Saubere Energie für Rechenzentren stärkt digitales Wachstum

Streaming, Cloud Computing und künstliche Intelligenz treiben den starken Ausbau von Rechenzentren voran. Damit wachsen jedoch auch die Sorgen über einen steigenden Energiebedarf und mehr Umweltverschmutzung.

Neue Forschungsergebnisse deuten allerdings darauf hin, dass digitales Wachstum nicht zwingend auf Kosten der Umwelt gehen muss. Werden Rechenzentren und Onlinebranchen mit saubererem Strom versorgt, könnten sowohl der Energieverbrauch als auch die Luftverschmutzung sinken, obwohl die Wirtschaft weiter wächst.

Energieversorgung von Rechenzentren umweltfreundlicher gestalten

Die Forschenden stellten drei mögliche Entwicklungspfade der Wirtschaft bis 2030 gegenüber. Ausschließlich die grüne digitale Variante führte dauerhaft zu geringerem Energiebedarf und saubererer Luft und unterstützte zugleich ein schnelleres Wachstum.

Auf Grundlage dieser landesweiten Projektion zeigte Professor Songtao Huo von der Henan University of Urban Construction, wie die Verknüpfung des Datenausbaus mit sauberer Stromerzeugung Emissionen und Folgen für die öffentliche Gesundheit verändert.

In diesem grünen digitalen Entwicklungspfad gingen die Schadstoffbelastung und der gesamte Energieverbrauch zurück, obwohl Fabriken modernisiert wurden und digitale Dienstleistungen weiter zunahmen.

Diese Vorteile hingen jedoch davon ab, welche Energiequellen die neue Infrastruktur versorgten. Damit blieben die Zielkonflikte bestehen, die im weiteren Verlauf der Analyse untersucht werden.

Energiebedarf sinkt deutlich

Im grünen Szenario belief sich der gesamte Energieverbrauch auf rund 250 Millionen Tonnen Standardkohleeinheiten – eine in China verbreitete Maßeinheit zur Erfassung des gesamten Energieverbrauchs.

Obwohl die Produktion weiter wuchs, ermöglichten schnellere digitale Dienstleistungen einen effizienteren Fabrikbetrieb. Zudem stellten zahlreiche Unternehmen Maschinen von der Verbrennung von Brennstoffen auf elektrischen Betrieb um.

Für 2030 wurde der gesamte Energiebedarf auf etwa 19.4 Prozent unter dem Wert eines Entwicklungspfads ohne Veränderungen prognostiziert.

Voraussetzung für diese Einsparungen war allerdings, dass Unternehmen veraltete Anlagen modernisieren und Energieversorger die erneuerbare Stromerzeugung kontinuierlich ausbauen, während die digitale Nachfrage weiter steigt.

Effizienz als Grundlage der Energieeinsparungen

Um sämtliche Wirtschaftszweige miteinander zu verknüpfen, nutzte das Team ein berechenbares allgemeines Gleichgewichtsmodell, also einen gesamtwirtschaftlichen Simulator, der Branchen über Preise verbindet.

Digitales Management ermöglichte es Fabriken, Lagerbestände präziser zu steuern, Gütertransporte effizienter zu planen und Energieverluste zu reduzieren, die häufig in alltäglichen Abläufen verborgen bleiben.

Gleichzeitig verursachten Rechenzentren und die Herstellung von Geräten einen zusätzlichen Energiebedarf. Das Modell wog daher unmittelbare Kosten gegen indirekte Vorteile ab.

Schon geringe Unterschiede beim Tempo, mit dem Branchen digitale Werkzeuge einführen, können das Gesamtergebnis deutlich verändern. Entscheidend war daher die Geschwindigkeit der Umsetzung in der Praxis.

Saubereres Wachstum verbessert die Luftqualität

Bis 2030 senkte der sauberere Wachstumspfad die durchschnittliche Luftverschmutzung auf etwa 22.36 Mikrogramm pro Kubikmeter. Das entspricht einem Rückgang von ungefähr 11.5 Prozent gegenüber einem unveränderten Kurs.

Dieser Rückgang ist bedeutsam, weil er die Belastung durch PM2.5 verringert – winzige Luftpartikel, die tief in die Lunge gelangen und in die Blutbahn eindringen können.

Selbst bei 22.36 läge die Schadstoffbelastung jedoch weiterhin über dem von der Weltgesundheitsorganisation empfohlenen Jahresgrenzwert für gesunde Luft.

Um sicherere Werte zu erreichen, müssten Rauch und Abgase aus Fabriken und Fahrzeugen gesenkt werden; ein saubererer Strommix allein wäre nicht ausreichend.

Gesundheitliche Folgen in Geldwerten

Hinter den Luftqualitätswerten berücksichtigte das Modell verkürzte Lebenszeiten und steigende medizinische Ausgaben, die mit einer langfristigen Belastung durch Feinstaubpartikel verbunden sind.

Ein separates Bevölkerungsmodul übertrug sauberere Luft in weniger vorzeitige Todesfälle, da weniger Menschen schwere Lungen- und Herzerkrankungen entwickelten.

„Die digitale Wirtschaft ist der neue Motor globaler Expansion, doch ihr wahrer Wert liegt in ihrem Potenzial, Wohlstand und Wohlergehen in Einklang zu bringen“, sagte Huo.

Sobald Planende Krankenhausbesuche und vorzeitige Todesfälle als tatsächliche wirtschaftliche Verluste einbeziehen, erscheinen Investitionen in saubere Energie praktikabler.

Wachstum beschleunigt sich mit sauberer Energie

Auch das Wachstum fiel unter dem saubereren Entwicklungspfad stärker aus: Für 2030 wurde eine schnellere Expansion der Gesamtwirtschaft erwartet.

Weniger Energieverschwendung senkte die Betriebskosten von Unternehmen, während sauberere Luft gesundheitliche Probleme reduzierte, die Arbeit und Lernen beeinträchtigen können.

Das Modell zeigte, dass intelligente Infrastruktur den digitalen Sektor nicht begrenzen muss, sondern Investitionen in sauberere Industrien und Dienstleistungen lenken kann.

Die Vorteile würden jedoch nicht gleichmäßig verteilt: Einige Beschäftigte könnten zurückbleiben, und ungleich verteilte Kosten zwischen Regionen könnten politischen Widerstand auslösen, wenn der Wandel nicht sorgfältig gesteuert wird.

Der Wandel belastet Beschäftigte und Stromnetze

Der sauberere digitale Übergang verursacht auch Kosten. Im grünen Szenario wurden bis 2030 etwa 502,000 verlorene Arbeitsplätze prognostiziert, vor allem infolge von Umstrukturierungen in der Schwerindustrie, wo Automatisierung und sauberere Produktion den Arbeitskräftebedarf verringern.

Neue digitale Arbeitsplätze entstehen nicht immer an denselben Standorten, sodass einige Gemeinden vor erheblichen Umbrüchen stehen können.

Die Modellierenden veranschlagten zudem rund 9.04 Milliarden Yuan (etwa 1.25 Milliarden US-Dollar) an arbeitslosigkeitsbedingten Kosten. Hinzu kommt zunehmender Elektroschrott, weil kürzere Austauschzyklen von Geräten die Recyclingsysteme belasten.

Bessere Umschulungsprogramme, Recyclingstandards und lokale Unterstützung könnten diese Herausforderungen abschwächen und den Übergang politisch stabil halten.

Zugleich schafft digitale Infrastruktur einen zusätzlichen Energiebedarf. Rechenzentren verbrauchten 2024 laut der Internationalen Energieagentur etwa 1.5 Prozent des weltweiten Stroms.

Server laufen ununterbrochen, und Kühlsysteme erhöhen den Bedarf zusätzlich. Da sich solche Anlagen häufig in bestimmten Regionen konzentrieren, können lokale Stromnetze plötzlich stark belastet werden, sobald neue Kapazitäten in Betrieb gehen.

Eine frühzeitige Planung von Energieversorgung, Netzausbau und Effizienzvorgaben kann helfen, später kostspielige Engpässe zu vermeiden.

Zukunft sauberer Energie für Rechenzentren

Ob digitales Wachstum die Kohlenstoffemissionen senkt oder Umweltverschmutzung lediglich von einem Ort an einen anderen verlagert, entschied nicht allein die Technologie, sondern die Politik.

Vorgaben, nach denen neue Rechenzentren Verträge über saubere Energie abschließen und Effizienzstandards erfüllen müssen, trugen dazu bei, dass der digitale Ausbau die Schadstoffbelastung nicht erhöht.

Gezielte Zuschüsse für sauberere Anlagen und besseres Recycling erwiesen sich außerdem als wirksamer als breit angelegte Steuervergünstigungen, die lediglich die Produktion beschleunigten.

Auch die parallele Beobachtung von Luftqualität, gesundheitlichen Auswirkungen und neu geschaffenen Arbeitsplätzen kann dazu beitragen, künftige Digitalpolitik auf Menschen statt nur auf Gewinne auszurichten.

Diese Entscheidungen prägen ein enges Zeitfenster in der Zukunft. Wird die digitale Expansion mit sauberem Strom verbunden, können wirtschaftliche Vorteile mit gesünderer Luft einhergehen, statt einen Zielkonflikt zwischen beiden zu erzwingen.

Letztlich werden bessere Daten, detailliertere regionale Informationen und eine dauerhafte Umsetzung politischer Maßnahmen in der Praxis darüber entscheiden, ob die prognostizierten Vorteile bis 2030 tatsächlich erreicht werden.