Как сделать дата-центры менее «жаждущими»

Центры обработки данных, как известно, испытывают жажду. Исследователи из Национальная лаборатория Лоуренса Беркли обнаружили, что в 2023 году предприятия потребляли примерно 17 миллиардов галлонов воды для своей деятельности только в США. Но это лишь малая часть картины: гораздо большая доля водоемкости центров обработки данных является косвенной, побочным продуктом огромных аппетитов объектов к энергии. Это потому, что большинству электростанций для работы требуется огромное количество воды. По данным лаборатории Беркли на 2023 год, косвенное потребление воды за пределами объекта составило колоссальные 211 миллиардов галлонов, что более чем в 10 раз превышает прямое потребление на месте. Поскольку Кремниевая долина продолжает вкладывать сотни миллиардов долларов в искусственный интеллект, а спрос на центры обработки данных растет, потребности в воде будут только расти.

Однако новое исследование Корнелльского университета показывает, что есть способ смягчить как климатические изменения, так и и водный след этих объектов: Стройте их в местах с большим количеством ветровой и солнечной энергии. «Местоположение действительно имеет значение», — сказал Фэнци Ю, профессор инженерии энергетических систем в Корнелле и соавтор нового исследования. Там, где компании решат разместить свои центры обработки данных, их совокупное воздействие на окружающую среду может измениться до 100 раз.

В процессе своей работы дата-центры используют воду в качестве теплоносителя. Энергоемкие серверы выделяют значительное количество тепла, а вода циркулирует в системах охлаждения, чтобы предотвратить перегрев и выход оборудования из строя. Однако значительные объемы воды также используются косвенно за счет выработки электроэнергии для работы объектов. Термоэлектрические электростанции, независимо от того, используют ли они уголь, газ или ядерные материалы, используют это топливо для выработки тепла, которое преобразует воду в пар, который затем используется для вращения турбины и выработки электроэнергии. А поскольку гидроэлектростанции обычно хранят большие объемы воды в водохранилищах за плотинами, то и там происходят потери воды, поскольку вода постоянно испаряется с поверхности водоемов.

В целом, согласно новому исследованию Корнелла, использование воды при выработке электроэнергии может составлять более 70 процентов от общего потребления воды в центрах обработки данных. «Вот почему структура электроэнергетической сети очень важна», – сказал Ю.

Вы и его соавторы изучили использование энергии и воды в центрах обработки данных по всей стране, чтобы спрогнозировать, куда следует вложить будущие инвестиции для снижения воздействия на окружающую среду. В исследовании предполагается, что бум центров обработки данных, который подогревается ошеломляющими уровнями инвестиций в искусственный интеллект, вряд ли замедлится в ближайшее время. На этом фоне возникает вопрос, который ставит исследование: где в стране наиболее экологически устойчивое место для строительства центра обработки данных?

Исследователи рассмотрели как прямое, так и косвенное использование энергии и воды в результате строительства центра обработки данных в определенном месте. Самый многообещающий регион, который они определили, может привлечь внимание: засушливый Западный Техас. Но поскольку регион малонаселен, имеет грунтовые воды, которые можно использовать в качестве охлаждающей жидкости, и производит достаточно энергии ветра, он получил самые высокие оценки как по энергетическому, так и по водному стрессу. Фактически, согласно исследованию, водный след, связанный с энергосистемой, в Западном Техасе является одним из самых низких в стране благодаря большому количеству производимой энергии ветра.

«С точки зрения эффективности использования энергии и воды, штаты, в которых имеется достаточно сухих возобновляемых источников энергии, будут лучшим выбором», — сказал Ю, добавив, что Монтана, Небраска и Южная Дакота, наряду со штатом Одинокой звезды, кажутся лучшими местами для будущих серверов искусственного интеллекта.

И наоборот, большая часть Тихоокеанского Северо-Запада не получила таких же высоких оценок из-за зависимости региона от гидроэнергетики. Хотя стоимость электроэнергии в этом районе низкая, связанные с этим потери воды при выработке электроэнергии означают, что строительство большего количества центров обработки данных, вероятно, будет иметь значительно больший водный след, чем в других частях страны.

Еще один недавний исследование исследователей из Университета Пердью пришел к аналогичному выводу. Они изучили доступность воды по всей стране и наметили, как она может измениться с течением времени, особенно с учетом того, что изменение климата делает некоторые регионы более жаркими и засушливыми. Исследователи также изучили влияние существующих центров обработки данных Google на воду и обнаружили, что большинство из них расположены в районах с низким водным дефицитом.

«Компании в своих решениях абсолютно учитывают окружающую среду, а не только экономический фактор», — сказал И Дин, один из авторов статьи и профессор электротехники и вычислительной техники в Purdue. «Мы делаем вывод, что Google уже в какой-то степени рассматривал проблему водного стресса, поскольку они разместили большинство центров обработки данных в регионах с низким уровнем нагрузки».

Техас уже имеет более 400 дата-центров расположен в штате, уступая только Вирджинии. Электрическая инфраструктура штата, потенциал возобновляемых источников энергии и доступность дешевой земли сделали его привлекательным предложением для технологических компаний. Но в других штатах, которые, согласно исследованию Корнелла, оказывают небольшое воздействие на окружающую среду — Небраске, Южной Дакоте и Монтане — имеется всего около 70 или около того центров обработки данных из более чем 4200 в стране. Это связано с тем, что ряд других факторов, таких как политическая среда и соображения инфраструктуры, удерживают компании от строительства новых объектов там. Но если эти государства направят свою политику на привлечение центров обработки данных, это может изменить ситуацию, сказали Вы.