Dlaczego centra danych korzystają z wody?

Centra danych wykorzystują wodę głównie do usuwania ciepła z serwerów. Odparowanie wody to skuteczny sposób odprowadzania ciepła z budynku, dlatego wiele systemów chłodzenia wykorzystuje wieże chłodnicze lub podobny sprzęt. Centra danych mogą również wywierać pośredni ślad wodny, ponieważ niektóre elektrownie zużywają wodę podczas wytwarzania energii elektrycznej.

Nie w każdej placówce zużywa się tę samą ilość. Niektórzy polegają na powietrzu zewnętrznym, suchych chłodnicach lub systemach cieczy w obiegu zamkniętym, które zużywają niewiele wody na miejscu. O wyborze decydują klimat, gęstość serwerów i zasilanie sieciowe. „Chłodzenie cieczą” niekoniecznie oznacza wysokie zużycie, a „zero wody do chłodzenia” nie oznacza zerowego zużycia wody w elektryczności, biurach i produkcji chipów.

Komputery stwarzają ciągły problem z wysoką temperaturą

Procesory wykorzystują energię elektryczną do przełączania miliardów komponentów elektronicznych. Prawie cała energia elektryczna zamienia się w ciepło. Centrum danych musi go stale usuwać, aby utrzymać chipy w bezpiecznych temperaturach i zapobiec utracie wydajności lub awariom.

Konwencjonalne obiekty mogą przepuszczać chłodne powietrze przez serwerownie. Gęste stojaki AI utrudniają to, ponieważ wiele akceleratorów dużej mocy jest umieszczonych blisko siebie. Ciecz przenosi ciepło skuteczniej niż powietrze, dlatego operatorzy coraz częściej doprowadzają chłodziwo do zimnej płyty w pobliżu chipa lub zanurzają sprzęt w płynie.

Wewnętrzna pętla może pozostać szczelna. Na ostatnim etapie pojawia się kluczowe pytanie dotyczące wody: w jaki sposób obiekt oddaje ciepło do powietrza zewnętrznego? Wieża chłodnicza może odparować wodę; sucha chłodnica wykorzystuje wentylatory i wymienniki ciepła; systemy hybrydowe zmieniają metody w zależności od pogody.

Parowanie zamienia wodę w efektywność energetyczną

Woda pochłania ciepło podczas parowania. W odpowiednich warunkach chłodzenie wyparne może zużywać mniej energii niż sprężarki i wentylatory w całkowicie suchym systemie. Kompromis polega na tym, że odparowana woda opuszcza lokalne źródła cieczy i należy ją wymienić.

Wieże chłodnicze odprowadzają również pewną ilość wody, aby kontrolować gromadzenie się minerałów. Operatorzy mogą ulepszać cykle koncentracji, uzdatniać wodę lub wykorzystywać źródła odzyskane, ale skład wody i ograniczenia sprzętowe mają znaczenie. Prosta liczba „litry w” może łączyć parowanie i odprowadzanie, mimo że ich miejsca docelowe są różne.

Chłodzenie na sucho zmniejsza zużycie na miejscu, ale może stracić wydajność podczas upałów. Dodatkowa energia elektryczna może zwiększyć zużycie węgla i pośrednie zużycie wody, w zależności od sieci. Dobra inżynieria ocenia cały system lokalny, zamiast zakładać, że wszędzie zwycięży jedna technologia.

Energia elektryczna może korzystać z wody poza terenem inwestycji

Elektrownie cieplne – w tym wiele elektrowni węglowych, gazowych i jądrowych – często wykorzystują wodę w obiegach parowych i chłodnictwie. Pobór i zużycie różnią się w zależności od typu instalacji i projektu chłodzenia. Wytwarzanie fotowoltaiki wiatrowej i słonecznej generalnie wiąże się z niskim operacyjnym zużyciem wody, podczas gdy energia wodna ze zbiorników rodzi trudne pytania dotyczące alokacji w związku z parowaniem.

To pośrednie zastosowanie oznacza, że obiekt może uniknąć parowania na miejscu, zachowując jednocześnie ślad wodny w sieci. Może wystąpić w innej zlewni, co ma znaczenie zarówno z punktu widzenia rachunkowości, jak i polityki lokalnej.

Laboratorium Berkeley Raport dotyczący centrów danych w USA modeluje oddzielnie bezpośrednie zużycie energii elektrycznej i pośrednie zużycie energii elektrycznej. Utrzymanie widoczności warstw pomaga odpowiedzieć na dwa pytania: jakie ciśnienie wywiera centrum danych na lokalny system wodociągowy i jakie szersze zapotrzebowanie na wodę wynika z jego mocy?

Dane dotyczące wody wymagają uważnej lektury

Pobór wody to objętość pobrana ze źródła. Zużycie wody to część, która nie jest natychmiast zwracana do tego samego źródła, zwykle z powodu jej odparowania. Efektywność wykorzystania wody zwykle wyraża zużycie wody w obiekcie na jednostkę energii elektrycznej IT.

Berkeley Lab obliczyło, że średnia dla amerykańskich centrów danych wynosi nieco ponad 0.36 litra na kWh w 2023 r. Jest to szacunkowa średnia floty krajowej, a nie cel projektowy czy stawka, którą można bezpiecznie przypisać do jednej firmy.

Oprócz wydajności liczą się absolutne litry. Obiekt może poprawić wydajność w litrach na kWh, podczas gdy całkowita ilość wody wzrośnie w związku ze wzrostem mocy obliczeniowej. Źródło, jakość, pora roku i stres w zlewni również determinują konsekwencje. Odzyskana woda może ograniczyć konkurencję w zakresie dostaw wody pitnej, chociaż nadal wymaga uzdatniania i kompromisów ekologicznych.

Sztuczna inteligencja zmienia gęstość bardziej niż podstawowa fizyka

Centra danych korzystały z wody przed pojawieniem się nowoczesnej generatywnej sztucznej inteligencji. AI zmienia skalę i koncentrację ciepła. Akceleratory w gęstych szafach mogą wymagać nowej dystrybucji chłodzenia, a rosnące obciążenia zwiększają zarówno zapotrzebowanie na moc, jak i chłodzenie.

Nie usprawiedliwia to etykietowania każdego litra w centrum danych jako wody AI. Obiekty obsługują pamięć masową, wideo, oprogramowanie dla przedsiębiorstw i inne obciążenia w chmurze. Alokacja wymaga danych dotyczących obciążenia pracą i energii, które operatorzy rzadko publikują.

Dlatego dane dotyczące wody na zapytanie opierają się na modelach. Łączą szacunkowe obliczenia z założeniami dotyczącymi chłodzenia i sieci. Nasze wyjaśnienie Zużycie wody AI na zapytanie pokazuje, dlaczego wiarygodne szacunki obejmują ułamki do dziesiątek mililitrów w przypadku zwykłego tekstu.

Lepsze chłodzenie zaczyna się od lepszego umiejscowienia

Operatorzy mogą wybrać wydajny sprzęt, podnieść bezpieczną temperaturę pracy, wykorzystać powietrze zewnętrzne, zoptymalizować sterowanie i wykorzystać odzyskaną wodę. Systemy z obiegiem zamkniętym mogą zapobiegać parowaniu, podobnie jak chłodzenie suche, jeśli sprzyjają temu warunki klimatyczne i sieciowe. Ciepło odpadowe może czasami służyć pobliskim budynkom lub przemysłowi, chociaż dopasowanie temperatury, odległości i zapotrzebowania nie jest sprawą trywialną.

Lokalizacja pozostaje sprawą zasadniczą. Wodnooszczędny projekt w narażonym na obciążenia zbiorniku może być w dalszym ciągu mniej odpowiedzialny niż projekt umieszczony w miejscu, w którym zasoby i infrastruktura są lepiej dopasowane. Społeczności potrzebują oczekiwanego szczytowego i rocznego zużycia, skumulowanego zapotrzebowania w pobliżu i rzeczywistych raportów po uruchomieniu.

Uzupełnianie korporacyjne może wspierać zlewnie, ale powinno być ujawniane oddzielnie od wykorzystania na miejscu. Objętość, lokalizacja, czas, dodatkowość i jakość wody decydują o tym, czy projekt uwzględnia pierwotne ciśnienie.

Co użytkownik może z tego wyciągnąć

Unikaj obrazu serwera dosłownie pijącego przy każdym monitie. Woda należy do wspólnych systemów chłodzenia i energii elektrycznej, a następnie jest przydzielana do obciążeń. Alokacja jest użyteczna, gdy jej założenia pozostają niezmienione.

Ogranicz niepotrzebne obliczenia, wybierając mniejsze, wydajne modele, koncentrując się na kontekście i unikając jednorazowych wyników. W przypadku roszczeń dostawcy zapytaj, czy woda jest pobierana bezpośrednio czy pośrednio, pobierana lub zużywana, mierzona lub modelowana. Im szerszy przewodnik po tym, jak sztuczna inteligencja wykorzystuje wodę obejmuje również produkcję.

Treechat oblicza swój pobór wody na podstawie szacunkowej energii komunikatu, korzystając ze stałej ujawnionej na strona metodologiczna. To nie jest odczyt z wieży chłodniczej. Metoda ta jest celowo widoczna, ponieważ dopóki dostawcy nie zaoferują danych dotyczących obiektu i obciążenia pracą, uczciwe szacunki muszą pokazywać ich ograniczenia.