Neue Tools wie ChatGPT haben in den vergangenen Monaten das Interesse verstärkt auf die künstliche Intelligenz (KI) gelenkt. Dabei spielen KI-getriebene Technologien schon längst eine immer wichtigere Rolle in unserem Leben und in der Wirtschaft. Natürlich gibt es Bedenken, weil Jobs verloren gehen könnten oder Vorurteile möglicherweise verstärkt werden oder weil die Technologie missbraucht werden könnte. Dennoch wird KI als leistungsfähiges Instrument gepriesen, das dabei helfen kann, globale Krisen wie den Klimawandel zu lösen.
Wie groß die Möglichkeiten dieser sich schnell entwickelnden Technologie bei der Reduktion von Emissionen sein könnten, ist nur schwer zu sagen. Klar ist, dass Emissionen gesenkt werden müssen, um eine unkontrollierbare globale Erwärmung zu verhindern. Eine vom Tech-Giganten Microsoft in Auftrag gegebene Studie geht davon aus, dass KI-Anwendungen in den Bereichen Landwirtschaft, Wasser, Energie und Verkehr die Treibhausgasemissionen bis zum Jahr 2030 um vier Prozent senken könnten. Das entspricht den gemeinsamen jährlichen Treibhausgasemissionen von Australien, Kanada und Japan.
KI sei tatsächlich ein wertvolles Instrument, meint David Rolnick, Dozent an der Fakultät für Informatik der McGill University in Kanada und Mitbegründer der gemeinnützigen Organisation Climate Change AI. Doch er sagt auch: “KI ist weder ein Allheilmittel, noch ist sie wertvoller als herkömmliche Mittel für den Klimaschutz.”
Hier stellen wir sechs Bereiche vor, in denen künstliche Intelligenz in den Dienst des Klimaschutzes gestellt wird:
Bäume retten mit KI-“Wächtern”
Abholzungen und Veränderungen in der Landnutzung sind für mehr als zehn Prozent der globalen Treibhausgasemissionen verantwortlich. Bäume nehmen CO2 auf und speichern es über für lange Zeit. Werden sie gefällt, landet ein Großteil dieses Kohlendioxids wieder in der Atmosphäre. Um die illegale Rodung einzudämmen, befestigt die gemeinnützige Organisation Rainforest Connection Sensoren zur akustischen Überwachung an Bäumen, die dann den Wald rundherum “belauschen” und die Audiosignale in Echtzeit in eine Cloud schicken.
Ein maschinelles Lernmodell, das darauf trainiert wurde, Geräusche wie etwa Kettensägen oder LKWs zu erkennen, analysiert dann diese Daten. Werden Rodungsgeräusche erkannt, geht eine Warnmeldung an die Behörden vor Ort.
Die solarbetriebenen Geräte können Kettensägengeräusche in bis zu 1,5 Kilometer Entfernung aufnehmen
Fast 600 dieser als “Guardians” (Wächter) bekannten Geräte wurden der Organisation zufolge bereits in 35 Ländern von Brasilien über Indonesien bis zum Kongo oder den Philippinen installiert. Dabei wurden mehr als 107 Millionen Minuten an Audiodaten gesammelt und mehr als 400.000 Hektar Land überwacht.
Laut einem kürzlich veröffentlichtem Bericht könnten Regierungen bis zum Jahr 2030 etwa 29 Gigatonnen Emissionen einsparen, wenn Behörden die Möglichkeit erhielten, die Zerstörung der Regenwälder mit KI-Instrumenten zu begrenzen. Die energiebedingten Emissionen weltweit beliefen sich im Vergleich dazu im Jahr 2022 auf etwa 37 Gigatonnen.
Die CO2-Bilanz der Stahlindustrie
Stahl und Zement sind aus dem Baugewerbe noch nicht wegzudenken, doch bei ihrer Produktion wird viel Kohlenstoffdioxid ausgestoßen. Diese Branchen müssen also dringend dekarbonisiert werden. Allein die Stahlproduktion ist für etwa ein Viertel der Treibhausgasemissionen in der verarbeitenden Industrie verantwortlich. Ein großer Anteil entfällt dabei auf die Gewinnung und den Transport der Materialien, die für die Fertigung benötigt werden.
Das US-amerikanische Unternehmen Fero Labs arbeitet mit fünf amerikanischen Stahlwerken zusammen, um die Menge des Abbaumaterials – oder der Legierungen – mithilfe von KI um bis zu ein Drittel zu reduzieren. Durch Altdaten lernt die KI-getriebene Optimierungssoftware von Fero Labs, ob und in welcher Mindestmenge ein neues zusätzliches Material hinzugefügt werden muss und gibt entsprechende Empfehlungen.
Ein Bericht der Global Partnership on Artificial Intelligence listet auf, wie Fero Labs dazu beiträgt, geschätzte 450.000 Tonnen CO2-Emissionen jährlich einzusparen, weil Abbau, Verhüttung und Transport solcher Legierungen reduziert wurden. Übertragen auf die gesamte Branche in den USA geht der Bericht von jährlichen Einsparungen von 11,9 Millionen Tonnen Kohlenstoffdioxid aus. Das entspricht in etwa einem Viertel des jährlichen CO2-Ausstoßes der Stadt New York.
Energieverbrauch in Gebäuden senken
In Hongkong ist der Energieverbrauch in Gebäuden für etwa 60 Prozent der gesamten CO2-Emissionen der Stadt verantwortlich. Mit seinen 7,5 Millionen Einwohnern zählt der Finanzplatz zu den am dichtesten besiedelten Orten dieser Welt. Ungefähr ein Viertel des gesamten Strombedarfs geht auf das Konto von Heiz-, Lüftungs- und Klimaanlagen in Geschäftsgebäuden.
Das KI-System von Arup kam auch im “Wasserwürfel” zum Einsatz, in dem bei den Olympischen Spielen 2008 in Peking Schwimmwettkämpfe ausgetragen wurden
Das Planungs- und Beratungsunternehmen Arup entwickelte die App Neuron, die 5G- und IoT-Sensoren verwendet, um Energieverwaltungsdaten eines Gebäudes in Echtzeit zu sammeln. Ein Algorithmus analysiert dann diese Daten und optimiert nicht nur die Heiz- und Kühlsysteme, sondern erstellt Prognosen zum künftigen Energiebedarf des Gebäudes. Laut dem bereits erwähnten Bericht von Global Partnership on Artificial Intelligence kann so zehn bis dreißig Prozent der üblicherweise in Geschäftsgebäuden benötigten Energie eingespart werden.
Mit Algorithmen gegen Wilderer
Wilderei und die Zerstörung ihres Lebensraums führten im vergangenen Jahrhundert dazu, dass die Zahl der Nashörner bedenklich schrumpfte. Die meisten Arten gelten mittlerweile als gefährdet. Sie überleben nur in Reservaten und Schutzgebieten, werden jedoch noch immer wegen ihres Horns gejagt.
Mit den Fußbändern von Rouxcel können die Bewegungen der Nashörner verfolgt werden
In Südafrika hat das Unternehmen Rouxcel Technology KI-fähige Fußbänder entwickelt, die an den Knöcheln der Nashörner befestigt werden. Naturschützer können die Tiere so leichter orten und ihr Verhalten in Echtzeit überwachen. Durch maschinelles Lernen kann der Algorithmus des Unternehmens erkennen, ob sich ein Tier ungewöhnlich verhält. Das könnte ein Hinweis darauf sein, dass sich Wilderer in der Nähe befinden. In solchen Fällen wird eine Warnung an die Einsatzzentrale und die Wildhüter gesendet. Mittlerweile kommen die Geräte von Kenia bis nach Südafrika zum Einsatz.
Intelligente Landwirtschaft
Die Landwirtschaft ist anfällig für Klimaveränderungen. Nicht vorhersagbare Temperaturen, häufiger auftretende extreme Wetterereignisse und invasive Schädlinge gefährden die Ernten. Gleichzeitig trägt die Landwirtschaft auch zur Klimaveränderung bei. Etwa 18 Prozent der globalen CO2-Emissionen entfallen auf die Land- und Forstwirtschaft sowie andere Formen der Bodennutzung. Hinzu kommt, dass die Bewässerung in der Landwirtschaft etwa 70 Prozent des globalen Wasserverbrauchs ausmacht. Auf den Feldern eingesetzte Dünge- und Schädlingsbekämpfungsmittel können Grundwasser und Flüsse belasten.
Ein KI-System des deutschen Startups Agvolution wertet die Daten von solargetriebenen Sensoren aus, die das Mikroklima im Pflanzenbestand überwachen. Die Geräte messen die Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Bodenfeuchte auf dem Acker. Der Algorithmus nutzt dann diese Informationen, um präzise Empfehlungen zur Pflanzengesundheit und den benötigten Wasser- und Düngemengen zu geben. So kann sowohl der Ertrag gesteigert als auch der Wasserverbrauch reduziert werden. Das Unternehmen hält ökologische und ökonomische Effizienzsteigerungen von bis zu 40 Prozent für möglich.
Wolken verstehen mit künstlicher Intelligenz
Ein entscheidender Schritt auf dem Ausstieg von fossilen Brennstoffen ist ohne Frage der Ausbau erneuerbarer Energien. Da saubere Energiequellen wie die Solarenergie aber einen immer größeren Anteil am Energiemix ausmachen, wird es immer schwieriger, die Stabilität der Stromnetze zu gewährleisten.
Open Climate Fix nutzt die Informationen von über 25.000 Solaranlagen in Großbritannien
Wenn Wolken über Solarpanele ziehen, kann die Stromerzeugung abrupt abfallen. Für die Netzbetreiber, die das Versorgungsnetz im Gleichgewicht halten und Stromausfälle verhindern müssen, ist das ein Problem. Um mögliche Lücken zu schließen, müssen sie im Hintergrund über Kraftwerksreserven verfügen, die bei einem drohenden Stromausfall schnell hochgefahren werden können. Meist werden diese Reserven jedoch mit fossilen Brennstoffen befeuert.
Das gemeinnützige Unternehmen Open Climate Fix hat sich mit dem britischen Netzbetreiber National Grid zusammengetan und nutzt KI, um genaue Informationen über die Wolkenbildung bereitzustellen. Ziel ist es, die Abhängigkeit von fossilen Energiereserven zu verringern. Das Unternehmen testet seine Vorhersagemodelle zudem in zwei südeuropäischen Ländern und verhandelt über ein weiteres Testprojekt in Asien.
Adaptiert aus dem Englischen von Phoenix Hanzo.