数字互联塑造着我们的日常生活，处理信息所需的大型数据中心需求已达到前所未有的水平。
然而，数据中心运营会带来环境代价，尤其涉及材料、能源和用水。
纳入循环水解决方案和管理原则，有助于确保数据中心能够支持未来的技术进步。
在数字互联影响我们日常生活方方面面的时代，数据中心需求已达到前所未有的水平。这些大型设施存储和处理海量信息，为现代世界提供动力，因此成为当今数字基础设施不可或缺的一部分。
无论是浏览社交媒体平台、使用流媒体服务，还是运行复杂的人工智能（AI）模型，数据中心都是幕后动力源，让我们每天依赖的数字体验得以顺畅实现。
然而，数据中心运营会造成显著的环境代价，尤其涉及材料、能源，最突出的是用水。即使是小型数据中心，也可能留下相当大的水足迹。
例如，一座1兆瓦（MW）的数据中心最多可使用2550万升水，仅用于冷却，相当于约30万人一天的用水量。这种用水会加剧水资源紧张，尤其是在本已面临短缺的脆弱地区。
训练复杂的数据模型需要消耗大量能源。当能源使用达到这种规模时，就需要用水冷却执行AI处理的机器。人工智能的快速发展以及相关数据中心的扩张，只会让这一挑战更加严峻。据估计，AI模型GPT-3每生成10至50条回复会消耗500毫升水。考虑到其用户数以十亿计，AI的总水足迹将十分庞大。
尽管数据中心运营商已开始了解并衡量其用水量，但与碳排放相比，用水仍是数据中心核心运营中经常被忽视的一环。这凸显出扩大数据中心战略性循环水管理解决方案的重要机会，例如补充水资源和优化用水。
数据中心为何消耗如此多的水？
数据中心在冷却时会使用水，例如用于冷水机组、冷却塔，和液冷系统；此外，发电也会间接耗水，因为发电过程往往涉及蒸汽生成等耗水量大的环节。一个中型数据中心（15MW）每年的用水量，相当于三家普通规模医院或两座以上18洞高尔夫球场一年的用水量。
用水量高的一个关键原因，是冷却过程中的水重复利用有限。在冷却过程中，部分淡水会蒸发，其余水则成为废水。废水往往受到灰尘、化学物质和矿物质污染，若回流使用，会降低冷却过程的效率。因此，数据中心通常无法最大限度地重复利用废水。
数字化和AI赋能服务的需求不断增长，使我们更加依赖数据中心，也推动了计算能力和能源消耗的大幅提升。GPT-3和GPT-4等先进AI模型需要大量计算资源，进而推高用水量。
预计到2027年，全球AI需求将导致取水量达到1.1万亿至1.7万亿加仑（42亿至66亿立方米），超过丹麦年度总取水量的4至6倍。
数据中心运营商面临的水资源挑战
冷却决定了数据中心的用水量，但节水仍常被列为较低优先事项。不到三分之一的数据中心运营商会主动追踪用水指标。缺乏透明度和衡量数据，严重妨碍了人们了解数据中心运营的全部环境影响，尤其是在水资源紧张地区。
正如电力使用效率（PUE）已成为衡量数据中心能源效率的标准指标，水使用效率（WUE）也被引入，用于衡量用水效率。
然而，WUE只计算现场用水，忽略了与发电相关的大量间接用水；而发电往往依赖热电厂蒸汽生产等耗水量大的过程。
运营商若只关注现场用水，就无法掌握真实的水足迹。这凸显出迫切需要更全面的指标，例如纳入直接和间接用水的WUE。
随着AI模型持续推高对计算能力的需求，优先追踪和管理用水对于确保数据中心运营的可持续性至关重要。数据中心正逐步采用先进冷却技术，包括液冷。这种方法利用液体冷却剂高效散发组件热量，与传统风冷方法相比，能够更有效地管理热量。
数据中心用水不仅是技术挑战，也是紧迫的环境和社会问题。当数据中心更加依赖稀缺水资源时，一个地区的社会经济福祉就会受到威胁。
例如，灌溉用水短缺且水价往往上涨，农民的作物产量会因此下降。一些情况下还会引发社会动荡，如荷兰、智利和乌拉圭出现的情况。2023年初，一家超大规模云服务商计划在乌拉圭建设大型数据中心，引发了抗议。当地居民已饱受严重干旱之苦，他们反对该项目，担心这会进一步威胁其有限的安全饮用水获取渠道，并加剧农业损失。
数据中心的增长不会放缓，但技术领域的最新进展为未来带来了希望。
循环水解决方案助力数据中心可持续发展
数据中心设计与AI、处理器技术和水管理创新的发展密不可分。数据中心运营商认识到用水是一项关键挑战，如今正制定雄心勃勃的水资源正效益目标，推动他们将水管理作为日常运营的重点考量。
这种积极做法确保水资源可持续性成为其业务实践的重要组成部分，有助于减轻环境影响并支持长期运营效率。
为进一步减轻数据中心带来的广泛环境和社会影响，运营商可以开始采用创新的循环水解决方案。这些方案通过重复利用和循环利用水资源，建立可持续且高效的水管理体系。
采用废水回收或雨水收集的闭环冷却系统等做法，已显著减少淡水使用；在实施这些系统的地方，淡水用量有望减少50%至70%。
在水资源紧缺的世界中，将循环水解决方案与管理原则相结合，是确保数据中心继续有能力支持下一波技术进步的关键一步。
过去三年来，埃森哲、世界经济论坛和UpLink一直携手合作，推动循环经济创新，并与Ecolab、Anglo American和AWS等合作伙伴共同参与。与此同时，UpLink和世界经济论坛还与HCL合作开展Aquapreneur创新计划，这是一个旨在推动节水的五年项目。如需进一步了解The Circulars Accelerator和Aquapreneur创新计划，请访问UpLink。
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