Die Auswirkungen von KI auf die Umwelt

Zielsetzung: Das Arbeitsblatt zielt darauf ab, die Lernenden für die Umweltfolgen der Künstlichen Intelligenz (KI) zu sensibilisieren. Es soll sie in der kritischen Analyse des Energie- und Ressourcenverbrauchs von Rechenzentren schulen, um Strategien zur ökologischen Nachhaltigkeit der KI-Technologie zu entwickeln, insbesondere durch die Nutzung erneuerbarer Energien.

Inhalte und Methoden: Das Arbeitsblatt beginnt mit einem Warm-up zur persönlichen Einstellung der Lernenden zu KI und Klimawandel und vermittelt anschließend Informationen über KI-Rechenzentren eines ausgewählten Landes / einer ausgewählten Stadt. Die Lernenden analysieren Vorteile und ökologische Risiken anhand von Text- und Ursache-Wirkung-Analysen. Methoden wie Gruppenrecherche, Perspektivwechsel und Entscheidungsfindung fördern die Reflexion über Nachhaltigkeit und konkrete Maßnahmen zur ökologischen Verantwortung.

Kompetenzen:

Nachhaltigkeitsbewusstsein: Verständnis für den ökologischen Fußabdruck digitaler Technologien (Energie- und Ressourcenverbrauch).
Kritische Analyse: Abwägung von technologischen Vorteilen (Klimaforschung, Smart Farming) gegen Umweltrisiken.
Problemlösung: Entwicklung konkreter Strategien zur Förderung der Energieeffizienz und Nutzung grüner Energiequellen für KI.
Rollenverständnis: Treffen begründeter politischer Entscheidungen aus einer umweltpolitischen Perspektive.

Zielgruppe und Niveau: 8.-10. Klasse (Mittelstufe)

BNE:

SDG 12: Verantwortungsvolle Konsum- und Produktionsmuster: Es thematisiert die Herausforderung der Rohstoffgewinnung (seltene Erden) und die Notwendigkeit von Recycling und nachhaltiger Beschaffung.
SDG 13: Maßnahmen zum Klimaschutz: Der Text beleuchtet die Rolle der KI bei der Reduzierung globaler Emissionen und in der Klimaforschung.

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Target group and level

8.-10. Klasse (Mittelstufe)

Subjects

non-subject specific contentEthicsGeographyPoliticsSustainable Development Goals (SDG)

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Die Auswirkungen von KI auf die Umwelt

Warm-up: Was denkst du?

Bildet Gruppen von 3-4 Personen. Diskutiert kurz innerhalb eurer Gruppe und schreibt eure Gedanken auf:

Wenn du an „Künstliche Intelligenz“ denkst, ist sie eher gut oder schlecht für die Umwelt?
Sollte der Einsatz von KI strenger geregelt werden, um die Umwelt zu schützen?
Denkst du, dass KI in Zukunft helfen wird, den Klimawandel zu bremsen?

Schreibe hier die Begründungen auf.

Arbeitsauftrag

Lest den folgenden Text aufmerksam und bearbeitet anschließend die Fragen gemeinsam in eure Gruppe. Nutzt eure Antworten, um die Tabelle vollständig auszufüllen.

Die Auswirkungen von KI auf die Umwelt in den USA

Der rasante Fortschritt der KI-Technologie zeigt sich besonders in den USA, wo der Energieverbrauch durch Rechenzentren erheblich gestiegen ist. Derzeit verbrauchen diese etwa drei Prozent des gesamten Stroms der USA, mit einer Prognose auf acht Prozent bis 2030. Trotz Bemühungen der Tech-Giganten wie Google, die Energieversorgung ihrer Rechenzentren zu 100 Prozent CO₂-frei zu gestalten, stammen rund 55 Prozent des Stroms noch immer aus fossilen Quellen. Die Kühlung der Server benötigt immense Wassermengen, was in wasserarmen Regionen zu erheblichen Umweltbelastungen führt.

Neben dem Energie- und Wasserverbrauch stellt auch der Rohstoffbedarf für die Herstellung der KI-Hardware ein Umweltproblem dar. Materialien wie Kupfer und Lithium sind essenziell, und die Nachfrage steigt durch den KI-Boom. Die Produktion und Entsorgung der Hardware verursachen zusätzliche Emissionen und Umweltverschmutzungen.

Die USA profitieren zwar wirtschaftlich durch die Schaffung neuer Arbeitsplätze und die Stärkung der technologischen Infrastruktur, jedoch bleibt der gesellschaftliche Nutzen durch den Einsatz von KI zur Lösung von Umweltproblemen umstritten. KI-Systeme werden zwar in der Klimaforschung und in nachhaltigen landwirtschaftlichen Praktiken angewandt, doch der Einsatz von KI in der Öl- und Gasindustrie, zur Steigerung der Produktion, steht im Konflikt mit den Klimazielen.

Insgesamt zeigt sich ein komplexes Bild, in dem die positiven wirtschaftlichen und technologischen Entwicklungen durch erhebliche ökologische Herausforderungen in den USA begleitet werden. Die Balance zwischen Innovation und Nachhaltigkeit bleibt ein kritischer Punkt in der Diskussion um die Auswirkungen der KI auf die Umwelt.

Analysiere die Umweltfolgen. Schreibe die Ursachen auf und erkläre die Auswirkungen auf die Umwelt

Interaktive Gruppenaufgabe: „KI-Fußabdruck“

Kehrt in eure Gruppen zurück. Jede Gruppe wählt eine KI-Anwendung (z. B. Chatbots, Gesichtserkennung, selbstfahrende Autos, KI in der Landwirtschaft).

Aufgabe:

Recherchiert kurz, wie viel Energie oder Ressourcen diese Anwendung verbraucht.
Überlegt, wie man sie nachhaltiger machen könnte und erstellt ein Plakat oder eine Infografik.
Präsentiert eure Ergebnisse in 3–4 Minuten vor der Klasse.

Erstelle mit den gewonnen Informationen ein Plakat oder eine Infografik, welche euch beim Präsentieren hilft.

Reflexion & Transfer

Wählt inheralb der Gruppe jeder eine der vier Rollenkarten aus und bearbeite die Tabelle aus der Perspektive dieser Person.

Die Leitfrage lautet: „Ein internationales Unternehmen plant den Bau eines neuen KI-Rechenzentrums. Welche Chancen, Risiken und Interessen ergeben sich aus deiner Rolle?“

Wirtschaftsvertreter

Name: Max Müller Rolle: CEO eines internationalen Technologieunternehmens Beschreibung: Max leitet ein Unternehmen, das in den USA in den Bau neuer KI-Rechenzentren investieren möchte. Er sieht großes Potenzial für wirtschaftliches Wachstum und technologische Innovation. Max ist bestrebt, die Rentabilität des Unternehmens zu maximieren, während er die Bedenken hinsichtlich Umweltbelastungen abwägt.

Welche Ziele verfolgt Max mit dem Bau des Rechenzentrums Welche persönlichen Werte könnten für ihn wichtig sein, zum Beispiel wirtschaftlicher Erfolg oder Nachhaltigkeit Wie reagiert er auf Kritik von Umweltgruppen

KI-Forscher

Name: Lisa Schmidt Rolle: Forscherin im Bereich Künstliche Intelligenz Beschreibung: Lisa arbeitet an der Entwicklung neuer KI-Technologien und sieht in den USA große Chancen für Fortschritte in der KI-Forschung. Sie ist daran interessiert, die Leistungsfähigkeit und Effizienz von KI-Systemen zu erhöhen und gleichzeitig deren Umweltverträglichkeit zu verbessern.

Welche Ziele verfolgt Lisa mit dem Bau des Rechenzentrums Welche persönlichen Werte könnten für sie wichtig sein, zum Beispiel technologische Innovation oder Umweltschutz Wie reagiert sie auf Kritik von Umweltgruppen

Umweltschützer

Name: Tom Becker Rolle: Aktivist im Umweltschutz Beschreibung: Tom setzt sich für den Schutz der Umwelt in den USA ein und sieht im Bau neuer KI-Rechenzentren große Risiken für Klima und Ressourcen. Er ist besorgt über den steigenden Energie- und Wasserverbrauch sowie den Einfluss auf lokale Ökosysteme und fordert nachhaltige Lösungen.

Welche Ziele verfolgt Tom mit dem Bau des Rechenzentrums Welche persönlichen Werte könnten für ihn wichtig sein, zum Beispiel Umweltbewusstsein oder soziale Verantwortung Wie reagiert er auf Kritik von Wirtschaftsvertretern

Bürgerin

Name: Anna Fischer Rolle: Bürgerin und Mutter Beschreibung: Anna lebt in einer Region, in der ein neues KI-Rechenzentrum geplant ist. Sie ist besorgt über mögliche negative Auswirkungen auf die lokale Umwelt, insbesondere Wasserknappheit und Energieverbrauch. Anna möchte sicherstellen, dass die Interessen der Gemeinschaft berücksichtigt werden.

Welche Ziele verfolgt Anna mit dem Bau des Rechenzentrums Welche persönlichen Werte könnten für sie wichtig sein, zum Beispiel lokale Gemeinschaft oder Lebensqualität Wie reagiert sie auf Kritik von Technologieunternehmen

Reflexion

Welche Argumente oder Sichtweisen fandest du während der Rollenarbeit am überzeugendsten und warum?

Denke dabei sowohl an ökologische als auch an wirtschaftliche und gesellschaftliche Aspekte. Welche Position würdest du persönlich unterstützen und was hat dich dazu gebracht?

Welche Argumente oder Sichtweisen fandest du am überzeugendsten?

Lösung für die Lehrkraft

Ursache (Was passiert?)	Auswirkung auf die Umwelt (Welche Folge?)
Beispiel: Hoher Wasserbedarf	Beispiel: Belastung der Wasserressourcen
Energieverbrauch durch Rechenzentren	Erhöhung des CO₂-Ausstoßes
Nutzung fossiler Energiequellen	Erhöhung der Umweltbelastung
Optimierung von Energienetzen durch KI	Reduzierung der Emissionen
Abbau seltener Erden für Hardware	Umweltbelastungen durch Rohstoffabbau

Teil der Aufgabe	Frage / Aufgabe	Deine Antwort
1. Entscheidung	Soll das Rechenzentrum gebaut werden?	✅ Ja ⬜ Nein ⬜ Nur unter Bedingungen
2. Begründung	Erkläre deine Entscheidung in 3-4 Sätzen.	Das Rechenzentrum unterstützt das wirtschaftliche Wachstum und technologische Innovation in den USA. Es ist entscheidend, dass das Unternehmen Umweltauflagen berücksichtigt, um die negativen Auswirkungen zu minimieren. Die langfristigen wirtschaftlichen Vorteile überwiegen, wenn nachhaltige Praktiken angewendet werden.
3. Vorteil	Nenne einen wichtigen Vorteil des Projekts.	Wirtschaftliches Wachstum und technologische Fortschritte.
4. Nachteil	Nenne einen möglichen Nachteil des Projekts.	Umweltbelastungen durch hohen Energieverbrauch.
5. Nachhaltigkeits-Idee	Welche Maßnahme könnte das Projekt umweltfreundlicher machen?	Investitionen in erneuerbare Energien und fortschrittliche Kühlungstechnologien.

Teil der Aufgabe	Frage / Aufgabe	Deine Antwort
1. Entscheidung	Soll das Rechenzentrum gebaut werden?	✅ Ja ⬜ Nein ⬜ Nur unter Bedingungen
2. Begründung	Erkläre deine Entscheidung in 3-4 Sätzen.	Der Bau des Rechenzentrums fördert die KI-Forschung und schafft Kapazitäten für innovative Technologien. Es ist wichtig, Techniken zur Verbesserung der Umweltverträglichkeit von KI-Systemen zu entwickeln. Die Vorteile für die Forschung und die technologische Weiterentwicklung sind signifikant.
3. Vorteil	Nenne einen wichtigen Vorteil des Projekts.	Fortschritt in der KI-Forschung und technologische Innovation.
4. Nachteil	Nenne einen möglichen Nachteil des Projekts.	Umweltbelastungen durch Ressourcenverbrauch.
5. Nachhaltigkeits-Idee	Welche Maßnahme könnte das Projekt umweltfreundlicher machen?	Entwicklung energieeffizienter KI-Algorithmen und nachhaltiger Hardware.

Teil der Aufgabe	Frage / Aufgabe	Deine Antwort
1. Entscheidung	Soll das Rechenzentrum gebaut werden?	⬜ Ja ✅ Nein ⬜ Nur unter Bedingungen
2. Begründung	Erkläre deine Entscheidung in 3-4 Sätzen.	Der Bau neuer Rechenzentren führt zu erheblichen Umweltbelastungen, insbesondere durch hohen Energie- und Wasserverbrauch. Diese Auswirkungen stehen im Widerspruch zu den Klimazielen und gefährden lokale Ökosysteme. Es ist notwendig, nachhaltige Alternativen zu entwickeln, bevor solche Projekte genehmigt werden.
3. Vorteil	Nenne einen wichtigen Vorteil des Projekts.	Keine Vorteile, wenn die Umweltbelastung nicht reduziert wird.
4. Nachteil	Nenne einen möglichen Nachteil des Projekts.	Schädliche Auswirkungen auf Klima und lokale Ressourcen.
5. Nachhaltigkeits-Idee	Welche Maßnahme könnte das Projekt umweltfreundlicher machen?	Implementierung strengerer Umweltauflagen und Reduzierung des Ressourcenverbrauchs.

Teil der Aufgabe	Frage / Aufgabe	Deine Antwort
1. Entscheidung	Soll das Rechenzentrum gebaut werden?	⬜ Ja ⬜ Nein ✅ Nur unter Bedingungen
2. Begründung	Erkläre deine Entscheidung in 3-4 Sätzen.	Der Bau des Rechenzentrums sollte nur erfolgen, wenn die Interessen der lokalen Gemeinschaft berücksichtigt werden. Wasserknappheit und Energieverbrauch müssen durch nachhaltige Praktiken und Technologien gemindert werden. Die Gemeinde muss in den Entscheidungsprozess einbezogen werden, um ihre Lebensqualität zu schützen.
3. Vorteil	Nenne einen wichtigen Vorteil des Projekts.	Potenzial für wirtschaftliches Wachstum in der Region.
4. Nachteil	Nenne einen möglichen Nachteil des Projekts.	Negative Auswirkungen auf die lokale Umwelt und Lebensqualität.
5. Nachhaltigkeits-Idee	Welche Maßnahme könnte das Projekt umweltfreundlicher machen?	Einbindung der Gemeinde in den Entscheidungsprozess und Nutzung nachhaltiger Technologien.