Die Nutzung von künstlicher Intelligenz (KI) und maschinellem Lernen nimmt in der modernen Welt rasant zu und hat eine Vielzahl von Bedenken hervorgerufen, einschließlich der Umweltauswirkungen dieser Technologie. Es gab viele öffentliche Debatten über den Energieverbrauch von KI-Datenzentren, doch es gab fast keine Diskussion über ihren Wasserverbrauch – bis jetzt.
Was sind KI-Datenzentren?
KI-Datenzentren sind Einrichtungen, die die enormen Rechenressourcen und Speicherkapazitäten beherbergen, die Chatbots wie ChatGPT ermöglichen, Informationen zu lernen und zu speichern. In vielen Teilen der Welt befinden sich Datenzentren in riesigen Lagern, die rund um die Uhr mit Strom versorgt werden müssen, wobei das interne Klima streng kontrolliert wird, um die Technologie auf optimalem Niveau zu betreiben.
Daher haben Datenzentren negative Medienaufmerksamkeit auf sich gezogen aufgrund der enormen Menge an Energie, die sie verbrauchen. Es wird geschätzt, dass KI-Datenzentren insgesamt 2% des weltweit erzeugten Stroms verbrauchen.
Weniger bekannt ist jedoch die Menge an Wasser, die diese Einrichtungen verbrauchen. Laut einer neuen Studie von Forschern der University of California Riverside und der University Texas Arlington, "Making AI Less 'Thirsty': Uncovering and Addressing the Secret Water Footprint of AI Models", wird geschätzt, dass ein Gespräch von 20 bis 50 Fragen mit einem KI-Chatbot 500ml Wasser verbrauchen könnte. Das mag nicht viel erscheinen, aber der Bericht deutet auch darauf hin, dass allein im Jahr 2021 die selbst betriebenen KI-Datenzentren von Google in den USA schätzungsweise 12,7 Milliarden Liter Wasser für die Kühlung vor Ort verbraucht haben, 90% davon war Trinkwasser.
Warum verbrauchen Datenzentren so viel Wasser?
KI-Datenzentren verbrauchen Wasser auf zwei Arten – direkt und indirekt – und verbrauchen am meisten während der "Trainingsphase": der Zeit, in der die KI mit Daten gefüttert und programmiert wird, wie sie reagieren soll.
Indirekte Verbrauch
Der indirekte Verbrauch ist das Wasser, das außerhalb der Anlage zur Energieerzeugung verwendet wird. Ein Beispiel dafür könnte das Wasser sein, das in den Kühltürmen von Kohlekraftwerken verwendet wird. Obwohl KI-Datenzentren dieses Wasser nicht direkt verbrauchen, bedeutet ihr enormer Strombedarf, dass im Vergleich zu anderen Arten von Anlagen mehr Wasser verwendet wird, um die Zentren den ganzen Tag am Laufen zu halten.
Direkter Verbrauch
Der direkte Wasserverbrauch ist das Wasser, das vor Ort vom Datenzentrum für eigene Kühlzwecke verwendet wird. Fast die gesamte in die Server des Datenzentrums eingebrachte Leistung wird in Wärme umgewandelt und die schiere Größe der Einheiten verschärft dies nur, so dass zur Aufrechterhaltung stabiler Betriebstemperaturen Wasser durch ein Wärmetauschsystem geführt wird, um die Geräte zu kühlen und ein Überhitzen zu verhindern.
Wasser für Kühlzwecke wird auch benötigt, um auf Änderungen der Außentemperatur zu reagieren, die durch saisonale Wettermuster verursacht werden. Dies ist besonders besorgniserregend angesichts der zunehmenden Häufigkeit von heißeren Sommern und der daraus resultierenden Wasserknappheit, die weltweit zu spüren ist. Daraus ergibt sich die mögliche Implikation, dass Datenzentren Wasser verbrauchen, das für gefährdete Gemeinschaften reserviert sein sollte. Im Sommer 2022 äußerte Thames Water Bedenken, dass Datenzentren in London während einer Dürre Trinkwasser für die Kühlung verwenden. Dieses Problem wird voraussichtlich nur schlimmer werden, da die Klimakrise sich vertieft und die Wettermuster unvorhersehbarer werden.
Der Wasserverbrauch für Einrichtungen in den USA mag auffällig sein, aber die Forschung in "Making AI Less 'Thirsty' " deutet auch darauf hin, dass weniger technologisch fortgeschrittene Datenzentren in Asien bis zu dreimal so viel Wasser verbrauchen könnten wie ihre westlichen Gegenstücke. Dies ist beunruhigend, wenn man bedenkt, dass bis 2030 voraussichtlich die Hälfte der Weltbevölkerung unter starkem Wassermangel leiden wird.
Zwei wichtige Einschränkungen
Obwohl dieses neue Forschungspapier überzeugend ist, ist es wichtig zu bedenken, dass Daten zu diesem Thema rar sind; zum Teil, weil wenig Forschung unternommen wurde, um den Wasserverbrauch von Datenzentren zu ermitteln, und zum Teil, weil – wie das Papier nahelegt – Technologieunternehmen die wahren Kosten der KI-Technologie verbergen wollen. Es ist auch wichtig zu bedenken, dass, obwohl dieser Bericht breite Berichterstattung in der Presse gefunden hat, diese Forschung und ihre Methodik – zum Zeitpunkt des Schreibens im Mai 2023 – nicht von Fachkollegen überprüft worden ist. Während dies die potenzielle Bedeutung der Forschung nicht untergräbt, bedeutet es, dass weitere Untersuchungen erforderlich sein werden, bevor wir endgültig verheerende Statistiken allen KI-Datenzentren anlasten können.
Was kann dagegen getan werden?
In der Zwischenzeit schlagen die Forscher hinter "Making AI Less 'Thirsty'" vor, dass wann und wo KI-Chatbots trainiert werden, einen massiven Einfluss auf die Menge an Wasser hat, die sie verbrauchen. Die Bedeutung der geografischen Lage bei der Bestimmung der Standorte für Datenzentren sollte daher eine hohe Priorität für Technologieunternehmen haben, ebenso wie der Zeitpunkt des Trainingsprozesses im Kalenderjahr.
Es können jedoch auch Maßnahmen ergriffen werden, um den Kühlwasserverbrauch eines Datenzentrums unabhängig vom Standort zu reduzieren. Zum Beispiel bieten die SIRION™ RO-Einheiten von Veolia Water Technologies eine hohe Durchflussrate und eine energieeffiziente Umkehrosmose (RO) Membrantechnologie.
Veolia Water Technologies kann das Wasseraufbereitungssystem so konzipieren, dass das Abwasser recycelt und wiederverwendet und in einigen Fällen das Blowdown-Wasser aus den Kühltürmen behandelt und recycelt wird - und das alles bei gleichzeitiger Einsparung von elektrischer Energie im Vergleich zu einer herkömmlichen Einheit. Dadurch können Datenzentren nachhaltiger betrieben und Betriebskosten gesenkt werden.
Unsere Experten für Wasseraufbereitung können Einrichtungen besuchen, um die Effizienz eines bestehenden Systems zu verbessern oder Kunden bei der Gestaltung eines neuen Systems zu unterstützen. Ihre Expertise kann sicherstellen, dass die Systeme optimal laufen, mit minimalem Abfall und einer reduzierten Wahrscheinlichkeit von Ausfällen.
Für weitere Informationen über die Lösungen, die wir für Datenzentrumseinrichtungen anbieten, klicken Sie bitte hier.
1 Making AI Less “Thirsty”: Uncovering and Addressing the Secret Water Footprint of AI Models - https://arxiv.org/abs/2304.03271
2 Thames Water überprüft den Wasserverbrauch von Datenzentren, da in London ein Verbot von Gartenschläuchen droht - https://www.ft.com/content/8d8bf26f-5df2-4ff6-91d0-369500ed1a9c
