Zakaj podatkovni centri potrebujejo ogromne količine sladke vode?

Razmah umetne inteligence je sprožil enega največjih infrastrukturnih investicijskih ciklov v zadnjih desetletjih. Tehnološka podjetja vlagajo milijarde dolarjev v gradnjo podatkovnih centrov, ki omogočajo delovanje sistemov umetne inteligence. S tem pa se močno povečujejo tudi potrebe po vodi. Podatkovni centri vodo uporabljajo predvsem za hlajenje pregreto obremenjenih strežnikov, veliko vode pa se porabi tudi posredno, pri proizvodnji električne energije, ki jo ti objekti potrebujejo. Ta posredni vodni odtis je pogosto večkrat večji od neposredne porabe.

Tehnološki velikani poudarjajo, da sprejemajo ukrepe za zmanjšanje porabe vode, nekateri vodilni v industriji pa opozarjajo, da se obseg težave pogosto pretirava. A ker podnebne spremembe v številnih delih sveta, zlasti na zahodu ZDA, še povečujejo pritisk zaradi suše, poraba vode podatkovnih centrov postaja vse bolj predmet javne razprave. Preiskava Bloomberg News iz lanskega leta je pokazala, da se podatkovni centri vse pogosteje gradijo na območjih, kjer že zdaj vlada velika konkurenca za omejene vodne vire.

Izsušeno dno Velikega slanega jezera v bližini območja načrtovanega podatkovnega centra Stratos v okrožju Box Elder v Utahu. Foto: Natalie Behring/Getty Images

Poraba vode v podatkovnih centrih naj bi se z nadaljevanjem naložbenega vala na področju umetne inteligence močno povečala. Zakonodajalci se zato vse bolj ukvarjajo z vprašanjem, kaj bi to lahko pomenilo za lokalne skupnosti. Tukaj je nekaj ključnih dejstev.

Koliko vode porabijo podatkovni centri?

Porabo vode v podatkovnih centrih lahko razumemo na dva načina: kot dejansko porabo in kot odvzem vode. Pri dejanski porabi gre za količino vode, ki se trajno izgubi, običajno zaradi izhlapevanja. Odvzem vode pa pomeni količino vode, ki jo podatkovni center odvzame iz določenega vira. Voda, ki ni izhlapela, se običajno izpusti nazaj v površinske vode ali podtalnico ter se po ustrezni obdelavi lahko ponovno uporabi. Vendar se lahko vrne v okolje pri višji temperaturi ali s spremenjeno kemično sestavo, kar lahko predstavlja tveganje za ekosisteme.

V ZDA so podatkovni centri leta 2023 neposredno porabili približno 17,4 milijarde galon vode, kar ustreza porabi okoli 160.000 ameriških gospodinjstev. Po ocenah nacionalnega laboratorija Lawrence Berkeley bi se lahko ta številka do leta 2028 povečala na kar 74 milijard galon na leto, predvsem zaradi potreb po hlajenju. (Celoviti nacionalni podatki za leti 2024 in 2025 niso na voljo.) Ločena analiza profesorja Shaoleija Rena z univerze UC Riverside in njegovih soavtorjev ocenjuje, da bi lahko podatkovni centri v ZDA do leta 2030 porabili do 110 milijard galon vode na leto. To bi predstavljalo približno 7 odstotkov celotne letne neposredne porabe vode v javnih vodovodnih sistemih v ZDA.

V ZDA so podatkovni centri leta 2023 neposredno porabili približno 17,4 milijarde galon vode – toliko kot približno 160.000 ameriških gospodinjstev.

Proizvodnja električne energije, ki jo potrebujejo podatkovni centri, je leta 2023 porabila še dodatnih 211 milijard galon vode – približno 12-krat več, kot so je podatkovni centri porabili neposredno. Razlog je v tem, da tudi elektrarne na fosilna goriva za hlajenje potrebujejo vodo, podobno kot podatkovni centri. Tudi jedrske, geotermalne in hidroelektrarne pri svojem delovanju porabljajo določene količine vode, medtem ko sončne in vetrne elektrarne potrebujejo zelo malo ali nič vode.

Študija Shaoleija Rena ocenjuje, da so podatkovni centri v ZDA leta 2024 neposredno odvzeli do 21,5 milijarde galon vode, posredni odvzem vode pa bi lahko bil po njegovih ocenah kar 30-krat večji.

O porabi vode posameznih podatkovnih centrov je javno dostopnih zelo malo informacij. Podatki so omejeni, zahteve po njihovem razkrivanju pa še vedno redke. Nekateri upravljavci podatkovnih centrov naj bi celo od lokalnih oblasti zahtevali podpis sporazumov o zaupnosti, s katerimi bi preprečili razkritje podatkov o njihovi porabi vode.

Med največjimi tehnološkimi podjetji družbe Microsoft, Google v lasti Alphabet in Meta Platforms objavljajo med najpodrobnejšimi podatki o porabi vode po posameznih lokacijah. Tudi ti podatki pa imajo omejitve, saj večinoma prikazujejo letne, ne pa mesečnih ali sezonskih podatkov. To je pomembno, ker lahko podatkovni centri v vročih mesecih porabijo bistveno več vode, ko se povečajo potrebe po hlajenju, lokalni vodni sistemi pa so lahko že sicer pod pritiskom.

 

Zakaj podatkovni centri porabijo toliko vode?

Strežniki v podatkovnih centrih med delovanjem proizvajajo veliko toplote, zato mora biti oprema v njih ves čas ohlajena na varno delovno temperaturo. Hlajenje podatkovnih centrov običajno poteka v dveh korakih: najprej se toplota odvzame strežnikom, nato pa se sprosti v okolje.

Za odvajanje toplote veliko podatkovnih centrov v ZDA uporablja hladilne stolpe ali druge sisteme hlajenja z izhlapevanjem, ki za svoje delovanje potrebujejo vodo, zlasti v vročih obdobjih. Hladilni stolpi iz objekta odvajajo toploto tako, da voda pri izhlapevanju prehaja v ozračje in s seboj odnaša toploto.

Obstajajo tudi sistemi suhega hlajenja. Ti za odvajanje toplote uporabljajo ventilatorje in zunanji zrak, podobno kot avtomobilski hladilnik. Čeprav porabijo malo ali nič vode, običajno zahtevajo več električne energije kot sistemi z izhlapevanjem, proizvodnja elektrike pa praviloma vključuje tudi porabo vode. Poleg tega so pri višjih zunanjih temperaturah manj učinkoviti.

Nekateri podatkovni centri večino časa uporabljajo suho hlajenje, ob vročem vremenu pa z vodo predhodno ohladijo vhodni zrak. Upravljavci pri izbiri hladilnih sistemov upoštevajo razmere na posamezni lokaciji, med drugim podnebje, razpoložljivost vode, stroške električne energije in okoljske omejitve.

Natančna količina porabljene vode se med posameznimi podatkovnimi centri zelo razlikuje in je odvisna od več dejavnikov, med drugim od uporabljenih hladilnih tehnologij, temperature okolice in učinkovitosti strežnikov. Študija nacionalnega laboratorija Lawrence Berkeley je pokazala, da se lahko poraba vode glede na količino računalniškega dela razlikuje za več kot 10.000-krat, kar je posledica razlik v teh in drugih dejavnikih.

Ali lahko podatkovni centri uporabljajo reciklirano vodo?

Podatkovni centri lahko za hlajenje uporabljajo prečiščeno oziroma ponovno uporabljeno vodo, vendar je infrastruktura za to v številnih krajih nezadostna, količine razpoložljive odpadne vode pa pogosto niso dovolj velike. Takšna rešitev je lahko tudi dražja od uporabe vode iz javnega vodovodnega sistema.

Reciklirana voda lahko vsebuje več soli, mineralov ali drugih nečistoč kot pitna voda, zato je njena uporaba omejena na določene hladilne sisteme strežnikov, ki so odpornejši proti korozivnim vplivom teh snovi. Nekateri sistemi takšne vode ne morejo uporabljati, saj voda v njih kroži neposredno ob elektronskih komponentah.

Kako poraba vode v podatkovnih centrih vpliva na lokalne skupnosti?

Po ocenah Shaoleija Rena skoraj vse podatkovne centre v ZDA oskrbujejo lokalni vodovodni sistemi, večinoma z vodo iz virov pitne vode. Nekaj izjem uporablja vodo iz zasebnih podzemnih virov.

Vpliv podatkovnih centrov na lokalne skupnosti in vodne vire se lahko močno razlikuje glede na posamezen projekt. Na območjih, kjer je vode dovolj, je lahko vpliv podatkovnega centra obvladljiv. Za skupnosti, ki se že soočajo s sušo ali omejeno razpoložljivostjo vode, pa lahko podatkovni centri "težavo še poslabšajo v najslabšem možnem trenutku", je dejal Alex de Vries-Gao, raziskovalec na Univerzi Vrije v Amsterdamu.

Preiskava Bloomberg News je pokazala, da se približno dve tretjini novih podatkovnih centrov, zgrajenih ali načrtovanih od leta 2022, nahaja na območjih, ki se že soočajo z velikim vodnim stresom. Konkurenca za vodo s kmetijstvom in lokalnimi skupnostmi lahko zviša cene vode ter zmanjša njeno razpoložljivost, kar lahko sčasoma obremeni zanesljivost oskrbe, je opozoril de Vries-Gao.

De Vries-Gao opozarja, da podatkovni centri sicer nimajo prednostnega dostopa do omejenih vodnih virov, vendar ga imajo pogosto elektrarne, saj je zanesljivost elektroenergetskega omrežja ključnega pomena. Podatkovni centri pa porabijo vse večji delež njihove proizvodnje. Po ocenah BloombergNEF naj bi se delež porabe električne energije podatkovnih centrov v ZDA povečal s sedanjih 5,9 odstotka na približno 20 odstotkov do leta 2035.

Visokonapetostni daljnovodi v bližini jezu Glen Canyon Dam v kraju Page v Arizoni. Posneto 31. julija. Foto: Justin Sullivan/Getty Images

Ker podnebne spremembe še povečujejo težave s pomanjkanjem vode, se vse več skupnosti po svetu sooča z vodnim stresom. Zadrževalniki na reki Kolorado, ki z vodo oskrbuje približno 40 milijonov ljudi v sedmih zveznih državah na zahodu ZDA in Mehiki, so upadli na nevarno nizke ravni, kar ogroža oskrbo regije z vodo.

Iris Stewart-Frey, profesorica okoljskih znanosti in hidrologije na univerzi Santa Clara, opozarja, da bi lahko bil vpliv podatkovnih centrov v prihodnosti še večji, saj objekti postajajo večji in se širijo na nova območja. Njena raziskovalna skupina je ugotovila, da se podatkovni centri vse pogosteje umeščajo na podeželska območja z manj regulativnega nadzora, kjer so lokalne oblasti morda bolj pripravljene odobriti nove projekte.

Takšna območja so pogosto sušna. Kalifornijsko okrožje Imperial je po njenih besedah dober primer. Eden največjih načrtovanih podatkovnih centrov v ZDA bo zgrajen prav v enem najbolj sušnih območij države, ki je v celoti odvisno od vode iz reke Kolorado. Že tako problematične razmere bi lahko zaradi novega projekta postale še bolj pereče.

Kako se odzivajo lokalne skupnosti?

Lokalne skupnosti se vse pogosteje oglašajo proti širjenju podatkovnih centrov. Po analizi podnebno-tehnološkega in svetovalnega podjetja Carbon Direct je bilo med januarjem 2024 in majem 2026 zaradi nasprotovanja prebivalcev javno odloženih ali preklicanih najmanj 46 projektov podatkovnih centrov v ZDA. Skupna vrednost teh projektov je znašala 170 milijard dolarjev, razpršeni pa so bili v 20 zveznih državah. Zaskrbljeni prebivalci in okoljske organizacije so v nekaj primerih vložili tudi tožbe, s katerimi so želeli pridobiti dostop do podatkov o porabi vode pri načrtovanih podatkovnih centrih, pri čemer so bili deloma uspešni.

Nekatere zvezne države so sprejele zakonodajo za večjo preglednost in večjo odgovornost podjetij. Med njimi je Utah, kjer morajo razvijalci novih strežniških farm razkriti predvideno porabo vode. Sredi julija je guvernerka New Yorka Kathy Hochul napovedala začasno omejitev gradnje podatkovnih centrov, medtem ko država pripravlja regulativni okvir, ki naj bi preprečil vplive na višje stroške elektrike za uporabnike in dodatne pritiske na vodne vire. Ukrepajo tudi na lokalni ravni. Južna Nevada je prepovedala uporabo hlajenja z izhlapevanjem pri novih komercialnih in industrijskih objektih, saj ta tehnologija porablja velike količine vode. Evropska unija je za podatkovne centre uvedla pravila o poročanju o energetski učinkovitosti, ki od upravljavcev zahtevajo razkrivanje podatkov, kot je poraba vode. Vendar podatki za posamezne objekte ostajajo zaupni; javno so dostopne le združene informacije na ravni držav in EU. Po poročanju časnika The Guardian naj bi si Microsoft in druga industrijska združenja uspešno prizadevali, da ti podatki ne bi bili javno objavljeni.

 

Ali upravljavci podatkovnih centrov iščejo rešitve?

Upravljavci podatkovnih centrov in največja tehnološka podjetja, ki upravljajo obsežno infrastrukturo v oblaku, javno predstavljajo ukrepe za zmanjšanje porabe vode. Med njimi so naložbe v ponovno uporabo vode, učinkovitejše čipe in strežnike, izboljšave lokalne infrastrukture ter sisteme suhega hlajenja, ki lahko porabo vode močno zmanjšajo ali jo celo odpravijo.

Družba Amazon.com Inc., ki podatkovne centre uporablja za svoje spletne storitve in podporo razvoju umetne inteligence, si je na primer zastavila cilj, da bo do leta 2030 okolju in lokalnim skupnostim vrnila več vode, kot je bo odvzela. To namerava doseči s financiranjem projektov, kot so obnova porečij ter prenova vodnjakov in vodovodnih sistemov. Nvidia Corp. je junija predstavila nov strežnik za umetno inteligenco, ki lahko uporablja hladilno tekočino pri višjih temperaturah, s čimer zmanjšuje potrebe po hlajenju.

Ti ukrepi pa lahko le delno naslovijo temeljni problem: neposredna poraba vode predstavlja le del celotnega izziva. Ker sektor hitro raste, bo potreboval vse več električne energije, njena proizvodnja pa je prav tako povezana s porabo vode. Po oceni Shaoleija Rena z univerze UC Riverside rešitev ni nujno zgolj v zmanjševanju neposredne porabe vode za hlajenje, temveč v celovitem upoštevanju različnih dejavnikov, od lokalnih okoljskih tveganj in razpoložljivosti vodnih virov do obremenitev elektroenergetskega omrežja, pri izbiri lokacije in hladilnega sistema za podatkovni center.

Preglednost podatkov se medtem izboljšuje. Microsoft se je letos pridružil Googlu in Meti pri objavi podrobnejših podatkov o porabi vode. Raziskovalci na področju voda pa menijo, da bi morali razvijalci podatkovnih centrov razkrivati več informacij ter da bi moralo biti poročanje o porabi elektrike in vode za posamezne objekte standardizirano, obvezno in redno skozi vse leto. Zvezna zakonodaja v ZDA večinoma ureja onesnaževanje vode in izpuste, ne pa tudi količine porabljene vode.

"Če ne upoštevate celotne slike, v resnici ne morete vedeti, ali se stvari izboljšujejo ali slabšajo, saj prikazujejo le majhen del celote. Ne vidite velikosti ledene gore," je dejal de Vries-Gao z Univerze Vrije v Amsterdamu.