数据中心对数字化增长至关重要，但用水量迅速攀升，尤其是随着人工智能应用的增加，已构成重大的可持续发展挑战。
创新的循环水管理解决方案——从用水优化到补给计划——对于减少用水消耗、为当地社区保障淡水供应至关重要。
要扩大水资源循环解决方案的应用，需要运营商、创新者和当地利益相关方加强协作，共同构建可持续的数字生态系统。
随着数字基础设施不断扩张，数据中心正成为现代互联互通的支柱，为从云服务到人工智能（AI）的各类应用提供动力。然而，这一增长除能源消耗之外，还带来了一项隐性的环境成本：用水量迅速上升。
仅冷却环节就需要大量用水，而人工智能工作负载将进一步加剧这一需求。
最新估算表明，仅人工智能应用加速一项，就可能在2027年前使取水量额外增加42亿至66亿立方米，包括现场冷却和场外发电。该预测相当于四至六倍丹麦的年度取水量，凸显了采取紧急行动的必要性。
机遇在于循环水管理策略，其可实现高达75%的节水。解决方案的范围涵盖水资源优化（例如数据中心中的先进液体冷却和闭环冷却方案）以及水资源补给，具有应对水资源短缺和能源效率挑战的潜力。
然而，由于商业案例缺乏、监测不足，以及将新技术整合进现有基础设施较为复杂，实施工作常常被推迟。克服这些障碍需要协作。
通过与技术提供商、初创企业和当地社区合作，循环水管理解决方案可以得到推广，使数据中心能够更可持续地运营，同时保护淡水资源。
水资源优化与先进液体冷却
水资源优化侧重于通过智能水资源管理系统，将数据中心的实际用水量降至最低。这些系统持续监测并调整用水，同时采用创新且较少耗水的冷却方式。
智能水资源管理系统基于实时传感器构建，并根据冷却需求追踪和调整用水量。这种前瞻性方法可实现预测性建模，并精确掌握用水需求，最多可减少25%的用水量，其方式是通过优化算法，预先调整并控制基于水的冷却。
在这些系统就位后，数据中心便能很好地实施先进的液体和闭环冷却方案，例如液体浸没式冷却和直接芯片冷却。
液体浸没式冷却是指将服务器或中央处理器（CPU）等电子元件浸没于一种不导电的液体中，该液体可高效吸收其热量，并将其传递至热交换器。
与传统方法相比，这种方式可将用水量最多降低91%，能耗降低50%和占地空间减少85%（与传统风冷方法相比）。
最新的创新之一是直接芯片冷却，其直接针对处理器。通过在处理器冷板上循环介电冷却液，该技术可直接吸收热量，维持处理器的最佳温度，从而在冷却过程中最大限度减少过热和过度用水。
这一创新可将用水量减少在水资源稀缺地区减少20%至90%，并使设施电力需求降低18%，具体取决于技术和气候条件。节水潜力因系统设计而异，服务器级冷却比设施级方法带来更大的效益。
随着微软已在部署闭环液冷、Carrier正投资于直接芯片冷却技术，以及Ecolab近期推出的冷却监测解决方案（用于直接芯片冷却），先进液冷解决方案背后的发展势头正明显加速。
水资源补给
除了厂区围墙之外，数据中心还可在其运营所在地区的水资源补给中发挥关键作用。水资源优化减少的是消耗，而补给侧重于通过提升水资源的可获取性和质量来恢复水源，确保当地社区能够获得清洁用水。
主要策略包括废水处理与再利用（理想情况下在取水所在的同一流域内进行），用于灌溉和工业生产；补给地下水储层；以及通过高效灌溉方式节约用水等诸多其他措施。
美国加利福尼亚州橙县是一个典范社区，该地区通过回收废水，每天生产1.3亿加仑饮用水，足以供约100万居民使用。主要云服务提供商也在推进水资源正效益计划，例如微软和AWS（亚马逊云科技）在水资源紧张地区投资水资源补给项目。
数据中心正越来越多地采用废水处理与再利用策略，以减少对淡水资源的依赖，从而使用水量最多降低50%。Indra Water和Kilimo是帮助各行业实现水资源补给的两家杰出创新企业的典型代表。
Indra Water的水处理技术
总部位于印度的Indra Water利用专利技术处理工业废水，即通过让电流穿过污染物，破坏其化学键。
该技术的效果显著优于传统化学处理，并且能够实现废水回收率最高可达95%，净碳足迹降低74%，且在废水一级处理中完全不使用化学品。
Indra已成功处理超过40亿升 的废水，并有望在未来每天处理近1亿升废水。
Kilimo的高效灌溉
通过与当地组织合作，数据中心能够更好地了解水资源挑战，并设计协作解决方案。一个例子是Kilimo，这是一家开创性的农业科技初创企业，为农民提供人工智能驱动的水资源管理工具，使数据中心运营商能够与农业利益相关方有效互动。
借助人工智能，Kilimo可分析天气、土壤和作物需求的实时数据，优化灌溉系统，并确保农民仅使用必要的用水量。这项精准灌溉技术可节约水资源，减轻当地水源压力，并助力生态系统恢复和土壤健康改善。
通过与企业合作，Kilimo将其技术推广至农民群体，在应对流域层面稀缺问题的同时，加强了社区纽带。
随着2000多名农民受益，以及七个国家共节约3000万立方米水资源，Kilimo展示了水资源补给解决方案在应对水资源短缺和推动节水型农业方面的力量。
携手推进水资源循环
尽管数据中心运营商在循环水管理实践方面持续取得重大进展，但要满足日益增长的数字服务需求及其所带来的水资源挑战，更具雄心的举措必不可少。
需要从渐进式改变转向全面的、以数据驱动的循环水资源战略，并将其纳入数字基础设施设计之中。这不仅是为了合规，更是确保可持续数字生态系统的战略必需。
关键的推动力将是整个价值链的协作。超大规模运营商、技术提供商、初创企业和当地社区必须超越孤立的试点项目，共同投身于创新生态系统，在其中共享基础设施、知识和投资，从而加快应用推广，并产生更大的集体影响。
通过建立有效的伙伴关系，相关方可推广适用于数据中心的各类有前景的循环水管理策略（例如先进液体冷却和闭环解决方案），并推进需要整个生态系统共同行动的用水优化与水资源补给。
循环加速器网络是由埃森哲、世界经济论坛和UpLink共同建立的伙伴关系，旨在加速循环经济创新，并与Ecolab、英美资源集团和AWS等合作伙伴携手推进。
2025年期间，世界经济论坛的Nature Positive Transitions计划正致力于应对这些挑战，明确科技公司可与其他参与方合作采取的优先行动，以减少其对自然的影响；这些影响主要由水和能源使用、污染以及土地利用变化所驱动。
