Vernetzte Intelligenz: KI im Einsatz für Klimaschutz und Energiewende

Ein besonders großes Potenzial entfaltet KI im Energiesystem selbst, denn wir befinden uns mitten in der Energiewende. Unser Ziel ist es, weg von Kohle, Öl und Gas und hin zu einer klimafreundlichen Energieproduktion zu gelangen. So können wir unabhängiger von politisch fragwürdigen Importländern werden, mehr günstigen Strom aus unseren eigenen erneuerbaren Quellen nutzen und so unseren Wirtschaftsstandort stärken. 

Der Umbau des Energiesystems bringt allerdings neue Herausforderungen mit sich. Das bestehende Stromnetz wurde ursprünglich für eine zentrale Struktur konzipiert: Große Kohle- oder Gaskraftwerke erzeugten Strom, der zu Haushalten und Unternehmen floss, also lediglich in eine Richtung. Heute ist die Stromerzeugung deutlich dezentraler organisiert. Solaranlagen auf Dächern, Windparks oder kleinere Biomasseanlagen speisen an vielen unterschiedlichen Stellen Strom ins Netz ein. Der Stromfluss verläuft nun nicht mehr einseitig, sondern in mehrere Richtungen.

Hinzu kommen neue, flexible Stromverbraucher wie Elektroautos oder Wärmepumpen, deren Strombedarf zeitlich stark schwankt. Die Stromerzeugung aus Wind- und Solarenergie ist zudem wetterabhängig und regional unterschiedlich verteilt. Diese Kombination aus dezentraler Einspeisung und variabler Nachfrage erhöht die Anforderungen an Netzstabilität und Steuerung erheblich.

Hier setzt das Konzept des „Smart Grid“ an: ein intelligentes Stromnetz, das Erzeugung, Verbrauch und Speicherung digital koordiniert. Mithilfe von Datenanalysen und KI können Prognosen zur Stromproduktion erstellt, sogenannte Lastspitzen – also Zeiten mit besonders hohem Strombedarf – frühzeitig erkannt und Energieflüsse effizienter verteilt werden. So lassen sich Engpässe reduzieren und Überlastungen vermeiden, während erneuerbare Energien besser ins System integriert werden.

Eine große deutsche Gießerei beispielsweise richtet bereits seit 2023 anhand einer selbst entwickelten KI ihre Produktion nach Zeiten aus, in denen besonders viel erneuerbare Energie im Netz verfügbar ist. Energieintensive Produktionsschritte werden gezielt in diese Phasen gelegt. Das senkt die Stromkosten deutlich und erhöht zugleich den Anteil erneuerbaren Stroms. 

Ein intelligentes Lastmanagement – also eine automatische Steuerung des Stromverbrauchs – kann Ihnen dabei helfen, Energie einfacher und gezielter zu sparen. Es erkennt zum Beispiel, wann Ihr Haushalt am meisten Strom verwendet, zeigt unnötige Energieverluste auf und passt den Verbrauch automatisch an Zeiten an, in denen viel erneuerbare Energie verfügbar ist. So werden Geräte, die nicht sofort genutzt werden müssen – wie eine Waschmaschine oder ein E-Auto –, automatisch dann betrieben oder geladen, wenn besonders viel Strom aus erneuerbaren Quellen zur Verfügung steht. Die KI wertet dafür kontinuierlich verschiedene Daten aus, etwa zur aktuellen Stromerzeugung aus Wind und Sonne, zur Netzauslastung und zum eigenen Verbrauch. Auf dieser Grundlage entscheidet sie, wann Ihre Geräte am sinnvollsten betrieben werden können. So wird vorhandener grüner Strom besser genutzt, das Stromnetz entlastet und der Einsatz fossiler Kraftwerke oder zusätzlicher Energieimporte reduziert. Für Sie entsteht dabei kein Mehraufwand – im Gegenteil.

Um dies umzusetzen, müssen Sie zunächst Ihre wichtigsten Stromgeräte erfassen und – sofern möglich – digital vernetzen, etwa über ein Energiemanagementsystem oder smarte Steckdosen und Wallboxen. Anschließend können Sie einfache Regeln festlegen, beispielsweise wann ein Gerät spätestens fertig sein muss oder was zuerst erledigt werden soll. Die KI übernimmt dann die laufende Steuerung: Sie passt die Betriebszeiten automatisch an, reagiert auf Wetterprognosen und berücksichtigt aktuelle Strompreise. Für Sie als Nutzerin oder Nutzer bleibt der Komfort erhalten, denn die Steuerung läuft im Hintergrund, während Energie effizienter und klimafreundlicher eingesetzt wird.

Ein weiterer Schritt zu einer effizienteren Nutzung erneuerbarer Energien besteht darin, nicht nur den Zeitpunkt des Stromverbrauchs zu optimieren, sondern auch überschüssige Energie gezielt zu speichern. Um den Eigenverbrauch der PV-Anlage zu erhöhen, installieren immer mehr Haushalte einen Speicher. Um diesen optimal zu nutzen, kann die KI steuern, wann er geladen wird, wann gespeicherter Strom im Haushalt genutzt und wann Sonnenstrom besser ins Netz eingespeist wird. Dafür berücksichtigt die KI Wettervorhersagen, den eigenen Stromverbrauch, die Netzauslastung und die aktuellen Strompreise.

Neben der Umsetzung von Klimaschutzmaßnahmen müssen wir uns auch an die steigenden Temperaturen und ihre Folgen anpassen. Extremwetterereignisse wie Starkregen, Dürren oder starke Winde treten in Österreich immer häufiger auf. Mithilfe KI-gestützter Klimamodellierungen lassen sich solche Wetterereignisse leichter vorhersagen und ihre Risiken können genauer eingeschätzt werden. 

Für politische Entscheidungsträger:innen sind solche Prognosetools von großem Wert, um Strategien zum Umgang mit Klimagefahren zu entwickeln – von städtischen Hochwasserschutzplänen bis hin zur Kartierung von Waldbrandrisiken. Durch die Kombination von KI und Strategien zur Anpassung an den Klimawandel können Sicherheitsmaßnahmen auf aktuellen Daten basieren und gezielt dort ergriffen werden, wo sie tatsächlich gebraucht werden.

Künstliche Intelligenz kann dazu beitragen, dass wir uns in Zukunft deutlich klimafreundlicher fortbewegen. Selbstfahrende Fahrzeuge können mit Unterstützung von KI effizienter fahren und frühzeitig auf Verkehrssituationen reagieren. Sie beschleunigen und bremsen optimal, vermeiden Staus und reduzieren so den Kraftstoffverbrauch – beziehungsweise Stromverbrauch bei E-Autos – sowie die CO₂-Emissionen. 

Auch der öffentliche Nahverkehr profitiert von KI. Durch die Analyse von Fahrgastzahlen, Verkehrsströmen und Tageszeiten lassen sich Fahrpläne und Strecken effizienter gestalten, sodass weniger leere Busse oder Züge unterwegs sind. Das spart Energie und Geld. Darüber hinaus können Städte und Verkehrssysteme besser geplant werden, etwa bei der gezielten Platzierung von Ladeinfrastruktur, Radwegen oder Parkflächen. Weniger Staus und kürzere Wege führen bei Verbrennungsmotoren direkt zu einer besseren Luftqualität und einem geringeren CO₂-Ausstoß.

Von optimaler Routenberechnung durch KI profitieren zum Beispiel Elektroautos oder Lieferfahrzeuge, indem Fahrwege verkürzt und Energie effizient genutzt wird. Während Ladezeiten für E-Autos so geplant werden, dass erneuerbarer Strom bevorzugt genutzt wird, können für Lieferfahrzeuge die kürzesten Strecken gefunden werden. Das senkt den Verbrauch von Benzin und Diesel sowie die damit verbundenen Emissionen.

Darüber hinaus kann KI Verkehrssysteme wie Ampeln und Kreuzungen dynamisch steuern und so für einen gleichmäßigeren Verkehrsfluss sorgen. Dadurch entstehen weniger Staus, Autos fahren seltener im Leerlauf und der Kraftstoffverbrauch sinkt. Auch Sharing-Systeme wie Carsharing oder Bikesharing können dank KI effizienter genutzt werden. Die Fahrzeuge stehen dort bereit, wo sie gebraucht werden, Leerfahrten werden minimiert und der Verkehr wird insgesamt energieeffizienter.

All diese Anwendungen tragen dazu bei, Mobilität klimafreundlicher zu gestalten, den Energieverbrauch zu senken und Emissionen zu reduzieren. Das geschieht auf eine Weise, die den Alltag erleichtert und bestehende Verkehrssysteme intelligenter und sicherer macht.

Für vieles, was uns im Alltag wichtig ist, brauchen wir Ressourcen. Dazu gehören seltene Mineralien in Smartphones oder Laptops ebenso wie gesunder Boden und genügend Wasser für die Bewässerung in der Landwirtschaft. Künstliche Intelligenz kann dabei unterstützen, endliche Ressourcen möglichst schonend zu nutzen und die Umwelt zu schützen.

Auch für Technologien der Energiewende wie Solarmodule, Windräder oder Elektrofahrzeuge werden kritische Mineralien wie Silizium, Kupfer oder Aluminium benötigt. Bergbauunternehmen können KI nutzen, um Lagerstätten dieser Rohstoffe effizienter zu erschließen und ihren Abbau so umweltschonend wie möglich zu gestalten. Ebenso kann durch die präzise Vorhersage des Materialbedarfs in Herstellungsprozessen – von E-Pkws bis zu Anlagen für erneuerbare Energien – der Einsatz von Rohstoffen wie Lithium oder Kobalt gezielter geplant werden. Das reduziert Materialverluste, schont knappe Ressourcen und ermöglicht effizientere Produktionsabläufe. Auf diese Weise trägt KI dazu bei, dass industrielle Prozesse ressourcenschonender werden und weniger Emissionen verursachen.

Die Landwirtschaft zählt weltweit zu den größten Verursachern von Treibhausgasen und verbraucht mit 70 % am meisten Süßwasser. Mithilfe von KI können Ressourcen für die Bewirtschaftung effizienter eingesetzt und beispielsweise Wasser, Dünger oder Abfall eingespart werden. Sensoren, Drohnen und KI-gestützte Bildgebung können zudem dabei helfen, Bodenbedingungen, den Zustand der Pflanzen und Wetterverhältnisse in Echtzeit zu überwachen. Ein Projekt im Rahmen des EU-Programms Horizont 2020 zeigte, dass ein KI-gesteuertes Bewässerungssystem den Wasserverbrauch um 25 % und den Düngemitteleinsatz um 15 % senken kann, ohne den Ertrag zu beeinträchtigen. Das Projekt zeigt, dass KI eine schonendere Landwirtschaft ermöglichen kann.

Auch die Abfallwirtschaft spielt eine zentrale Rolle dabei, Ressourcen zu schonen und Materialien möglichst lange im Kreislauf zu halten. Ein großes Hindernis beim Recycling besteht bislang darin, dass Abfälle häufig verunreinigt sind oder Materialien nicht sauber getrennt werden. Dadurch arbeiten Sortieranlagen oft weniger effizient, sodass eigentlich wiederverwertbare Stoffe auf Deponien landen oder verbrannt werden – trotz ihres Potenzials.

Hier eröffnet der Einsatz von KI neue Möglichkeiten. KI-gestützte Sortierroboter, die mit moderner Bilderkennung arbeiten, können unterschiedliche Materialien in kurzer Zeit zuverlässig erkennen, unterscheiden und sortieren. Sie arbeiten kontinuierlich, machen weniger Fehler und erreichen eine Genauigkeit, die manuell kaum möglich ist. Dadurch lassen sich mehr Wertstoffe zurückgewinnen, während Energie und Rohstoffe eingespart werden. 

Dazu kommt, dass die Systeme wertvolle Daten über anfallende Abfallströme liefern. Kommunen und Unternehmen können diese Informationen nutzen, um gezielt Maßnahmen zur Abfallvermeidung und besseren Trennung zu entwickeln, beispielsweise durch Informationskampagnen oder angepasste Sammelsysteme.

Damit wird KI zu einem wichtigen Baustein für eine funktionierende Kreislaufwirtschaft und für eine effizientere Ressourcennutzung in Städten und Gemeinden. So können Materialien länger im Umlauf bleiben, und es werden weniger neue Rohstoffe benötigt. Dadurch sinken Energieverbrauch und Emissionen entlang der gesamten Wertschöpfungskette.