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Künstliche Intelligenz wird im Kampf gegen den Klimawandel von entscheidender Bedeutung sein.

Die Begeisterung für die Potenziale der künstlichen Intelligenz wurde durch ChatGPT wieder geweckt. Hier werden einige Neuerungen präsentiert, die die Umwelt mithilfe von KI schützen und gegen den Klimawandel vorgehen.

In den letzten Monaten hat das Interesse an der künstlichen Intelligenz (KI) durch neue Tools wie ChatGPT zugenommen. Dabei gewinnen KI-gesteuerte Technologien in unserem Leben und in der Wirtschaft schon lange an Bedeutung. Selbstverständlich bestehen Sorgen, da Arbeitsplätze gefährdet sein könnten, Vorurteile verstärkt werden könnten oder die Technologie missbraucht werden könnte. Trotzdem wird die KI als ein leistungsstarkes Werkzeug gelobt, das bei der Bewältigung globaler Krisen wie dem Klimawandel helfen kann.

Es ist schwer zu sagen, wie groß die Potenziale dieser sich rasch entwickelnden Technologie für eine Emissionsreduktion sein könnten. Es steht außer Frage, dass es notwendig ist, die Emissionen zu reduzieren, um eine unkontrollierbare Erderwärmung zu verhindern. Eine Studie, die von dem Technologieriesen Microsoft in Auftrag gegeben wurde, prognostiziert, dass KI-Anwendungen die Treibhausgasemissionen in den Sektoren Wasser, Energie und Verkehr bis 2030 um vier Prozent reduzieren könnten. Das sind die Treibhausgasemissionen, die Australien, Kanada und Japan gemeinsam jährlich emittieren.

Der Dozent an der Fakultät für Informatik der McGill University in Kanada und Mitbegründer der gemeinnützigen Organisation Climate Change AI, David Rolnick, glaubt, dass KI tatsächlich ein wertvolles Instrument ist. „KI ist jedoch weder ein Allheilmittel noch wertvoller als herkömmliche Mittel zum Klimaschutz“, sagt er auch.

Einige Beispiele, in denen künstliche Intelligenz zum Schutz des Klimas eingesetzt wird, sind hier zu finden:

Mit KI kann man die Wolken besser verstehen

Der Ausbau erneuerbarer Energien stellt zweifellos einen wesentlichen Schritt auf dem Weg zum Ausstieg aus fossilen Brennstoffen dar. Es ist jedoch immer schwieriger, die Stabilität der Stromnetze sicherzustellen, da saubere Energiequellen wie die Solarenergie einen immer größeren Anteil am Energiemix ausmachen.

Wenn sich Wolken über Sonnenkollektoren bewegen, kann die Stromerzeugung plötzlich zurückgehen. Das ist ein Problem für die Netzbetreiber, die Stromausfälle vermeiden und das Versorgungsnetz in Gleichgewicht bringen müssen. Um eventuelle Leerstellen zu beheben, müssen sie im Hintergrund Kraftwerksreserven haben, die im Falle eines bevorstehenden Stromausfalls rasch aufgestockt werden können. Diese Reserven werden in der Regel allerdings mit fossilen Brennstoffen angetrieben.

Open Climate Fix, ein gemeinnütziges Unternehmen, arbeitet mit dem britischen Netzbetreiber National Grid zusammen und verwendet KI, um präzise Daten zur Wolkenbildung zu liefern. Es ist das Ziel, die Abhängigkeit von fossilen Energiereserven zu reduzieren. Außerdem prüft das Unternehmen seine Prognosemodelle in zwei südeuropäischen Ländern und arbeitet an einem weiteren Testprojekt in Asien.

CO2-Bilanz des Stahlsektors

Stahl und Zement gehören immer noch zum Baugewerbe und bei ihrer Herstellung wird viel Kohlenstoffdioxid freigesetzt. Daher müssen diese Industriezweige schnellstmöglich dekarbonisiert werden. Etwa ein Viertel der Treibhausgasemissionen der verarbeitenden Industrie werden ausschließlich durch die Stahlproduktion verursacht. Dabei kommt der Gewinnung und dem Transport der für die Fertigung erforderlichen Materialien ein erheblicher Teil zu.

Das US-amerikanische Unternehmen Fero Labs arbeitet mit fünf amerikanischen Stahlwerken zusammen, um die Menge des Fero Labs, ein US-amerikanisches Unternehmen, kooperiert mit fünf amerikanischen Stahlwerken, um durch KI die Menge des Abbaumaterials – oder der Legierungen – um bis zu ein Drittel zu verringern. Die KI-gesteuerte Optimierungssoftware von Fero Labs nutzt alte Daten, um festzustellen, ob und in welchem Umfang ein zusätzliches Material hinzugefügt werden muss, und gibt entsprechende Ratschläge ab.

In einem Bericht der Global Partnership on Artificial Intelligence wird aufgeführt, wie Fero Labs durch eine Verringerung des Abbaus, der Verhütung und des Transports solcher Legierungen jährlich 450.000 Tonnen CO2-Emissionen einsparen kann. Der Bericht geht davon aus, dass sich in den Vereinigten Staaten jährlich 11,9 Millionen Tonnen Kohlenstoffdioxid eingespart haben. Das entspricht ungefähr einem Viertel der CO2-Emissionen, die die Stadt New York pro Jahr verursacht.

Gebäudeenergieverbrauch reduzieren

Der Energieverbrauch von Gebäuden macht in Hongkong rund 60 Prozent der CO2-Emissionen aus. Der Finanzplatz hat eine Bevölkerung von 7,5 Millionen und ist damit einer der am dichtesten besiedelten Orte auf der Welt. Heiz-, Lüftungs- und Klimaanlagen in Geschäftsgebäuden machen etwa ein Viertel des Gesamtstrombedarfs aus.

Die Software Neuron wurde von der Planungs- und Beratungsfirma Arup entwickelt. Diese nutzt 5G- und IoT-Sensoren, um Daten zur Energieverwaltung eines Gebäudes in Echtzeit zu erfassen. Danach werden diese Daten von einem Algorithmus ausgewertet, der nicht nur die Heiz- und Kühlsysteme verbessert, sondern auch Vorhersagen über den Energiebedarf des Gebäudes für die Zukunft liefert. So können laut dem bereits erwähnten Bericht von Global Partnership on Artificial Intelligence 10 bis 30 Prozent der Energieeinsparungen, die normalerweise in Geschäftsgebäuden erforderlich sind, reduziert werden.

Wilderer mit Algorithmen bekämpfen

Die Zerstörung ihres Lebensraums und Wilderei führten im letzten Jahrhundert zu einer besorgniserregenden Abnahme der Nashörnerzahl. Inzwischen werden die meisten Arten als gefährdet betrachtet. Sie können nur in Schutzgebieten und Reservaten überleben, werden aber immer noch für ihr Horn gejagt.

Das südafrikanische Unternehmen Rouxcel Technology hat KI-fähige Fußbänder für Nashörnerknöchel entwickelt. Auf diese Weise ist es Naturschützern einfacher, die Tiere zu finden und ihr Verhalten in Echtzeit zu beobachten. Der Unternehmensalgorithmus kann mithilfe von maschinellem Lernen feststellen, ob sich ein Tier ungewöhnlich verhält. Dies könnte darauf hindeuten, dass Wilderer nahe bei uns sind. In derartigen Situationen erhält die Einsatzzentrale und die Wildhüter eine Vorwarnung. Die Ausrüstung wird mittlerweile von Kenia bis Südafrika eingesetzt.

KI-“Wächter“ retten Bäume

Mehr als zehn Prozent der weltweiten Treibhausgasemissionen werden durch Entwaldung und Landnutzungsänderungen verursacht. Bäume absorbieren und speichern CO2 über einen längeren Zeitraum. Ein beträchtlicher Anteil dieses Kohlendioxids gelangt dann wieder in die Atmosphäre. Die gemeinnützige Organisation Rainforest Connection befestigt Sensoren zur akustischen Überwachung an Bäumen, um die illegale Rodung einzudämmen. Diese Sensoren „belauschen“ den Wald rundherum und senden die Audiosignale in Echtzeit in die Cloud.

Diese Daten werden von einem maschinellen Lernmodell analysiert, das trainiert wurde, um Geräusche wie Kettensägen oder Lastwagen zu erkennen. Wenn Rodungsgeräusche festgestellt werden, werden die örtlichen Behörden informiert.

Laut der Organisation wurden bereits fast 600 dieser als „Guardians“ (Wächter) bekannten Geräte in 35 Ländern installiert, darunter Brasilien, Indonesien, der Kongo und die Philippinen. Über 107 Millionen Audiodatenminuten wurden dabei gesammelt, und über 400.000 Hektar Land wurden überwacht.

Wenn Behörden die Möglichkeit hätten, die Zerstörung der Regenwälder durch KI-Instrumente einzuschränken, könnten Regierungen bis 2030 etwa 29 Gigatonnen Emissionen einsparen, so ein neuer Bericht. Die weltweiten energiebedingten Emissionen betrugen 2022 ungefähr 37 Gigatonnen.

Intelligente Landwirtschaft

Die Landwirtschaft neigt zu Veränderungen des Klimas. Die Ernten sind durch unvorhersehbare Temperaturen, zunehmende extreme Wetterereignisse und invasive Schädlinge gefährdet. Die Landwirtschaft leistet auch einen Beitrag zur Veränderung des Klimas. Etwa 18 % der weltweiten CO2-Emissionen stammen aus der Landwirtschaft, der Forstwirtschaft und anderen Bodennutzungsformen. Darüber hinaus macht die landwirtschaftliche Bewässerung rund 70 Prozent des weltweiten Wasserverbrauchs aus. Düngemittel und Schädlingsbekämpfungsmittel, die in den Feldern verwendet werden, können das Grundwasser und die Flüsse schädigen.

Die Daten von solargetriebenen Sensoren, die das Mikroklima im Pflanzenbestand überwachen, werden von Agvolution, einem deutschen Startup, ausgewertet. Die Ackertemperatur, die Luftfeuchtigkeit und die Bodenfeuchte werden mithilfe der Geräte gemessen. Anschließend verwendet der Algorithmus diese Informationen, um genaue Ratschläge zur Gesundheit der Pflanzen sowie zu den erforderlichen Wasser- und Düngemitteln zu geben. Auf diese Weise kann der Ertrag erhöht und gleichzeitig der Wasserverbrauch verringert werden. Eine Steigerung der ökonomischen und ökologischen Effizienz um bis zu 40 % ist laut dem Unternehmen möglich.

Diskussionsfragen zum Thema:

1. Geben Sie ein anderes Beispiel für den Einsatz der KI bei der Bekämpfung des Klimawandels!
2. Inwiefern können durch KI gesteuerte Technologien bei der Entwicklung nachhaltiger Energiequellen eine Rolle spielen?
3. Welche ethischen Überlegungen sollten bei der Nutzung von KI in der Klimaforschung und -politik berücksichtigt werden?