Warum ist das seit Jahrtausenden genutzte Kupfer plötzlich zum neuen Liebling des KI-Zeitalters geworden?

Vor Jahrtausenden begannen die Menschen, Kupfer zu Werkzeugen, Waffen und Schmuckstücken zu verarbeiten; im 19. Jahrhundert wurde Kupfer zu einem wichtigen Material für Drähte und Kabel.

Kupfer, dieser uralte Rohstoff, hat die Geschichte der Menschheit von der Steinzeit bis zum Elektrizitätszeitalter miterlebt.

Bau der Kabelverlegung im Jahr 1900丨Western Power Electricity Historical Society UK

Heute ist selbst die am wenigsten greifbare KI-Industrie zunehmend auf Kupfer angewiesen. Das Problem ist: Die KI verbraucht unfassbar viel Kupfer.

Warum „frisst“ die KI Kupfer?

Die Antwort ist ganz einfach: Die KI braucht eine riesige Menge an Strom.

Das KI-Modell selbst „frisst“ kein Kupfer, aber die Server, Rechenzentren und dazugehörigen Einrichtungen, auf denen es läuft, benötigen alle Strom.

Nach Schätzungen der Internationalen Energieagentur [1] verbrauchten die weltweiten Rechenzentren im Jahr 2024 415 Milliarden Kilowattstunden Strom, was etwa 1,5 % des weltweiten Stromverbrauchs entspricht; bis 2030 könnte der Stromverbrauch der Rechenzentren 945 Milliarden Kilowattstunden erreichen, was etwas höher ist als der gesamte jährliche Stromverbrauch Japans heute.

Kupferverbrauch in verschiedenen Branchen weltweit: Grau umfasst Bauwesen, Kältetechnik, Haushaltsgeräte, Stromerzeugung aus fossilen Brennstoffen, Maschinen und Verbrennungsmotorenfahrzeuge, Blau umfasst den Kupferbedarf von sauberen Energietechnologien, Stromübertragung und -verteilung sowie Elektrofahrzeugen, Orange steht für KI und Rechenzentren, Hellorange steht für Verteidigung丨Referenz [4]

Und Kupfer, das eine gute Leitfähigkeit aufweist, leicht zu dünnen Drähten gezogen werden kann und zudem relativ korrosionsbeständig ist, gehört zu den Materialien, die im Stromsystem weit verbreitet sind, und wird in großen Mengen in Geräten wie Drähten, Kabeln und Transformatoren verwendet.

Kupfer in Drähten丨wikimedia commons/Scott Ehardt

Eine Studie aus diesem Jahr bestätigt dies weiter [3]. Die Forscher erstellten Modelle, um den Bedarf von KI-Rechenzentren an 20 Mineralien bis zum Jahr 2035 zu schätzen. Unter diesen 20 Mineralien macht Kupfer etwa 83 % der gesamten geschätzten Masse des Modells aus; von dem geschätzten Kupferbedarf des Modells entfallen etwa 64 % auf die Infrastruktur für Stromübertragung und -verteilung.

Wie viel Kupfer kann die KI „fressen“?

Wie viel Kupfer kann die KI also tatsächlich verbrauchen?

Beginnen wir mit einem Rechenzentrum. Das Kupfer in einem Rechenzentrum findet sich nicht nur in den Kabeln und Verteilungsanlagen, die den Strom hereinleiten, sondern wird auch bei der Stromversorgung von Servern, Kühlsystemen und elektrischen Verbindungen innerhalb des Rechenzentrums verwendet.

Nach einem Bericht, der von S&P Global in diesem Jahr veröffentlicht wurde [4], wird anhand eines großen KI-Trainingsrechenzentrums mit einer Leistung von 230 Megawatt berechnet, dass etwa 10.000 Tonnen Kupfer verbraucht werden; wenn man den Maßstab auf die ganze Welt ausweitet, wird geschätzt, dass der Kupferverbrauch der weltweiten Rechenzentren im Jahr 2025 1,1 Millionen Tonnen erreicht, was etwa 4 % des gesamten weltweiten Kupferverbrauchs in diesem Jahr entspricht.

Diese Zahl steigt weiter an, und es wird erwartet, dass der jährliche Kupferverbrauch der weltweiten Rechenzentren bis 2040 etwa 2,5 Millionen Tonnen erreichen wird, was etwa 6 % des weltweiten Kupferbedarfs zu diesem Zeitpunkt entspricht. Selbst unter Berücksichtigung unterschiedlicher Entwicklungsszenarien könnte der jährliche Kupferverbrauch von Rechenzentren im Jahr 2040 zwischen 1,7 Millionen Tonnen und 2,7 Millionen Tonnen liegen [4].

Dahinter steckt die rasante Expansion des Umfangs von Rechenzentren. S&P Global prognostiziert, dass die installierte Kapazität der weltweiten Rechenzentren von etwa 100 Millionen Kilowatt im Jahr 2022 auf etwa 550 Millionen Kilowatt im Jahr 2040 ansteigen wird [4].

Die KI-Industrie erzeugt mit hoher Geschwindigkeit eine immer größer werdende Quelle für Kupferbedarf.

Ein Amazon-Rechenzentrum in den USA丨wikimedia commons/Tedder

Reicht das Kupfer aus?

Es stellt sich eine praktische Frage: Reicht das Kupfer aus?

Um das Kupferangebot zu erhöhen, muss man zuerst neue Lagerstätten finden, dann erkunden, bewerten und Bergbauanlagen bauen, um schließlich Kupfer zu produzieren, dieser Prozess dauert oft mehr als ein Jahrzehnt.

Noch problematischer ist, dass die heutigen Kupfererze nicht mehr so leicht abbaubar sind wie früher.

Die Internationale Energieagentur weist darauf hin, dass der durchschnittliche Erzgehalt der weltweiten Kupferlagerstätten seit 1991 um etwa 40 % gesunken ist. Das bedeutet, dass man zur Gewinnung der gleichen Menge Kupfer oft mehr Erz abbauen und verarbeiten muss. Gleichzeitig nimmt auch die Anzahl neu entdeckter Kupferlagerstätten ab: Von den Kupferlagerstätten, die in den letzten 35 Jahren entdeckt wurden, wurden nur etwa 5 % in den letzten 10 Jahren gefunden [5].

Eine Kupfermine in Arizona, USA丨wikimedia commons/Philcomanforterie

Nicht nur die Rechenzentren haben einen großen Bedarf an Kupfererzen. Die rasante Entwicklung von Branchen wie Elektrofahrzeugen, Netzausbau und Energiewende erhöht auch den Bedarf an Kupfer.

Die Antwort auf die vorherige Frage lautet: Das zukünftige Kupferangebot kann möglicherweise nicht mit dem Bedarf Schritt halten. Im Jahr 2025 liegt das Angebot am globalen Markt für raffiniertes Kupfer geringfügig über dem Bedarf, aber die Internationale Energieagentur prognostiziert, dass nach den derzeit angekündigten Minenprojekten das weltweite Kupferangebot bis 2035 etwa 25 % unter dem Bedarf liegen könnte.

Was tun, wenn das Kupfer nicht ausreicht?

Angesichts der zukünftig möglicherweise auftretenden Lücke ist die Suche und der Abbau von Erzen die direkteste Lösung, aber glücklicherweise nicht die einzige.

Können wir das abgebaute Kupfer mehrmals nutzen?

Kupfer eignet sich sehr gut für das Recycling.

Einerseits wird Kupfer nicht wie Kohle oder Öl im Nutzungsprozess direkt verbraucht; solange es nicht verloren geht, kann das Kupfer in Produkten wie Drähten und Kabeln nach der Verschrottung der Produkte immer noch recycelt werden. Theoretisch gilt: Je mehr Kupfer die Menschen nutzen, desto mehr „fertiges Kupfer“ kann in Zukunft recycelt werden.

Andererseits können sich die Eigenschaften von Polymerwerkstoffen nach wiederholter Verarbeitung verändern, aber Kupferatom bleibt Kupferatom. Das Kupfer, das aus alten Kabeln extrahiert wird, kann nach geeigneter Raffination immer noch eine gute Leitfähigkeit aufweisen.

Allerdings ist Altkupfer nicht so, dass man es „einfach aufheben und sofort nutzen kann“ – das Recycling verursacht auch Kosten, daher lohnt sich nicht das gesamte Altkupfer zum Recyceln.

Gegenwärtig ist das Kupferrecycling bereits ein wichtiger Bestandteil des weltweiten Kupferangebots. Im Jahr 2015 machte das Kupfer aus sekundären Quellen wie Altkupfer etwa 37 % des weltweiten Kupferbedarfs aus, diese Zahl sank 2023 auf 33 % – nicht weil das Recycling abgenommen hat, sondern weil der Kupferverbrauch zu schnell gestiegen ist und das Wachstum des sekundären Angebots nicht mithalten konnte.

Wenn das Kupferangebot in Zukunft wirklich immer knapper wird, wird das „Ausgraben“ von altem Kupfer, das bereits in Städten vorhanden ist, immer wichtiger.

Eine Kupferrecyclinganlage in Australien丨zerowasteservices.au

Neben der Erhöhung des Angebots kann man möglicherweise auch den Verbrauch senken.

In einigen Szenarien, in denen die Anforderungen an die Leitfähigkeit nicht sehr hoch sind, kann Aluminium ein Ersatzmaterial für Kupfer sein; in wenigen Szenarien mit sehr hohen Anforderungen an die Leitfähigkeit wie elektrischen Kontakten und Schaltern wird auch Silber mit höherer Leitfähigkeit verwendet, aber Silber ist viel teurer, sodass es schwer ist, es in großem Maßstab als Ersatz für Kupfer einzusetzen.

Außerdem kann die Verwendung von Chips mit geringerem Stromverbrauch und Transformatoren mit höherer Effizienz sowie die Einführung von Gleichstromverteilungsnetzen zur Reduzierung der Leitungskapazität auch den Kupferverbrauch senken.

Kupfer erlebt wieder eine technologische Revolution

Kupfer ist nicht zum ersten Mal durch neue Technologien wichtig geworden.

Nach der Elektrifizierung im 19. Jahrhundert verbreiteten sich Drähte, Kabel und Stromnetze rasch, und Kupfer verwandelte sich von einem uralten Metall zu einem wichtigen Material der modernen Industrie. Danach haben Telefon, Haushaltsgeräte, Autos und das Internet immer wieder neuen Bedarf dafür erzeugt.

Jetzt ist die KI an der Reihe.

Die Technologie ändert sich, die Anwendungsszenarien ändern sich, aber solange die Menschen noch große Mengen an Strom und Informationen übertragen müssen, ist es schwer, dass Kupfer die Bühne vollständig verlässt.

Das wirklich Interessante an dem „Kupferverbrauch durch KI“ liegt möglicherweise nicht darin, wie viel Kupfer die KI verbrauchen wird, sondern darin, dass jede Runde der technologischen Revolution am Ende einige scheinbar gewöhnliche Grundmaterialien neu definiert.

Literaturverzeichnis

[1]https://www.iea.org/reports/energy-and-ai/?utm_source=chatgpt.com

[2]https://www.usgs.gov/centers/national-minerals-information-center/copper-statistics-and-information?utm_source=chatgpt.com

[3]Macdonald Amoah, Maxwell Brown, Adam Simon, Morgan Bazilian, Jahara Matisek,

Mineral demand from AI data centers: Infrastructure intensity, processing bottlenecks, and supply competition,Resources Policy,Volume 119,2026

[4]https://www.spglobal.com/en/research-insights/special-reports/copper-in-the-age-of-ai?utm_.com

[5]https://www.iea.org/commentaries/copper-prices-have-hit-record-highs-but-smelters-face-mounting-strategic-pressures/?utm_source=chatgpt.com

Dieser Artikel stammt aus dem WeChat-Offiziellen Konto „Guokr“ (ID: Guokr42), Autor: Li Xiaokui, veröffentlicht mit Genehmigung von 36Kr.