KI verschmutzt auch die Luft: Was atmen wir in der Nähe von Rechenzentren?

Künstliche Intelligenz hat eine Umweltbelastung, die weit über die Energie hinausgeht, die zur Betriebsführung von Servern und Rechensystemen benötigt wird. Während das Wachstum der Rechenzentren eine immer größere Nachfrage nach Elektrizität und Wasser für die Kühlung mit sich bringt, gibt es einen weiteren Aspekt, der in den Hintergrund geraten könnte: die Luftqualität in den Gebieten, in denen diese Infrastrukturen errichtet und genutzt werden.

Glory Dolphin Hammes, CEO von IQAir North America, lenkt die Aufmerksamkeit auf dieses Problem. Ich habe sie interviewt, um herauszufinden, welche Auswirkungen die Entwicklung der für KI notwendigen Infrastruktur auf die Gesundheit der Menschen und die Umwelt haben kann.

Laut Schätzungen der Internationalen Energieagentur (IEA) wird die globale Stromnachfrage der Rechenzentren bis 2030 voraussichtlich mehr als verdoppeln, auch aufgrund der Verbreitung künstlicher Intelligenz.

Ein Wachstum, das sich nicht nur auf das Stromnetz auswirkt. Je nach Art der Energieerzeugung und den in den Anlagen verwendeten Technologien können Rechenzentren zu Emissionen von Feinstaub, Stickoxiden und anderen Schadstoffen beitragen. Das Problem ist, dass ein Teil dieser Emissionen mit bloßem Auge nicht sichtbar ist, aber dennoch die in der Nähe lebenden Gemeinschaften erreichen kann.

Von Dieselmotoren zu Gasturbinen: Was atmen wir ein?

Eines der wichtigsten Aspekte, die berücksichtigt werden müssen, sind die Notdieselgeneratoren. Rechenzentren müssen eine kontinuierliche Stromversorgung gewährleisten, denn selbst eine kurze Unterbrechung kann den Betrieb der Computersysteme beeinträchtigen. Aus diesem Grund werden Generatorgruppen eingesetzt, die in Betrieb genommen werden, wenn die Stromversorgung über das Netz ausfällt, und die auch regelmäßig zu Testzwecken gestartet werden.

Rechenzentren verwenden Notdieselgeneratoren: Einige Anlagen beherbergen Hunderte davon, was zu potenziell hohen Emissionen führen kann.

Bild von: Motor1 Italia visual (mit KI-Unterstützung)

Ihre Auswirkungen hängen von der Größe, der Nutzungshäufigkeit sowie den Systemen zur Emissionskontrolle ab. Eine einzige große Anlage kann Dutzende, in einigen Fällen sogar Hunderte von Generatoren beherbergen. Wenn mehrere Einheiten gleichzeitig arbeiten, können die Gesamtemissionen erheblich werden, selbst wenn jeder Generator nur für begrenzte Zeit genutzt wird.

Zu den problematischsten Schadstoffen gehören PM2,5, also Partikel mit einem Durchmesser von weniger als 2,5 Mikrometern, sowie Stickoxidverbindungen (NOx). Hinzu kommen Kohlenmonoxid und andere Verbindungen, die in den Abgasen von Dieselmotoren vorkommen.

PM2,5-Teilchen sind besonders gefährlich, denn aufgrund ihrer geringen Größe können sie tief in die Lungen eindringen, wobei einige sogar in den Blutkreislauf gelangen können. Die Exposition damit ist mit einem erhöhten Risiko für Atem- und Herz-Kreislauf-Erkrankungen verbunden. Stickstoffdioxid (NO2), ein Bestandteil der NOx, kann hingegen die Atemwege reizen, die Asthmasymptome verschlimmern und zur Entstehung von Troposphärenozon sowie weiteren Schadstoffpartikeln beitragen.

Die Weltgesundheitsorganisation empfiehlt eine durchschnittliche jährliche Konzentration von nicht mehr als 5 Mikrogramm pro Kubikmeter (µg/m³) für PM2,5 und 10 µg/m³ für Stickstoffdioxid. Es handelt sich um Leitwerte, die auf dem Schutz der Gesundheit beruhen und nicht notwendigerweise mit den in den einzelnen Ländern geltenden gesetzlichen Grenzwerten übereinstimmen. Wie Hammes betont, gibt es keinen Schadstoffgehalt in der Luft, der völlig risikofrei wäre.

Ein weiterer Aspekt, der überwacht werden muss, ist die zunehmende Verbreitung von Gasturbinen, die von einigen Betreibern in Betracht gezogen werden, um den Energiebedarf ihrer Infrastrukturen zu decken. Im Vergleich zu vergleichbaren Dieselanlagen erzeugen diese Maschinen in der Regel weniger Partikel und Schwefeldioxid, emittieren aber weiterhin NOx und Kohlenmonoxid.

Der Hauptunterschied betrifft vor allem die Betriebsdauer. Dieselgeneratoren sind in der Regel für Notfälle vorgesehen, während Gasturbinen über längere Zeiträume eingesetzt werden können und direkt einen Teil des für das Rechenzentrum benötigten Stroms liefern. Auch wenn sie bei der erzeugten Energiemenge geringere Emissionen aufweisen, kann ein kontinuierlicher Betrieb somit eine erhebliche kumulative Verschmutzung verursachen.

Man darf außerdem nicht vergessen, was außerhalb der Anlagenmauern geschieht. Der Strom, der von Rechenzentren verbraucht wird, muss irgendwo erzeugt werden, und je nach lokaler Energiezusammensetzung kann eine steigende Nachfrage eine höhere Produktion durch Kohle- und Erdgaskraftwerke erfordern. In diesem Fall spricht man von indirekten Emissionen, die von den direkt durch die Motoren und Anlagen in den Rechenzentren erzeugten Emissionen zu unterscheiden sind.

Um den Umweltauswirkungen künstlicher Intelligenz richtig beurteilen zu können, reicht es daher nicht aus, nur zu messen, wie sehr eine einzelne Infrastruktur verschmutzt: Man muss auch die mit dem verbrauchten Strom verbundenen Emissionen sowie die Auswirkungen auf das gesamte Energienetz berücksichtigen. Wie Glory Dolphin Hammes sagte:

„Ein Rechenzentrum kann vor Ort relativ wenig Schadstoffe erzeugen, trägt aber dennoch durch den verbrauchten Strom zu Emissionen an anderen Orten bei.“

Der Fall Virginia und die Bedeutung der Luftüberwachung

Ein konkretes Beispiel stammt aus den Vereinigten Staaten, genauer gesagt aus Nordvirginia, einem der Gebiete mit der höchsten Konzentration an Rechenzentren weltweit. Laut einer Studie der Virginia Commonwealth University, die im Februar 2026 veröffentlicht wurde, stiegen zwischen 2015 und 2023 die Emissionen der Notstromgeneratoren, die mit Rechenzentren verbunden sind, hier deutlich an: Die Emissionen von Feinstaub stiegen um 139 %, während die Emissionen von Stickoxiden um 111 % anstiegen.

Atem Car ist ein IQAir-Gerät, das die Luft im Innenraum durch einen HyperHEPA Plus-Filter reinigt.

Bild von: IQAir

Es handelt sich um Daten, die einen Anstieg der Emissionen belegen, die jedoch allein nicht erlauben, festzustellen, welcher Anteil der Schadstoffe tatsächlich die Wohnhäuser und Menschen in der Umgebung erreicht. Aus diesem Grund hat das Umweltqualitätsamt von Virginia ein spezielles Überwachungsprojekt in den Countys Loudoun und Prince William gestartet, mit dem Ziel, die möglichen Auswirkungen der Rechenzentrumsinfrastrukturen auf die Luftqualität genauer zu untersuchen.

Genau hier kommen die Technologien zur Echtzeit-Überwachung ins Spiel. Die zentralen Überwachungsstationen sind unverzichtbar, um die Einhaltung der Luftqualitätsstandards zu kontrollieren, können aber auch mehrere Kilometer von den betroffenen Anlagen entfernt liegen. Daher können sie nicht immer lokale Veränderungen erkennen, die sich bereits innerhalb von wenigen Hundert Metern erheblich ändern können.

Ein dezentrales Netzwerk aus Sensoren kann die offiziellen Messungen ergänzen, indem es mögliche Anstiege der Schadstoffkonzentrationen in der Nähe von Rechenzentren aufdeckt – auch während von Generatoren durchgeführter Tests oder ihres Betriebs in Notfällen. Einige spezielle Geräte können außerdem bestimmte Stoffe wie Stickstoffdioxid erkennen.

Verteilte Sensoren erkennen Anstiege der Schadstoffe in der Nähe von Rechenzentren und vergleichen die Daten mit Wetterinformationen, um mögliche Quellen auszumachen.

Bild von: Motor1 Italia visual (mit KI-Unterstützung)

Der Vergleich dieser Daten mit Wetterinformationen, insbesondere der Windrichtung und -geschwindigkeit, ermöglicht es, mögliche kritische Punkte zu identifizieren und die Ursache der Verschmutzung genauer zu untersuchen. Das bedeutet nicht, dass jeder von einem Sensor erfasste Anstieg unbedingt auf ein Rechenzentrum zurückzuführen ist, doch es liefert ein detaillierteres Bild als die Informationen der einzelnen regionalen Messstationen.

Für Hammes muss Transparenz ein integraler Bestandteil der Entwicklung dieser Infrastrukturen sein. Die Betreiber sollten Informationen über die Emissionen, die Betriebsstunden der Generatoren sowie die verwendeten Abschaltsysteme mitteilen. Den Behörden obliegt hingegen die Aufgabe, Überwachungsanforderungen festzulegen und unabhängig zu prüfen, ob die Vorschriften eingehalten werden. Auch unabhängige Organisationen und Bürger können dazu beitragen, indem sie den Umfang der Messungen erweitern.

Im regulatorischen Bereich ist die CEO von IQAir North America der Ansicht, dass die bestehenden Umweltvorschriften eine wichtige Grundlage darstellen, aber nicht immer ausreichen, um der schnellen Ansammlung neuer Anlagen in bestimmten Gebieten entgegenzuwirken. Ein einzelnes Rechenzentrum kann relativ geringe Emissionen haben, doch die kombinierte Wirkung mehrerer Anlagen im selben Gebiet kann völlig anders aussehen. Deshalb wäre es notwendig, bereits in der Genehmigungsphase die kumulativen Emissionen zu bewerten und dabei auch die Betriebszeiten, regelmäßige Tests sowie die Effektivität der Kontrollsysteme zu berücksichtigen.

Der Vorschlag besteht darin, regelmäßige Umweltberichte einzuführen, die Energieverbrauch und Daten zur Luftqualität enthalten, ergänzt durch eine kontinuierliche Überwachung rund um die Uhr, sowohl innerhalb der Anlagen als auch in den umliegenden Gemeinden.

Kann KI wachsen, ohne die Luftqualität zu verschlechtern?

Laut Hammes ja, voraussetzung ist, dass die Betreiber konkrete Investitionen in erneuerbare Energien wie Wind- und Solarenergie tätigen, die durch Speichersysteme unterstützt werden. Batterien könnten außerdem dazu beitragen, die Abhängigkeit von herkömmlichen Dieselgeneratoren zu verringern, während eine höhere Energieeffizienz die Menge an Strom einschränken würde, die zur Betriebsführung der Server benötigt wird.

Glory Dolphin Hammes, CEO von IQAir North America

Foto von: IQAir

Die Herausforderung betrifft somit nicht nur die Fähigkeit, immer leistungsstärkere Rechenzentren zu bauen, sondern auch die Art und Weise, wie sie mit Energie versorgt werden.

Der Umweltpreis von KI lässt sich nicht ausschließlich in Kilowattstunden und Litern Wasser messen: Man muss auch berücksichtigen, was in die Luft gelangt, die von den Menschen, die in der Nähe dieser Infrastrukturen leben, eingeatmet wird.

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