Zašto data centri troše toliko sveže vode

Procvat veštačke inteligencije (AI) pokrenuo je jedan od najvećih investicionih ciklusa u infrastrukturu u poslednjih nekoliko decenija. Tehnološke kompanije ulažu milijarde dolara u izgradnju data centara koji pokreću AI sisteme, što istovremeno stvara ogroman novi pritisak na raspoložive resurse vode. Data centrima je voda potrebna za hlađenje servera koji se zagrevaju tokom rada, ali je troše i indirektno - kroz vodu koja se koristi za proizvodnju električne energije kojom se napajaju. Taj indirektni vodni otisak obično je višestruko veći od direktne potrošnje.

Tehnološki giganti tvrde da preduzimaju mere kako bi smanjili potrošnju vode, a pojedini lideri iz industrije smatraju da je zabrinutost zbog ovog pitanja preuveličana. Međutim, kako klimatske promene pojačavaju rizik od suša u mnogim regionima, posebno na zapadu SAD, tako se šire i javne rasprave o tome koliko su zahtevi data centara za vodom održivi.

Istraga Bloomberg Newsa prošle godine pokazala je da se data centri sve češće grade u područjima u kojima već postoji velika konkurencija za ograničene resurse vode. Očekuje se da će potrošnja vode u data centrima naglo rasti kako se bude širila infrastruktura za veštačku inteligenciju. Zbog toga zakonodavci i regulatori sve više razmatraju kakve bi posledice to moglo imati po lokalne zajednice. 

Koliko vode troše data centri

Postoje dva načina merenja upotrebe vode u data centrima: potrošnja (engl. consumption) i zahvatanje (engl. withdrawal). Potrošnja pokazuje koliko je vode trajno izgubljeno, najčešće isparavanjem. Zahvatanje, s druge strane, meri ukupnu količinu vode koja se uzima iz izvora. Voda koja je zahvaćena, ali ne ispari, uglavnom se nakon obrade ispušta u površinske ili podzemne vode i može ponovo da se koristi. Međutim, može biti vraćena na višoj temperaturi ili sa izmenjenim hemijskim sastavom, što može predstavljati rizik za životnu sredinu.

U Sjedinjenim Američkim Državama data centri su tokom 2023. godine direktno potrošili oko 17,4 milijarde galona vode, što odgovara godišnjoj potrošnji približno 160.000 američkih domaćinstava. Prema procenama Lawrence Berkeley National Laboratoryja, do 2028. godine ta potrošnja mogla bi da dostigne čak 74 milijarde galona godišnje, uglavnom za potrebe hlađenja (nacionalni podaci za 2024. i 2025. godinu još nisu dostupni).

Posebna analiza profesora Shaoleia Rena sa University of California i njegovih saradnika procenjuje da bi data centri u SAD do 2030. godine mogli da troše i do 110 milijardi galona vode godišnje, odnosno oko sedam odsto ukupne godišnje potrošnje vode u javnim vodovodnim sistemima u zemlji.

Proizvodnja električne energije kojom se napajaju data centri potrošila je dodatnih 211 milijardi galona vode tokom 2023. godine, što je oko 12 puta više od količine koju data centri direktno troše. Razlog je to što elektrane na fosilna goriva, baš kao i data centri, koriste velike količine vode za hlađenje. Nuklearne, geotermalne i hidroelektrane takođe troše različite količine vode, dok solarne elektrane i vetroelektrane zahtevaju veoma malo ili nimalo vode za proizvodnju električne energije.

Renova studija procenjuje da su data centri u SAD tokom 2024. godine direktno zahvatili do 21,5 milijardi galona vode, dok je indirektno zahvatanje, povezano sa proizvodnjom električne energije, moglo biti i do 30 puta veće.

U javnosti se vrlo malo zna o tome koliko vode troše pojedinačni data centri. Transparentnost je ograničena, a obaveza objavljivanja tih podataka i dalje je retka. Poznato je čak da su pojedini operateri data centara vršili pritisak na lokalne samouprave da potpišu sporazume o poverljivosti (NDA), kako bi sprečili objavljivanje informacija o količini vode koju troše.

Među najvećim pružaocima usluga računarstva u oblaku (engl. hyperscalers), Microsoft, Google, u vlasništvu Alphabeta, i Meta Platforms objavljuju neke od najdetaljnijih izveštaja o potrošnji vode na nivou pojedinačnih lokacija. Međutim, i ti podaci imaju ograničenja - uglavnom se objavljuju na godišnjem nivou, umesto mesečno ili sezonski. To je važno jer data centri tokom toplijih meseci mogu trošiti znatno više vode zbog povećanih potreba za hlađenjem, upravo u periodu kada su lokalni vodovodni sistemi često pod najvećim opterećenjem.

Bloomberg

Zašto data centri troše toliko vode

Serveri u data centrima proizvode velike količine toplote, pa oprema mora da radi u okviru bezbednog temperaturnog opsega. Hlađenje data centra uglavnom se odvija u dve faze: najpre se toplota odvodi sa servera, a zatim se izbacuje iz objekta. Za odvođenje toplote u spoljašnju sredinu, mnogi data centri u SAD koriste rashladne tornjeve koji troše vodu ili druge sisteme hlađenja zasnovane na isparavanju, makar tokom najtoplijih perioda godine. Rashladni tornjevi koriste vodu za odvođenje toplote iz objekta, pri čemu se deo vode isparavanjem oslobađa u atmosferu.

Postoje i sistemi suvog hlađenja (engl. dry cooling), koji pomoću ventilatora i spoljnog vazduha odvode toplotu iz objekta, slično načinu na koji funkcioniše automobilski hladnjak. Iako troše malo ili nimalo vode, takvi sistemi uglavnom zahtevaju više električne energije od sistema koji koriste isparavanje, a sama proizvodnja električne energije često podrazumeva potrošnju vode. Osim toga, njihova efikasnost opada pri veoma visokim spoljnim temperaturama.

Pojedini data centri najveći deo vremena koriste suvo hlađenje, dok vodu koriste za prethodno hlađenje ulaznog vazduha kada su spoljne temperature visoke. Operateri tehnologiju hlađenja najčešće biraju u skladu sa karakteristikama lokacije, uključujući lokalnu klimu, dostupnost vode, cenu električne energije i ekološka ograničenja.

Koliko će vode trošiti pojedinačni data centar, zavisi od mnogih faktora, uključujući primenjenu tehnologiju hlađenja, spoljašnju temperaturu i energetsku efikasnost servera. Studija Lawrence Berkeley National Laboratoryja pokazala je da se potrošnja vode po jedinici računarske obrade može razlikovati i više od 10.000 puta upravo zbog razlika u ovim i drugim faktorima.

Mogu li data centri da koriste recikliranu vodu

Iako data centri mogu da koriste recikliranu ili prečišćenu otpadnu vodu za hlađenje, na mnogim lokacijama za to ne postoji odgovarajuća infrastruktura, a raspoložive količine takve vode često nisu dovoljne. Pored toga, njena upotreba može biti skuplja od korišćenja vode iz gradskog vodovoda.

Reciklirana voda može da sadrži više soli, minerala ili drugih nečistoća nego voda za piće, zbog čega je njena upotreba ograničena na određene sisteme hlađenja na nivou servera koji mogu da izdrže takve korozivne materije. Pojedini sistemi to ne mogu, jer kroz njih cirkuliše voda koja dolazi u direktan kontakt sa komponentama.

Rashladni uređaji za vodu (eng. chiller) van zgrade data centra Stargate AI u Teksasu /Bloomberg

Kako upotreba vode u data centrima utiče na lokalne zajednice

Gotovo svi data centri u SAD snabdevaju se vodom iz komunalnih vodovodnih sistema, uglavnom iz izvora pijaće vode, uz mali broj izuzetaka koji koriste privatne podzemne izvore, navodi Ren.

Uticaj na lokalne zajednice i slivna područja može se znatno razlikovati od projekta do projekta. U regionima bogatim vodom, uticaj data centra može biti podnošljiv. Međutim, u zajednicama koje se već suočavaju sa sušama ili ograničenim zalihama vode, data centri mogli bi "dodatno pogoršati situaciju u najgorem mogućem trenutku", upozorava Alex de Vries-Gao, istraživač sa Vrije Universiteit Amsterdama.

Istraga Bloomberg Newsa pokazala je da se oko dve trećine novih data centara koji su izgrađeni ili su u izgradnji od 2022. godine nalazi u područjima koja su već izložena visokom vodnom stresu. Konkurencija sa poljoprivredom i lokalnim zajednicama za raspoložive vodne resurse može da poveća cenu vode i smanji njenu dostupnost, što na kraju ugrožava pouzdanost vodosnabdevanja, smatra de Vries-Gao.

On ističe da, iako data centri nemaju prioritet u pristupu ograničenim zalihama vode, proizvođači električne energije često ga imaju zbog potrebe da se obezbedi stabilnost elektroenergetske mreže, dok data centri troše sve veći deo proizvedene električne energije. Prema procenama BloombergNEF-a, udeo data centara u ukupnoj potrošnji električne energije u SAD mogao bi da poraste sa sadašnjih 5,9 odsto na oko 20 odsto do 2035. godine.

Kako klimatske promene povećavaju probleme u vezi sa oskudicom vode, tako sve više zajednica širom sveta doživljava takozvani vodni stres (engl. water stress). Akumulacije na reci Kolorado, koja vodom snabdeva oko 40 miliona ljudi u sedam američkih saveznih država i Meksiku, pale su na opasno niske nivoe, dovodeći u pitanje sigurnost vodosnabdevanja u tom regionu.

Iris Stewart-Frey, profesorka nauka o životnoj sredini i hidrologije na Santa Clara University, upozorava da bi uticaj data centara u budućnosti mogao da bude još veći, kako ovi objekti postaju sve veći i brojniji. Njen istraživački tim utvrdio je da se data centri sve češće grade u ruralnim područjima sa slabijim regulatornim nadzorom, gde su lokalne vlasti često spremnije da odobre ovakve projekte.

Reč je, po pravilu, o sušnim regionima. Kao primer navodi se okrug Imperial u Kaliforniji. Upravo tamo se planira izgradnja jednog od najvećih data centara u SAD, u jednoj od najsušnijih oblasti zemlje koja potpuno zavisi od vode iz reke Kolorado. To bi moglo dodatno da pogorša već ozbiljno stanje sa raspoloživim vodnim resursima.

 

Kako reaguju zajednice

Lokalne zajednice sve glasnije izražavaju protivljenje. Prema analizi kompanije Carbon Direct, koja se bavi klimatskim tehnologijama i savetovanjem, između januara 2024. i maja 2026. u SAD je najmanje 46 projekata izgradnje data centara javno odloženo ili otkazano zbog otpora lokalnog stanovništva.

Ukupna vrednost tih projekata iznosila je oko 170 milijardi dolara, a bili su raspoređeni u 20 saveznih država. Zabrinuti građani i organizacije za zaštitu životne sredine u više slučajeva su podnosili tužbe kako bi dobili pristup podacima o potrošnji vode planiranih data centara, pri čemu su u pojedinim sporovima bili uspešni.

Pojedine savezne države već su usvojile propise kojima se povećavaju transparentnost i odgovornost investitora. Tako Juta sada zahteva da investitori objave procenjenu potrošnju vode novih data centara. Sredinom jula, guvernerka savezne države Njujork Kathy Hochul najavila je privremenu obustavu izgradnje novih data centara dok država ne uspostavi regulatorni okvir koji bi sprečio rast troškova komunalnih usluga i negativan uticaj na snabdevanje vodom.

Mere se preduzimaju i na lokalnom nivou. Južna Nevada zabranila je primenu sistema hlađenja zasnovanih na isparavanju u novim poslovnim i industrijskim objektima, uz obrazloženje da ta tehnologija zahteva velike količine vode.

I Evropska unija je usvojila pravila o izveštavanju o energetskoj efikasnosti data centara, koja njihove operatere obavezuju da prijavljuju pokazatelje poput potrošnje vode. Međutim, podaci za pojedinačne objekte ostaju poverljivi - javno se objavljuju samo zbirni podaci na nivou država članica i cele EU. The Guardian je izvestio da su Microsoft i druge industrijske grupe uspešno lobirale da ti podaci ne budu dostupni javnosti.

Rešavaju li operateri data centara ovaj problem

Operateri data centara i hiperskaleri objavili su niz mera kojima nastoje da smanje potrošnju vode, uključujući ulaganja u korišćenje reciklirane vode, efikasnije čipove i servere, unapređenje lokalne infrastrukture i sisteme suvog hlađenja koji mogu da smanje ili potpuno eliminišu upotrebu vode. Amazon, koji koristi data centre za svoje poslovanje u oblasti klaud usluga i podršku sistemima veštačke inteligencije, postavio je cilj da do 2030. godine vrati životnoj sredini i lokalnim zajednicama više vode nego što zahvati. To planira da ostvari finansiranjem projekata poput obnove slivova, sanacije bunara i modernizacije vodovodnih sistema. Nvidia je u junu predstavila novi AI server koji može da koristi rashladnu tečnost na višim temperaturama, čime se smanjuju potrebe za hlađenjem.

Međutim, time se rešava samo deo problema, jer direktna potrošnja vode predstavlja tek polovinu ukupne slike. Kako sektor nastavlja ubrzano da raste, biće mu potrebno sve više električne energije, što podrazumeva i veću potrošnju vode. Prema rečima Rena sa University of California, rešenje nije nužno u minimiziranju direktne potrošnje vode za hlađenje, već u pažljivom odmeravanju više faktora - lokalnih ekoloških rizika, raspoloživosti vode i kapaciteta elektroenergetske mreže - prilikom izbora lokacije i sistema hlađenja za data centar.

U međuvremenu, transparentnost se postepeno poboljšava. Microsoft se ove godine pridružio kompanijama Google i Meta Platforms u objavljivanju detaljnijih podataka o potrošnji vode. Ipak, istraživači koji se bave upravljanjem vodnim resursima smatraju da investitori u data centre mogu i treba da objavljuju mnogo više informacija, kao i da bi izveštavanje o potrošnji energije i vode za svaki pojedinačni objekat trebalo da bude standardizovano, obavezno i kontinuirano tokom cele godine. Savezni propisi u SAD uglavnom regulišu zagađenje i ispuštanje vode, ali ne i količinu vode koja se troši.

"Zapravo, ne možete da znate da li se situacija poboljšava ili pogoršava ako nemate uvid u celu sliku, a kompanije objavljuju samo njen mali deo", rekao je Alex de Vries-Gao. "Ne znate koliki je zapravo ledeni breg."