Centra danych zużywają ogromne ilości wody – firmy rzadko informują opinię publiczną o rzeczywistym jej zużyciu.
Dwoje naukowców z zakresu prawa wodnego i polityki wodnej, Peyton McCauley i Melissa Scanlan z University of Wisconsin-Milwaukee przeprowadzilo badania dotyczące zuzycia wody przez amerykańskie centra danych. Poniżej publikujemy ich wyniki.
Wraz ze wzrostem zapotrzebowania na technologię sztucznej inteligencji, która napędza budowę i plany budowy centrów danych na całym świecie, komputery te wymagają nie tylko energii elektrycznej i gruntu, ale także znacznych ilości wody. Centra danych wykorzystują wodę bezpośrednio, a woda chłodząca jest pompowana rurami wewnątrz i wokół sprzętu komputerowego. Wykorzystują również wodę pośrednio, poprzez wodę potrzebną do wytworzenia energii elektrycznej zasilającej obiekt. Ilość wody zużywanej do produkcji energii elektrycznej gwałtownie wzrasta, gdy źródłem są paliwa kopalne, w porównaniu z energią słoneczną lub wiatrową.
Raport Lawrence Berkeley National Laboratory z 2024 roku oszacował, że w 2023 roku amerykańskie centra danych zużyły bezpośrednio 17 miliardów galonów (64 miliardy litrów) wody na chłodzenie, a prognozy wskazują, że do 2028 roku liczba ta może się podwoić, a nawet czterokrotnie zwiększyć. W tym samym raporcie oszacowano, że w 2023 roku amerykańskie centra danych zużyły dodatkowo 211 miliardów galonów (800 miliardów litrów) wody pośrednio, poprzez energię elektryczną, która je zasila. To jednak tylko szacunki w dynamicznie zmieniającej się branży.
Jesteśmy badaczami prawa i polityki wodnej, działającymi na brzegach jeziora Michigan. Firmy technologiczne rozważają budowę centrów danych w regionie Wielkich Jezior, w tym jednego w Port Washington w stanie Wisconsin , które mogłoby stać się jednym z największych w kraju. Region Wielkich Jezior charakteryzuje się stosunkowo chłodnym klimatem i obfitością wody, co czyni go atrakcyjną lokalizacją dla centrów danych, które wymagają dużej ilości ciepła i wody.
Wielkie Jeziora stanowią ważne, dwustronne źródło wody pitnej, od którego zależy ponad 40 milionów ludzi i które napędza regionalną gospodarkę o wartości 6 bilionów dolarów . Centra danych konkurują z tymi istniejącymi zastosowaniami i mogą uszczuplać lokalne zasoby wód gruntowych .
Nasza analiza rejestrów publicznych, dokumentów rządowych i raportów zrównoważonego rozwoju, sporządzonych przez czołowe firmy z branży centrów danych, wykazała, że firmy technologiczne nie zawsze ujawniają, ile wody zużywają ich centra danych. W artykule w czasopiśmie Rutgers Computer and Technology Law Journal omawiamy nasze metody i ustalenia, wykorzystując te zasoby, aby określić zapotrzebowanie centrów danych na wodę.
Ogólnie rzecz biorąc, raporty dotyczące zrównoważonego rozwoju przedsiębiorstw oferowały najwięcej dostępu i szczegółów – na przykład to, że w 2024 r. jedno centrum danych w stanie Iowa zużyło 1 miliard (3,8 miliarda litrów) galonów wody – co wystarczyłoby na zaopatrzenie w wodę wszystkich gospodarstw domowych w stanie Iowa na pięć dni .
Jak centra danych wykorzystują wodę?
Serwery i routery w centrach danych pracują intensywnie i generują dużo ciepła . Aby je schłodzić, centra danych zużywają ogromne ilości wody – w niektórych przypadkach ponad 25% lokalnych zasobów wodnych. W 2023 roku Google zgłosiło zużycie ponad 6 miliardów galonów wody (prawie 23 miliardy litrów) do chłodzenia wszystkich swoich centrów danych.
W niektórych centrach danych woda jest zużywana w procesie chłodzenia. W systemie chłodzenia wyparnego pompy tłoczą zimną wodę przez rury w centrum danych. Zimna woda pochłania ciepło wytwarzane przez serwery w centrum danych, zamieniając się w parę, która jest odprowadzana z obiektu. System ten wymaga stałego dopływu zimnej wody.
W systemach chłodzenia z obiegiem zamkniętym proces chłodzenia jest podobny, ale zamiast odprowadzać parę do powietrza, agregaty chłodnicze chłodzone powietrzem schładzają gorącą wodę. Schłodzona woda jest następnie ponownie wprowadzana do obiegu w celu ponownego schłodzenia obiektu. Nie wymaga to ciągłego dozowania dużych ilości wody, ale zużywa znacznie więcej energii do zasilania agregatów. Rzeczywiste dane pokazujące te różnice, które prawdopodobnie różnią się w zależności od obiektu, nie są publicznie dostępne.
Kluczowym sposobem oceny zużycia wody jest ilość wody uznawanej za „ zużytą ”, co oznacza, że jest pobierana z lokalnego ujęcia wody i wykorzystywana – na przykład odparowywana w postaci pary – a nie zwracana do źródła.
Aby uzyskać informacje, najpierw sięgnęliśmy do danych rządowych, takich jak te gromadzone przez miejskie systemy wodociągowe. Jednak proces pozyskiwania wszystkich niezbędnych danych może być uciążliwy i czasochłonny, a niektóre podmioty odmawiają dostępu do danych ze względu na obawy o ich poufność. Dlatego zwróciliśmy się do innych źródeł, aby zbadać zużycie wody w centrach danych.
Raporty dotyczące zrównoważonego rozwoju
Wiele firm, zwłaszcza tych, które priorytetowo traktują zrównoważony rozwój, publikuje publicznie dostępne raporty dotyczące swoich praktyk środowiskowych i zrównoważonego rozwoju, w tym zużycia wody. Skupiliśmy się na sześciu czołowych firmach technologicznych z centrami danych: Amazon, Google, Microsoft, Meta, Digital Realty i Equinix. Nasze ustalenia ujawniły znaczną zmienność zarówno pod względem zużycia wody przez centra danych tych firm, jak i ilości konkretnych informacji zawartych w raportach tych firm.
Raporty dotyczące zrównoważonego rozwoju oferują cenny wgląd w zużycie wody w centrach danych. Ponieważ jednak raporty są dobrowolne, różne firmy podają różne statystyki, co utrudnia ich łączenie lub porównywanie. Co ważne, te dane nie zawsze uwzględniają pośrednie zużycie wody związane z energią elektryczną, które według szacunków Lawrence Berkeley Lab w 2023 roku było 12 razy wyższe niż bezpośrednie zużycie wody na chłodzenie. Nasze szacunki dotyczące konkretnych raportów dotyczących zużycia wody dotyczą wyłącznie chłodzenia.
Amazon publikuje coroczne raporty dotyczące zrównoważonego rozwoju , ale dokumenty te nie ujawniają, ile wody zużywa firma. Microsoft udostępnia dane dotyczące zapotrzebowania na wodę w ramach swojej działalności, ale nie podaje szczegółowego zestawienia zużycia wody w swoich centrach danych. Meta podaje takie zestawienie , ale tylko w postaci zbiorczej wartości dla całej firmy. Google podaje indywidualne dane dla każdego centrum danych.
Ogólnie rzecz biorąc, pięć analizowanych przez nas firm, które ujawniają zużycie wody, wykazuje ogólną tendencję wzrostu bezpośredniego zużycia wody każdego roku. Naukowcy przypisują ten trend centrom danych .
Przyjrzyjmy się bliżej Google i Meta
Aby przyjrzeć się temu bliżej, skupiliśmy się na wyszukiwarkach Google i Meta, ponieważ udostępniają one jedne z najbardziej szczegółowych raportów na temat zużycia wody w centrach danych.
Centra danych odpowiadają za znaczną część zużycia wody przez obie firmy. W 2023 roku Meta zużyła 813 milionów galonów (3,1 miliarda litrów) wody na całym świecie – 95% z tego, czyli 776 milionów galonów (2,9 miliarda litrów), zostało wykorzystane przez centra danych.
W przypadku Google sytuacja jest podobna, ale z wyższymi wartościami. W 2023 roku działalność Google na całym świecie zużyła 6,4 miliarda galonów (24,2 miliarda litrów) wody , z czego 95%, czyli 6,1 miliarda galonów (23,1 miliarda litrów), zostało wykorzystane przez centra danych.
Google podaje, że w 2024 roku centrum danych firmy w Council Bluffs w stanie Iowa zużyło 1 miliard galonów wody (3,8 miliarda litrów), najwięcej spośród wszystkich centrów danych firmy.
Centrum danych Google zużywające najmniej wody w tym roku znajdowało się w Pflugerville w Teksasie, gdzie zużyło 10 000 galonów (38 000 litrów) – mniej więcej tyle, ile zużywa jeden teksański dom w ciągu dwóch miesięcy . To centrum danych jest chłodzone powietrzem, a nie wodą, i zużywa znacznie mniej wody niż 1,5 miliona galonów (5,7 miliona litrów) chłodzonego powietrzem centrum danych Google w hrabstwie Storey w Nevadzie. Ponieważ ujawnienia Google nie łączą danych dotyczących zużycia wody z wielkością centrów, zastosowaną technologią ani pośrednim zużyciem wody z zasilania, są to jedynie częściowe ujęcia, bez pełnego obrazu.
Biorąc pod uwagę rosnące zainteresowanie społeczeństwa sztuczną inteligencją, branża centrów danych prawdopodobnie będzie kontynuować swoją dynamiczną ekspansję. Jednak bez spójnego i przejrzystego sposobu monitorowania zużycia wody w czasie, opinia publiczna i urzędnicy państwowi będą podejmować decyzje dotyczące lokalizacji, przepisów i zrównoważonego rozwoju, nie dysponując pełnymi informacjami o tym, jak gorące i spragnione budynki tych ogromnych firm wpłyną na ich społeczności i otoczenie.
Peyton McCauley i Melissa Scanlan / The Conversation