Zašto AI podatkovni centri gutaju ogromne količine vode

Procvat umjetne inteligencije potaknuo je jednu od najvećih izgradnji infrastrukture u posljednjih nekoliko desetljeća: tehnološke tvrtke ulažu milijarde u izgradnju podatkovnih centara koji pokreću umjetnu inteligenciju. To je dovelo do golemog novog pritiska na zalihe vode. Podatkovni centri trebaju vodu za hlađenje svojih zagrijanih poslužitelja, ali je troše i neizravno, kroz vodu potrebnu za proizvodnju električne energije koju koriste. Taj neizravni vodni otisak obično je višestruko veći.

Tehnološki divovi tvrde da poduzimaju korake kako bi smanjili potrošnju vode, a neki tehnološki lideri sugeriraju da je problem s vodom prenapuhan. No kako klimatske promjene pojačavaju pritisak suša u mnogim regijama, osobito na zapadu SAD-a, zahtjevi podatkovnih centara za vodom potiču pitanja u javnosti. Istraga Bloomberg Newsa prošle godine otkrila je da se podatkovni centri sve više grade na mjestima koja već imaju snažnu konkurenciju oko oskudnih vodnih resursa.

Predviđa se da će se potrošnja vode u podatkovnim centrima naglo povećati kako se nastavlja izgradnja AI infrastrukture. Zastupnici se počinju hvatati u koštac s time što bi to moglo značiti za lokalne zajednice. Evo što trebate znati.

Koliko vode troše podatkovni centri?

Postoje dva načina promatranja uporabe vode u podatkovnim centrima: potrošnja (consumption) i zahvaćanje (withdrawal). Potrošnja mjeri koliko je vode stvarno izgubljeno, obično isparavanjem. Zahvaćanje mjeri koliko vode podatkovni centar povlači iz izvora. Zahvaćena voda koja ne ispari obično se ispušta u površinske ili podzemne vode i nakon obrade u konačnici se može ponovno upotrijebiti. Međutim, voda se može ispustiti toplija ili s promijenjenim kemijskim sastavom, što može predstavljati ekološki rizik.

U SAD-u su podatkovni centri 2023. godine izravno potrošili oko 17,4 milijarde galona vode – što je jednako potrošnji oko 160.000 američkih kućanstava – a do 2028. mogli bi trošiti i do 74 milijarde galona godišnje, uglavnom za hlađenje, prema procjenama Nacionalnog laboratorija Lawrence Berkeley. (Nacionalni podaci za 2024. i 2025. nisu dostupni.) Zasebna analiza profesora Shaoleija Rena sa Sveučilišta Kalifornija u Riversideu i njegovih suautora procjenjuje da bi podatkovni centri u SAD-u do 2030. mogli trošiti i do 110 milijardi galona godišnje, ili oko sedam posto ukupne godišnje potrošnje u javnim vodovodnim sustavima SAD-a.

Proizvodnja električne energije koju koriste podatkovni centri potrošila je dodatnih 211 milijardi galona u 2023. – oko 12 puta više od iznosa koji podatkovni centri troše izravno. To je zato što elektrane na fosilna goriva, baš kao i podatkovni centri, zahtijevaju vodu za hlađenje. Nuklearni, geotermalni i hidroenergetski izvori električne energije također troše različite količine vode; solarni izvori i izvori vjetra troše malo ili nimalo.

Renova studija procjenjuje da su podatkovni centri u SAD-u 2024. godine izravno zahvatili do 21,5 milijardi galona vode, dok je neizravno zahvaćanje vode moglo biti i do 30 puta veće, procjenjuje Ren.

U javnosti se vrlo malo zna o tome koliko vode troše pojedinačni podatkovni centri. Transparentnost je ograničena, a zahtjevi za objavom podataka i dalje su rijetki. Zapravo, poznato je da su neki operateri podatkovnih centara vršili pritisak na općine da potpišu ugovore o povjerljivosti (NDA) kako bi ih spriječili u otkrivanju količine vode koju troše.

Među glavnim pružaocima usluga u oblaku (hyperscalers), Microsoft Corp., Google u vlasništvu Alphabet Inc.-a i Meta Platforms Inc. pružaju neke od najdetaljnijih izvještaja o vodi na razini pojedinačnih lokacija. Čak su i te objave ograničene: općenito se radi o godišnjim brojkama, umjesto o mjesečnim ili sezonskim podacima. To je važno jer podatkovni centri mogu trošiti znatno više vode tijekom toplijih mjeseci, kada potražnja za hlađenjem raste, a lokalni vodovodni sustavi možda su već pod pritiskom.

Zašto podatkovni centri troše toliko vode?

Poslužitelji u podatkovnim centrima proizvode toplinu, a oprema unutar podatkovnog centra mora ostati unutar sigurne radne temperature. Hlađenje podatkovnog centra općenito se odvija u dvije faze: prvo se toplina odvodi od poslužitelja, a zatim se ispušta van.

Za izbacivanje topline prema van, mnogi podatkovni centri u SAD-u koriste rashladne tornjeve koji troše vodu ili druge sustave hlađenja isparavanjem dio ili sve vrijeme, osobito tijekom vrućih razdoblja. Rashladni tornjevi koriste vodu za uklanjanje topline iz objekta, ispuštajući je na otvoreno dok voda isparava u zrak.

Postoje i sustavi suhog hlađenja (dry cooling). Oni koriste ventilatore i vanjski zrak za uklanjanje topline iz objekta, slično radijatoru. Iako troše malo ili nimalo vode, općenito zahtijevaju više energije od sustava koji rade na principu isparavanja – a proizvodnja električne energije obično zahtijeva vodu. Također imaju problema pri višim vanjskim temperaturama.

Neki centri većinu vremena koriste suho hlađenje, a vodu koriste za prethodno hlađenje ulaznog zraka kada je vani vruće. Operateri često biraju tehnologije hlađenja na temelju specifičnih uvjeta lokacije, uključujući lokalnu klimu, dostupnost vode, troškove električne energije i okolišna ograničenja.

Točno koliko vode troši pojedinačni podatkovni centar ovisi o nizu čimbenika, uključujući kombinaciju tehnologija hlađenja koju koristi, temperaturu okoline i učinkovitost poslužitelja. Studija Nacionalnog laboratorija Lawrence Berkeley otkrila je da se potrošnja vode po jedinici računalnog rada može razlikovati više od 10.000 puta zbog razlika u tim i drugim čimbenicima.

Mogu li podatkovni centri koristiti recikliranu vodu?

Iako je moguće da podatkovni centri koriste recikliranu ili pročišćenu otpadnu vodu za hlađenje, infrastruktura na mnogim mjestima nije odgovarajuća, a opskrba otpadnom vodom često nije dovoljno velika. To također može biti skuplje od korištenja izravne vode iz gradskog vodovoda.

Rashladni uređaji za vodu (chilleri) izvan zgrade podatkovnog centra Stargate AI u Abileneu, Teksas. | Kyle Grillot/Bloomberg

Reciklirana voda također može sadržavati više soli, minerala ili onečišćenja od vode za piće, što znači da je njezina uporaba ograničena na određene sustave hlađenja na razini poslužitelja koji mogu podnijeti te korozivne elemente. Neki sustavi to ne mogu jer cirkuliraju vodu koja izravno dodiruje komponente.

Kako uporaba vode u podatkovnim centrima utječe na lokalne zajednice?

Gotovo sve podatkovne centre u SAD-u opskrbljuju komunalni vodovodni sustavi, uglavnom iz pitkih izvora, uz nekoliko iznimki koje se crpe iz privatnih podzemnih voda, navodi Ren.

Utjecaji na zajednice i slivna područja mogu se drastično razlikovati od jednog projekta do drugog. U područjima bogatima vodom, utjecaj podatkovnog centra može biti obradiv. No za zajednice koje već doživljavaju sušu ili ograničene zalihe vode, podatkovni centri mogli bi "pogoršati stvari u najgorem mogućem trenutku", rekao je Alex de Vries-Gao, istraživač na VU Amsterdamu, javnom sveučilištu u Amsterdamu. Bloomberg News otkrio je da se oko dvije trećine novih podatkovnih centara izgrađenih ili u razvoju od 2022. nalazi na mjestima koja su već zahvaćena visokim razinama vodenog stresa. Konkurencija s poljoprivredom i općinama za vodu može podići cijene vode i smanjiti dostupnost, što u konačnici opterećuje pouzdanost opskrbe, rekao je de Vries-Gao.

De Vries-Gao ističe da, iako podatkovni centri nemaju prioritetni pristup ograničenim vodnim resursima, izvori proizvodnje energije često imaju zbog zabrinutosti oko pouzdanosti mreže, a podatkovni centri troše sve veći udio njihove proizvodnje. Predviđa se da će potrošnja energije u podatkovnim centrima porasti s 5,9 posto potrošnje električne energije u SAD-u danas na oko 20 posto do 2035. godine, prema podacima BloombergNEF-a.

Kako klimatske promjene povećavaju probleme oskudice vode, sve više zajednica diljem svijeta doživljava vodeni stres. Akumulacije na rijeci Colorado, koja opskrbljuje vodom otprilike 40 milijuna ljudi u sedam zapadnih država i Meksiku, pale su na opasno niske razine, ugrožavajući opskrbu vodom u toj regiji.

Iris Stewart-Frey, profesorica znanosti o okolišu i hidrologije na Sveučilištu Santa Clara, rekla je da bi potencijalni utjecaji podatkovnih centara u budućnosti mogli biti još veći kako ti objekti postaju veći i rasprostranjeniji. Njezin istraživački tim otkrio je da se podatkovni centri sve više smještaju u ruralnim područjima s manjim regulatornim nadzorom, mjestima gdje bi lokalni dužnosnici mogli biti skloniji odobravanju projekata.

To su često sušne regije. Okrug Imperial u Kaliforniji tipičan je primjer, rekla je. Jedan od najvećih planiranih podatkovnih centara u zemlji dolazi u jednu od najsuših regija u SAD-u, područje potpuno ovisno o vodi rijeke Colorado, što ionako opasnu situaciju čini još opasnijom.

Kako reagiraju zajednice?

Lokalne zajednice počinju glasnije reagirati: najmanje 46 projekata podatkovnih centara u SAD-u javno je odgođeno ili otkazano nakon protivljenja zajednice između siječnja 2024. i svibnja 2026., prema analizi tvrtke za klimatsku tehnologiju i savjetovanje Carbon Direct. Ti su projekti zajedno bili vrijedni 170 milijardi dolara i raspoređeni u 20 država. Zabrinuti građani i skupine za zaštitu okoliša također su u nekoliko slučajeva tužili radi pristupa podacima o potrošnji vode za predložene podatkovne centre, s nekim uspjehom.

Neke su države donijele zakone kako bi povećale transparentnost i prisilile na veću odgovornost, poput Utaha, koji sada zahtijeva od investitora da objave predviđenu potrošnju vode za nove farme poslužitelja. Sredinom srpnja, guvernerica države New York Kathy Hochul najavila je privremenu zabranu podatkovnih centara dok država ne razvije regulatorni okvir kako bi ih spriječila u podizanju računa za komunalne usluge i utjecaju na opskrbu vodom.

Bilo je akcija i na lokalnoj razini. Južna Nevada zabranila je hlađenje isparavanjem u novim poslovnim i industrijskim zgradama, pozivajući se na intenzivnu potrošnju vode te tehnologije.

Europska unija usvojila je pravila o izvješćivanju o energetskoj učinkovitosti za podatkovne centre koja zahtijevaju od njihovih operatera da izvješćuju o metrikama kao što je potrošnja vode. Međutim, podaci na razini objekta drže se u tajnosti; javno se objavljuju samo zbirne informacije na nacionalnoj razini i razini EU-a. The Guardian je izvijestio da su Microsoft i druge industrijske skupine uspješno lobirali kako bi te informacije ostale skrivene od javnosti.

 

Rješavaju li operateri podatkovnih centara ovaj problem?

Operateri podatkovnih centara i hyperscaleri objavili su svoje napore za smanjenje utjecaja na vodu, uključujući ulaganje u recikliranu vodu, učinkovitije čipove i poslužitelje, nadogradnju lokalne infrastrukture i sustave suhog hlađenja koji mogu smanjiti ili eliminirati upotrebu vode. Amazon.com Inc., primjerice, koji koristi podatkovne centre za svoje poslovanje s web uslugama i za podršku AI-ju, postavio je cilj vraćanja više vode u okoliš i lokalne zajednice nego što je zahvati do 2030. financiranjem projekata uključujući obnovu slivnih područja i sanaciju bunara i vodovodnih sustava. Nvidia Corp. je u lipnju najavila novi AI poslužitelj koji može pokretati svoju rashladnu tekućinu na višim temperaturama, smanjujući zahtjeve za hlađenjem.

No ti napori čine tek toliko da riješe temeljni problem da je izravna uporaba vode samo polovica jednadžbe. Kako sektor nastavlja ubrzano rasti, trebat će mu više električne energije, što znači više vode. Prema Renu sa Sveučilišta Kalifornija u Riversideu, rješenje nije nužno minimiziranje izravne upotrebe vode za hlađenje, već odvagivanje kombinacije čimbenika – lokalnih okolišnih rizika i zahtjeva za opskrbom vodom i mrežom – pri odabiru lokacije i sustava hlađenja za podatkovni centar.

U međuvremenu, transparentnost se poboljšava. Microsoft se ove godine pridružio Googleu i Meti u objavljivanju detaljnijih metrika potrošnje vode. No istraživači vode tvrde da investitori u podatkovne centre mogu i trebaju otkriti više te da bi izvješćivanje o potrošnji energije i vode u pojedinačnim objektima trebalo biti standardizirano, obvezno i kontinuirano tijekom cijele godine. Savezni zakon općenito regulira onečišćenje i ispuštanje vode, ali ne i količinu potrošene vode.

"Zapravo ne znate idu li stvari nabolje ili nagore ako ne uzimate u obzir cijelu sliku, a oni prikazuju samo mali dio", rekao je de Vries-Gao s VU Amsterdama. "Ne znate kolika je veličina ledenog brijega."