Bitcoin, trägt neben dem Energieverbrauch zur Erstellung neuer Datenblöcke durch Proof-of-Work auch zur weltweiten Verknappung von Computerchips bei. Die Nachfrage nach speziellen Chips zur Generierung von Kryptowährungen – in der Fachsprache Minting genannt – ist so hoch, dass sie die Verfügbarkeit von Halbleitern für andere Branchen wie die Automobil- und Konsumgüterindustrie beeinträchtigt.
Neue Lösungsansätze und Innovationen
Innovationen können jedoch die Nachhaltigkeit solcher Technologie vorantreiben. Forscher arbeiten bereits an energieeffizienten KI-Modelle, die weniger Trainingsdaten benötigen. Eine neue Technik namens „Federated Learning“ ermöglicht das Training von Modellen direkt durch die Rechenleistung von Endgeräten, wodurch der Bedarf an zentralisierten Rechenzentren reduziert wird. Durch die Verwendung energieeffizienter Hardware wie Edge-TPUs kann der Stromverbrauch um bis zu 30 % gesenkt werden. Diese sind speziell für KI-Systeme entwickelte Prozessoren, die für minimalen Stromverbrauch konzipiert worden sind.
Blockchain-Technologien verlagern sich zunehmend von ressourcenintensiven Modellen wie Proof-of-Work zu umweltfreundlicheren Konsensmechanismen wie Proof-of-Stake (PoS), bei dem der Energieverbrauch um bis zu 99,9 % gesenkt werden kann. Ethereum, das zweitgrößte Blockchain-Netzwerk, hat diesen Übergang bereits erfolgreich vollzogen, was den jährlichen Energiebedarf des Netzwerks um etwa 110 Terawattstunden reduziert hat.
Im Bereich IoT zeichnet sich ein Wandel hin zu „Green IoT“ ab, bei dem nachhaltige und energieeffiziente Designprinzipien im Vordergrund stehen. Hierzu gehören solarbetriebene Sensoren, die selbst Energie erzeugen, sowie „Energy Harvesting“-Technologien, die Umgebungsenergie wie Vibrationen und elektromagnetische Strahlung in Strom umwandeln.
Durch den Einsatz intelligenter Managementsysteme kann der Energieverbrauch von IoT-Geräten um bis zu 50 % gesenkt werden. Ein weiteres Beispiel sind „Sleep-Mode“-Funktionen, die es Geräten ermöglichen, im Ruhezustand kaum Energie zu verbrauchen und nur bei Bedarf aktiv zu werden.
Zukünftige Trends und wie Nutzerinnen und Nutzer zu effizienterem Verbrauch im digitalen Zeitalter beitragen können
Zukunftstrends wie Quantencomputer und die Integration von künstlicher Intelligenz in Blockchain-Protokolle könnten in den kommenden Jahren den Energieverbrauch drastisch reduzieren, aber auch neue Herausforderungen schaffen. Quantencomputer haben das Potenzial, bestimmte kryptografische Aufgaben, die derzeit immense Rechenleistung erfordern, effizienter zu lösen.
Allerdings benötigen Quantencomputer extreme Kühlung, was wiederum hohe Energiekosten verursacht. Forscher arbeiten bereits an supraleitenden Materialien, die bei höheren Temperaturen funktionieren könnten, um diese Kosten zu senken.
Durch die Kombination von Technologie und nachhaltigen Praktiken – wie dem Einsatz von erneuerbaren Energien, intelligenter Datenverarbeitung und der Integration energieeffizienter Systeme wie dem ION Power Grid und seiner dezentralen, global vernetzten Energieinfrastruktur – könnten wir in eine Ära eintreten, in der Hightech und Ökologie Hand in Hand gehen.
Digital Decluttering als Zukunftstrend
Auch die Nutzer solcher Technologien spielen eine entscheidende Rolle bei der Senkung des Energieverbrauchs. Einer der neuesten Trends heißt „Digital Decluttering“: Das regelmäßige Löschen von unnötigen Dateien, E-Mails und Apps auf Smartphones und Cloud-Servern reduziert den Speicherbedarf in Rechenzentren, was wiederum den Energieverbrauch senkt. Studien zeigen, dass weltweit gespeicherte E-Mails, die niemals gelesen werden, jährlich so viel Energie verbrauchen wie 1 Million Haushalte in Deutschland.
